水泥穩定碎石在建筑物地基處理中的應用探析

穆振高 （青島正方圓檢測有限公司，山東 青島 266500）

1 水泥穩定碎石簡介

以級配碎石為骨料，其中摻入足量的水泥和水填充骨料空隙，經拌和得到的混合料在壓實和養護后，當其強度符合規定的要求時，稱為水泥穩定碎石，一般水泥摻量為4%～6%。強度主要靠碎石骨料之間的嵌擠鎖結原理，同時有足夠的水泥膠體來填充骨料的空隙。水泥穩定碎石強度隨時間增加而很快凝結成板體，因而具有較高的強度，且其早期強度也很高，另外抗凍性和抗滲性也比較好。

水泥穩定碎石一般常用于道路的基層材料，是現在常用且技術成熟的一種道路基層做法，適合現代化大規模機械化發展，但在建筑行業應用的很少，一是一般中小型基坑作業面小難以滿足機械化的展開，二是建筑行業可換填材料比較豐富，水泥穩定碎石相比而言成本比較高，但其強度比較高，可用于填補承載力在級配碎石與毛石混凝土之間的空白，在此部分承載力區間對于大面積地基換填具有較好的適應性和經濟性。

2 工程概況

某高校圖書信息樓項目位于山東省青島市，總建筑面積9.83萬m，其中地下室2層，地上主樓17層，裙樓6層，基坑平面尺寸162m×105m，平面筏板基礎，基礎底標高-8.500，設計基礎坐落于強風化花崗斑巖上，要求地基承載力400kPa以上，經開挖清理出強風化花崗斑巖層頂面大約在-9.500～-9.000，需整體換填合適材料0.5m～1.0m，共約12750m。

3 水泥穩定碎石的設計

應設計要求，地基承載力特征值須達到400kPa才能滿足規范要求，根據工程經驗級配碎石墊層承載力一般能達到300kPa，承載力難以滿足，不宜選用，一般情況下此時應選用毛石混凝土進行換填，但成本比較高，經比選各種換填材料，參照工程同行的經驗，最終確定使用水泥穩定碎石作為換填材料。

對于水泥穩定碎石的級配以及水泥摻量，經過變換級配比例、變換水泥摻量等最終得出最優級配參數，變換參數詳見表1、表2、表3。

經過上述三表比對，可以得出水泥穩定碎石的最優級配參數，即應采用級配1的用量比例，水泥摻量越高強度越好，但摻量越高其強度增長的比例逐漸減小，一般水泥摻量經驗值在5%～6%，本工程優先選用5.5%的水泥摻量。

根據施工的實際情況，設計要求必須選用終凝時間較長的水泥，最好在6個小時以上，不可用受潮變質水泥、早強水泥、快干水泥等，建議采用P.O32.5級普通硅酸鹽水泥。

級配列表 表1

不同級配的強度平均值 表2

不同結合料劑量的強度平均值 表3

4 水泥穩定碎石的施工

4.1 做好前期預備工作

施工前應對地基基層進行處理，本項目周邊有河道，基坑采取了隔水排水措施，應保證地基基層沒有明水，通過處理使整個地基基層基本平整，方便控制分層厚度以及機械施工，將地基上的軟弱土以及散落巖石塊清除干凈，否則會影響地基的承載力以及地基沉降數值，對于局部坑洼區域采用C15素混凝土進行填補平整，局部深坑可采用C15毛石混凝土填補。施工前應進行基槽驗收，通過驗收后方可安排下一步施工。

按照墊層的邊界在基坑中測量放線，算好每一層水泥穩定碎石料的厚度，每隔10m做一個標高記號樁來控制每層厚度以及最終厚度。

對所有設備進行動用前檢查，保證所有設備、電源正常運行。

4.2 水泥穩定碎石拌合料準備

拌合料應在拌合廠進行拌和，根據設計、施工、檢測單位通過試驗共同確定的級配參數及水泥摻量進行拌合，拌合廠通過先進計量設備確保計量準確，拌和均勻。拌和前，拌合廠應保證所有材料已準備好。攪拌過程中，應對拌合料進行采集，查看配合比是否符合要求，外加水和碎石中含水量之和應大于設計要求的最佳含水量0.5%～1%，實際水泥用量應比設計要求用量多0.5%左右。

正式生產時，每隔1～2h就檢查一次混合料拌合情況，獲得含水量及級配參數的變化，如發現出入較大，應立即進行問題檢查并進行調整。

根據拌合站的生產能力以及現場的施工需求計算運輸車輛和攤鋪設備數量，盡可能確保拌合樓和施工現場攤鋪機均滿負荷運轉，提高生產效率，加快施工進度。卸料時應控制卸料速度和卸料落差，防止拌合料離析。

4.3 水泥穩定碎石拌合料攤鋪

應根據拌合料的自身特性、理論干密度、現場類似經驗計算拌合料的松鋪厚度。可采用平地機、鏟車等類似機械將拌合料攤鋪在相應寬度范圍內，要求厚度均勻、表面平整。攤鋪的過程應采用機械為主人工輔助的方式，每4～5個工人為一個小組，攜帶一輛小推車，推車內裝有新拌合料，跟隨在攤鋪車后面，及時清除拌和不均勻的成堆的碎石窩或碎石帶，以及拌合料離析地帶，用車內的新拌合料進行補充。攤鋪過程中不允許任何非施工車輛通行，攤鋪完成后，人工小組對邊緣位置進行檢查和修理。

4.4 水泥穩定碎石拌合料碾壓

拌合料攤鋪完成后，要及時采用振動壓路機和輪胎壓路機進行碾壓，不得拖延，一次碾壓長度在80m左右，厚度250～300mm，進行直線碾壓，在整個碾壓過程中，是從基坑兩邊向中間進行碾壓，重復2次，碾壓速度應合理，一般采用速度2000m/h。

碾壓時應注意振動壓實不推移、不起浪，靜壓應充分，壓至無輪胎痕跡為止，碾壓時應重疊0.5倍輪寬，碾壓過程嚴禁急剎、調頭，倒車換擋等操作應平順、要輕，不要拉動基層，保證基層表面不受損壞。

碾壓工作應在水泥終凝前結束，并達到要求的壓實度，為保證基礎邊緣處的拌合料碾壓質量，應有一定的超寬尺寸，對于不容易壓實的位置，應采用羊角碾進行補充碾壓。碾壓完成的部分應立即進行養護，并同時檢測壓實度。

4.5 水泥穩定碎石拌合料養護

碾壓工作完成后，應將濕潤的氈布覆蓋在水泥穩定碎石拌合料頂面，養護過程要充分控制濕度，至少應保持濕潤狀態7天。養護期間應定期灑水，采用噴霧式灑水方式，不得采用噴淋方式，以免沖刷水泥，每天灑水次數根據天氣情況確定，養護結束后，將表面氈布撤除。

5 水泥穩定碎石地基的檢測

施工至設計標高后，根據設計要求應進行壓實度、七天無側限強度、淺層平板載荷試驗，并滿足相關要求，其中壓實度經檢測單位檢測達到98%以上，滿足設計單位97%的要求；七天無側限強度達到4.5，滿足常規規范要求；通過淺層平板載荷試驗檢測地基承載力特征值達到425kPa，滿足設計要求。

6 結論

項目采用水泥穩定碎石進行墊層換填后，在保證工期的前提下節省了100余萬元，取得了良好的經濟效益，本項目為建（構）筑物地基處理引入一種新做法，水泥穩定碎石之前常用做道路的基層材料，其墊層本身剛度、整體性、承載力等性能指標介于級配碎石和毛石混凝土之間，經濟性也介于兩者之間，進行地基處理時具有較好的通用性，但選用時也應慎重，應對其適用性以及經濟性進行確認及比對后方可采用。