闞久彥 張?zhí)K龍 郭云龍

摘要：為研究鉆孔灌注樁施工中廢棄泥漿的處置方法和工藝，本文依托徐豐公路快速化改造工程，基于對(duì)固化劑材料種類和特點(diǎn)的調(diào)研分析，最終優(yōu)選HAS固化劑對(duì)泥漿進(jìn)行固化處理，設(shè)計(jì)不同固化劑摻量和養(yǎng)護(hù)齡期的試驗(yàn)方案，通過室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和承載比CBR試驗(yàn)，得出HAS固化劑最佳摻量為6%，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場不同齡期的固化土含水率測試結(jié)果，提出泥漿固化后至少應(yīng)悶料7d以上方可填筑壓實(shí)的施工建議。

關(guān)鍵詞：道路工程?泥漿?固化?強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：TU&53

Research?on?the?Mud?Solidification?Process?and?Strength

Characteristics?of?Bored?Piles

GAN?Jiuyan1??????ZHANG?Sulong2????GUO?Yunlong2

（1.?Xuzhou?Highway?Development?Center，?Xuzhou，?Jiangsu?Province，?221000?China;?2.?Jiangsu?East?Trans?Intelligent?Control?Technology?Group?Co.，?Ltd.，?Nanjing，?Jiangsu?Province，?210000?China）

Abstract：?In?order?to?study?the?disposal?method?and?process?of?waste?mud?in?the?construction?of?bored?piles，?relying?on?the?rapid?reconstruction?project?of?the?Xufeng?Highway，?based?on?the?investigation?and?analysis?of?the?types?and?characteristics?of?curing?agent?materials，?this?paper??finally?selects?the?HAS?curing?agent?to?solidify?mud，?and?designs?the?test?schemes?of?different?curing?agent?dosages?and?curing?periods.?This?paper?concludes?that?the?optimal?dosage?of?the?HAS?curing?agent?is?6%?through?the?indoor?compaction?test，?the?unconfined?compressive?strength?test?and?the?bearing?ratio?CBR?test，?and?puts?forward?the?construction?suggestions?that?the?mud?should?be?stuffed?for?at?least?7?days?after?solidification?before?it?can?be?filled?and?compacted?according?to?the?test?results?of?the?moisture?content?of?the?solidified?soil?at?different?ages?on?the?site.

Key?Words：Road?engineering;?Mud?；Wedling;?Strength（請(qǐng)確認(rèn)）

近年來隨著城市化的發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，城市快速路建設(shè)日益顯得重要和緊迫。調(diào)查發(fā)現(xiàn)在快速路施工建設(shè)過程中，幾乎都采用了鉆孔灌注樁工藝來進(jìn)行高架橋樁基施工，為了防止在鉆孔過程中出現(xiàn)孔壁坍塌的情況，通常在泥漿中摻加Na2OH3、NaOH或膨潤土粉末等物質(zhì)以提高泥漿的性能[1]。但在施工結(jié)束后，這些泥漿的處置成為了一個(gè)亟待解決的難題?[2]。

目前我國對(duì)泥漿的處置的方法有晾曬法、機(jī)械處理法、絮凝沉淀法和化學(xué)固化法，其中最常采用化學(xué)固化法，即在泥漿中添加固化劑，使其與泥漿中的水分發(fā)生反應(yīng)，降低含水率的同時(shí)，水化反應(yīng)的生成物可以提高固化土強(qiáng)度[3]。為此，本文依托實(shí)際工程，通過對(duì)一定含水率下的泥漿進(jìn)行固化處置，并將其填筑到路基底基層中，以解決泥漿的再生利用問題，減少了泥漿對(duì)周圍環(huán)境的影響，對(duì)促進(jìn)城市快速路建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[3-5]。

1?工程概況

本項(xiàng)目依托徐豐公路快速化改造工程，其中龐莊涉鐵段采用高架橋形式，全長648m，橋梁樁基采用鉆孔灌注樁工藝施工，現(xiàn)場挖掘了儲(chǔ)漿池來制備泥漿。由于現(xiàn)場施工場地有限，泥漿撈出后不能長時(shí)間堆放在現(xiàn)場，因此，本文通過采用HAS固化劑對(duì)泥漿進(jìn)行固化處置[6-7]。

2?試驗(yàn)材料與方法

2.1?試驗(yàn)材料

2.1.1?泥漿

試驗(yàn)采用的泥漿為徐豐快速路改造龐莊涉鐵段鉆孔灌注樁產(chǎn)生的，依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG?3430-2020），采用烘干法對(duì)未處理的泥漿和撈出晾曬1d、7d后的廢棄泥漿進(jìn)行含水率測試。測試結(jié)果如表1所示。

由表1分析可知，經(jīng)過沉淀晾曬1d后的廢棄泥漿含水率下降了約57%，而在1d基礎(chǔ)上再晾曬7d后，含水率下降了約31%，說明廢棄泥漿在初期含水率下降較快，后期逐漸減緩。由此可以看出，經(jīng)過短期晾曬后，廢棄泥漿含水率依然很高，說明采用常規(guī)的方法很難對(duì)其進(jìn)行有效處理。

2.1.2?HAS固化劑

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前國內(nèi)土壤固化劑的分類方法有三種，其中按是否與無機(jī)結(jié)合料共同使用分為A類固化劑和B類固化劑，按作用機(jī)理分為無機(jī)固化劑、有機(jī)固化劑、離子固化劑、生物酶固化劑，按形態(tài)分為液體固化劑和固體固化劑?[4]。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)無機(jī)固化劑的成分以水泥、石灰等無機(jī)物為主，應(yīng)用較廣泛，有機(jī)固化劑的成分為高分子聚合物，而離子固化劑和生物酶固化劑的生產(chǎn)廠家以國外為主，這些固化劑對(duì)于不同類型的土壤處置存在一定局限性。針對(duì)本項(xiàng)目固化對(duì)象天然含水率高的特點(diǎn)，常用的水泥、石灰等無機(jī)類固化劑難以對(duì)其進(jìn)行有效的處置。因此結(jié)合本項(xiàng)目的工程特點(diǎn)，選用HAS固化劑對(duì)廢棄泥漿進(jìn)行處置。

HAS土壤固化劑（簡稱“HAS固化劑”）是一種新型水硬性硅鋁基膠凝材料，主要以工業(yè)廢渣為生產(chǎn)原材料。HAS固化劑呈粉狀，可以在常溫下固化多種材料，如粉煤灰、工業(yè)廢渣、工業(yè)尾礦、含泥石屑、土壤、山渣、城市垃圾、污淤泥等。HAS固化劑主要具備以下幾項(xiàng)優(yōu)勢。

（1）早期強(qiáng)度高：使用HAS固化劑處理后的材料具有快速硬化的特性，能夠在短時(shí)間內(nèi)形成較高的強(qiáng)度。

（2）后期強(qiáng)度穩(wěn)定發(fā)展：經(jīng)過一段時(shí)間的固化，材料的強(qiáng)度會(huì)進(jìn)一步發(fā)展并趨于穩(wěn)定。

（3）水穩(wěn)定性好：經(jīng)過固化處理的材料在水分環(huán)境中具有良好的穩(wěn)定性，不易受水分侵蝕。

（4）耐久性好：固化后的材料具有良好的耐久性，能夠長時(shí)間保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

（5）施工方便：HAS固化劑使用簡便，可與材料混合均勻后直接施工。

（6）施工周期短：因?yàn)楣袒俣瓤?，施工周期相?duì)較短。

本項(xiàng)目通過對(duì)HAS固化劑相關(guān)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

2.2?試驗(yàn)方法

2.2.1?擊實(shí)試驗(yàn)

本項(xiàng)目依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG?3430-2020）中的T?0131-2019擊實(shí)試驗(yàn)方法，對(duì)泥漿固化土進(jìn)行成型，并確定最大干密度和最佳含水率。

2.2.2?無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

為了保證公路基層具有一定承載能力，依據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTG?E51-2009）中的T0805-1994無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)方法，對(duì)不同齡期的泥漿固化土進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

2.2.3?承載比CBR試驗(yàn)

為了確定泥漿固化土在實(shí)際應(yīng)用中的性能，通常采用承載比CBR試驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證。承載比CBR試驗(yàn)中的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)是加州承載比（CBR），它指的是在最佳含水率下，材料在經(jīng)過擊打壓實(shí)并飽水12h后，用貫入試驗(yàn)測定的局部剪切強(qiáng)度。本項(xiàng)目依據(jù)《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG?3430-2020）中的T?0134-2019承載比（CBR）試驗(yàn)，對(duì)固化處理后的泥漿進(jìn)行試驗(yàn)，為后續(xù)的實(shí)際應(yīng)用提供理論支撐。

2.3?試驗(yàn)方案

通過對(duì)HAS固化劑設(shè)置不同的摻量水平，來探究固化劑摻量、齡期對(duì)泥漿固化效果的影響規(guī)律，確定HAS固化劑的摻量范圍。試驗(yàn)安排如表3所示。

3?結(jié)果與討論

3.1?擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果分析

將泥漿置于烘箱烘干至恒重后，用2mm的篩對(duì)泥漿進(jìn)行篩分，取4.5kg篩下部分平均分為5份，每份加入不同摻量的HAS固化劑和蒸餾水，擊實(shí)完成后測定每個(gè)試樣的干密度和含水率，結(jié)果如表4所示。

由表4、圖2分析可知，隨著HAS固化劑摻量的增加，固化泥漿的最佳含水率逐漸增大，最大干密度逐漸減小。主要是由于固化劑摻入泥漿后，固化劑中的礦物成分與泥漿中的水分、土顆粒發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，吸收更多水分來恢復(fù)結(jié)合水膜的厚度，從而提高了最佳含水率；此外，經(jīng)過離子交換作用，細(xì)小土顆粒逐漸結(jié)團(tuán)變成大顆粒，導(dǎo)致其最大干密度逐漸降低。

3.2?無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析

為了確定泥漿在含水率較高條件下的固化劑摻量和養(yǎng)護(hù)齡期，通過對(duì)現(xiàn)場撈出晾曬1d后的泥漿進(jìn)行固化處理，并測定其無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，結(jié)果如表5所示。

由表5分析可知：泥漿固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨著固化劑摻量、養(yǎng)護(hù)齡期的增加逐漸增大，而含水率隨著固化劑摻量、養(yǎng)護(hù)齡期的增加逐漸減小。在不同養(yǎng)護(hù)齡期下，固化劑摻量在0%～6%內(nèi)，固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長速率較快，而當(dāng)固化劑摻量在6%～9%內(nèi)，固化土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的增長速率逐漸減緩，因此，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，初步確定HAS固化劑的最佳摻量為6%。

3.3?承載比CBR試驗(yàn)結(jié)果分析

為了驗(yàn)證泥漿固化土的承載比強(qiáng)度，對(duì)不同HAS固化劑摻量下的固化土進(jìn)行CBR試驗(yàn)，結(jié)果如表6所示。

由表6分析可知，隨著HAS固化劑摻量的增加，泥漿固化土的CBR值逐漸增大，且摻量從0%～6%時(shí)CBR值增長速率較快，當(dāng)摻量大于6%后，CBR值增長速率逐漸減緩，考慮到經(jīng)濟(jì)性和規(guī)范要求，最終推薦HAS固化劑最佳摻量為6%。

4?結(jié)論

本文依托徐豐公路快速化改造工程，采用HAS固化劑對(duì)鉆孔灌注樁產(chǎn)生的廢棄泥漿進(jìn)行固化處理，并對(duì)泥漿固化土的強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，提出泥漿固化工藝，主要結(jié)論如下：從沉淀池剛撈出的泥漿含水率較高，而撈出晾曬7d后含水率下降至26.3%，說明短期內(nèi)無法快速降低泥漿的含水率；通過對(duì)不同HAS固化劑摻量下的固化土進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度和承載比CBR試驗(yàn)，當(dāng)摻量為6%時(shí)的強(qiáng)度滿足規(guī)范技術(shù)要求，因此推薦HAS固化劑最佳摻量為6%；現(xiàn)場對(duì)高含水率的泥漿進(jìn)行固化處理，至少悶料7d以上，確保固化土含水率達(dá)到最佳含水率方可進(jìn)行填筑壓實(shí)。

參考文獻(xiàn)

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