凍土地區(qū)路面水泥穩(wěn)定砂礫樁配合比設(shè)計研究

崔小龍

（山西長治公路勘察設(shè)計院有限公司，山西 長治 046000）

1 引言

水泥穩(wěn)定砂礫樁是一種新型的地基處理方法，與其他傳統(tǒng)的地基處理方法相比，具有顯著的樁體作用、應(yīng)力集中和擴散作用，同時還具有變形小、沉降穩(wěn)定快等優(yōu)點，大大提高了地基的承載力[1-2]。水泥穩(wěn)定砂礫樁是利用鉆機按照設(shè)計樁徑鉆至設(shè)計深度，成孔后清除孔內(nèi)積水和殘渣，夯實、夯平孔底，再向孔內(nèi)灌填拌和好的混合料，逐層定量向樁孔內(nèi)填料，采用機械分層夯實，直至成樁[3]。

2 原材料選定

2.1 水泥

選用28 d 抗壓強度為32.5 MPa 的普通硅酸鹽水泥，并按照相關(guān)規(guī)范要求對水泥的細度、初凝時間、終凝時間、3 d 抗壓強度、28 d 抗壓強度、3 d 抗折強度、28 d 抗折強度等技術(shù)指標(biāo)進行檢驗。

其中水泥細度的檢驗按GB/T 1345—2005《水泥細度檢驗方法篩析法》的規(guī)定執(zhí)行，用篩余物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)來表示水泥樣品的細度，本文采用手工篩析法來檢驗水泥細度。安定性采用標(biāo)準(zhǔn)法雷氏法進行測定。凝結(jié)時間采用標(biāo)準(zhǔn)法測定。

通過測定不同齡期的抗折強度和抗壓強度，評定水泥強度會否符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[4]?？箟簭姸鹊脑囼灲Y(jié)果取6 個抗壓強度測定值的算數(shù)平均值?？拐蹚姸鹊臏y試結(jié)果取3 個抗折強度的平均值。

水泥材料主要檢驗項目及試驗結(jié)果見表1。

表1 水泥檢驗項目及試驗結(jié)果匯總表

2.2 現(xiàn)場取樣的天然砂礫

對3 種天然砂礫材料進行顆粒分析試驗，采用篩分法進行。從試驗數(shù)據(jù)看出，3 種天然砂礫材料級配中，第一種天然砂礫材料中粒徑小于0.6 mm 的細顆粒含量明顯高于其他兩種天然砂礫材料，且粒徑小于0.075 mm 的含量最大；第二種天然砂礫材料在粒徑小于4.75 mm 的細粒料含量上與第三種天然砂礫材料有較大區(qū)別，但粒徑小于0.075 mm 的顆粒含量相同。總體而言第一種天然砂礫材料最細，第三種天然砂礫材料最粗，第二種天然砂礫材料居中。篩分試驗結(jié)果見表2。

表2 篩分試驗結(jié)果表

2.3 水泥穩(wěn)定砂礫混合料

水泥劑量分別按7.9%和8.1%兩種比例進行混合料的配制。

2.4 最佳含水率與最大干密度

本文采用標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗（丙法擊實）確定，混合料標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗結(jié)果見表3。

表3 混合料標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗結(jié)果表

3 測定無側(cè)限抗壓強度

3.1 強度試件制作

配制9 個水泥穩(wěn)定砂礫混合料試件，均采用同一個水泥劑量，壓實度控制在98%，強度試件的基本參數(shù)為單個試件混合料重6 500 g，其中水泥與砂礫的均不含水，以7.9%水泥含量的混合料為例，水泥、集料、水的材料用量計算如下：

按此對上述兩種水泥含量的混合料中各材料用量進行計算，計算結(jié)果見表4。

表4 混合料試件制作計算匯總表

3.2 飽和無側(cè)限抗壓強度測定

試件制作完成后放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護環(huán)境下養(yǎng)護7 d，然后測得其飽和狀態(tài)下的無側(cè)限抗壓強度，結(jié)果見表5。

表5 飽和無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果匯總表

3.3 混合料延時成型試驗

對水泥劑量為8.1%的混合料進行了延時成型試驗，延時時間2 h，強度和干密度損失結(jié)果見表6，均滿足設(shè)計要求。

表6 延時2 h 最大干密度與抗壓強度損失對照表

3.4 EDTA標(biāo)準(zhǔn)液滴定耗量

分別按水泥劑量4%、6%、8%、10%和12%進行EDTA 滴定法測試，得到EDTA 標(biāo)準(zhǔn)液滴定耗量，見表7。

表7 不同水泥劑量的EDTA標(biāo)準(zhǔn)液滴定耗量表

4 混合料配合比的確定

4.1 試驗配合比（目標(biāo)配合比）

通過以下方法確定水泥最佳劑量。

1）將平均強度與設(shè)計指標(biāo)進行對比，試驗結(jié)果表明，以8.1%的水泥用量制備的混合料，各試件的強度指標(biāo)都達到了要求并不小于3.0 MPa 的設(shè)計指標(biāo)。

2）從工程經(jīng)濟角度來看，水泥用量為8.1%時，混合料可滿足規(guī)范對道路基層的抗壓強度和壓實度的要求，并達到設(shè)計強度指標(biāo)所需的最低用量。

3）綜合確定試驗室目標(biāo)配合比為：水泥∶集料=8.1∶100，混合料最佳含水量6.1%，最大干密度2.27 g/cm3，施工時壓實度按98%控制。

4.2 確定生產(chǎn)配合比

試驗室配合比需根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況進一步調(diào)整，混合料集中廠拌施工，水泥用量需提高0.5%；粗粒土拌和時，最佳含水量提高0.5%～1.0%。則混合料生產(chǎn)配合比為：最大干密度2.28 g/cm3，最佳含水量6.9%，水泥∶集料=8.6∶100。

5 注意事項

（1）混合料裝筒時須均勻分布，做到中間緊兩端松，以便于成型。（2）在確定混合料的水泥用量時，最大干密度值應(yīng)按規(guī)定的現(xiàn)場壓實度確定。（3）水泥劑量應(yīng)按干集料的質(zhì)量百分比計算。（4）水泥穩(wěn)定土的養(yǎng)護條件對結(jié)果有重要影響，因此在試件養(yǎng)護時，應(yīng)嚴(yán)格控制養(yǎng)護條件。（5）根據(jù)生產(chǎn)配合比集中廠拌時，應(yīng)根據(jù)砂礫料的天然含水量來調(diào)整加水量。

6 結(jié)語

根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范和試驗規(guī)程，對水泥穩(wěn)定砂礫的原材料進行了選定和檢驗，確定水泥等材料的主要技術(shù)指標(biāo)，確定出混合料的最佳含水率和最大干密度；按水泥劑量分別為7.9%、8.1%制件，測定了混合料7 d 飽水無側(cè)限抗壓強度和延時成型試驗，并確定出水泥劑量為8.1%時滿足要求。確定了水泥穩(wěn)定砂礫樁的生產(chǎn)配合比，使得室內(nèi)提供的配合比符合施工現(xiàn)場條件要求，真正為凍土地區(qū)路基工程實踐提供科學(xué)合理的試驗數(shù)據(jù)。