就地固化技術(shù)在軟基處理工程中的應(yīng)用

（保利長大工程有限公司，廣東 廣州 511431）

本文以廣東省潮汕環(huán)線高速公路第9標(biāo)金浦互通A匝道AK0+400～AK0+565為試驗(yàn)段，原設(shè)計(jì)處理方案為素混凝土樁，處理長度195m，平均處理寬度134.1m，處理面積25620m2，處理平均深度9.1m。項(xiàng)目進(jìn)場后經(jīng)地質(zhì)補(bǔ)勘及現(xiàn)場挖探調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該處無深層軟基。因此，取消該互通立交范圍內(nèi)所有深層軟基處理方案，根據(jù)鉆探及靜力觸探結(jié)果采用淺層換填處理方案。

一、工程難點(diǎn)和試驗(yàn)段選取

由于金浦互通位于汕頭市潮陽市區(qū)街道附近，附近無可用的棄土場，棄土非常困難，同時(shí)市區(qū)附近回填材料非常匱乏，取土回填困難，且地下水位高，如采用透水性較好的材料片石回填成本也是相當(dāng)?shù)母撸臆浲劣倌嗟臈夁\(yùn)須經(jīng)過市區(qū)，運(yùn)輸過程會對城區(qū)造成嚴(yán)重污染。為徹底解決金浦互通內(nèi)的軟土及淤泥問題，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)情況，原變更方案采用換填法擬變更為軟基就地固化處理。

為控制施工質(zhì)量，選取金浦互通AK0+505～AK0+565段作為試驗(yàn)段，該試驗(yàn)段長60m，寬112m，面積6729m2，平均處理深度2m。試驗(yàn)段地質(zhì)情況：0m～0.6m為松軟的種植土，0.6m～1.7m為是褐黃色中砂層，1.7m～3.2m為軟塑性淤泥質(zhì)土，之后為砂質(zhì)性黏性土、全風(fēng)化花崗巖及微風(fēng)化花崗巖。

二、試驗(yàn)過程

試驗(yàn)分為兩部分：室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場試驗(yàn)。

（一）室內(nèi)試驗(yàn)

室內(nèi)試驗(yàn)的目的是通過無側(cè)限抗壓強(qiáng)度判定選取固化劑，工程選用水泥、粉煤灰及礦渣微粉作為固化劑對試驗(yàn)段淤泥質(zhì)土進(jìn)行配比結(jié)果研究，土樣平均含水量52.6%，容重為1.2t/m3。對6種固化劑配比：3%水泥+1%粉煤灰、3%水泥+1%礦粉、4%水泥+2%粉煤灰、4%水泥+2%礦渣微粉進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，所有配比均基于土樣的濕密度加入土樣中，攪拌充分。

（二）現(xiàn)場試驗(yàn)

根據(jù)前期的室內(nèi)試驗(yàn)，選取固化劑配比，開展施工。

1.清表

試驗(yàn)段施工區(qū)域位于稻田段，首先清理區(qū)域內(nèi)的表面雜質(zhì)，整平場地。

2.劃分區(qū)塊

對就地固化試驗(yàn)段進(jìn)行測量放樣，將試驗(yàn)段劃分為單個(gè)尺寸為6m×5m區(qū)域，然后再將該小塊區(qū)域另劃分為小區(qū)塊，如圖1所示，將5m×6m左右的處理區(qū)域分為24個(gè)區(qū)域，施工時(shí)逐個(gè)區(qū)域攪拌施工。放樣時(shí)，測量人員根據(jù)基線控制點(diǎn)和高程點(diǎn)，放線應(yīng)確保準(zhǔn)確無誤，區(qū)塊長寬測量精度為5cm。

圖1 劃分區(qū)塊

圖2 固化結(jié)束后場地平整

3.就地?cái)嚢枋┕?/p>

準(zhǔn)備好后臺設(shè)備供料控制系統(tǒng)后開始試拌。試拌結(jié)束后正式攪拌，攪拌設(shè)備直插式攪拌原位土；攪拌設(shè)備正向運(yùn)行逐漸深入攪拌并噴射固化劑，直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度2m～3m。

攪拌設(shè)備反向運(yùn)行緩慢提升攪拌并噴固化劑，攪拌提升或下降的速率控制在10s/m～20s/m，固化劑的噴料速率控制在100kg/min～250kg/min，施工過程應(yīng)均勻噴撒攪拌。就地固化處理采用邊固化邊推進(jìn)的形式，施工時(shí)按5m×6m區(qū)塊控制細(xì)部，攪拌過程應(yīng)保證均勻噴攪。在每個(gè)區(qū)塊攪拌數(shù)量施工完成后，需再整體性翻攪，從而避免噴攪過程中產(chǎn)生不均勻，相鄰區(qū)塊之間應(yīng)有不小于5cm的搭接寬度，避免漏攪，最終固化形成整體均勻性硬殼層。每個(gè)小區(qū)域攪拌步驟具體為：單點(diǎn)打設(shè)→小塊攪拌→初步整平預(yù)壓。

4.預(yù)壓與養(yǎng)護(hù)

區(qū)域攪拌完畢后，可在攪拌完畢的區(qū)域頂面鋪設(shè)鐵板，作為攪拌下一區(qū)域挖機(jī)的支撐平臺，同時(shí)也可預(yù)壓該區(qū)域，保證攪拌完的施工頂面平順。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，對于淤泥層比較深的地方處理后，半天到一天鋪設(shè)鐵板后即可上去作業(yè)；對于淤泥層比較淺的地方處理后，鋪設(shè)鐵板即可上去作業(yè)。

5.固化平整及試驗(yàn)檢測

整個(gè)場地區(qū)域固化完畢后，如圖2所示，淺層土強(qiáng)度初步提高后，平整施工區(qū)域場地頂部，整個(gè)施工結(jié)束后可設(shè)置排水溝及鋪設(shè)塑料薄膜，固化后養(yǎng)護(hù)。

就地固化施工結(jié)束后，需及時(shí)檢測固化后場地的質(zhì)量，包括深度及均勻性檢測；強(qiáng)度檢測；荷載板試驗(yàn)。

三、固化劑摻量的確定

為確定現(xiàn)場施工的固化劑配比，使用室內(nèi)試驗(yàn)得出的28d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度及成本兩參數(shù)作為分析指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)由于粉煤灰單價(jià)最低，使用粉煤灰部分替換水泥摻量的做法能夠最有效降低成本。

同時(shí)增加水泥及輔助固化劑（粉煤灰、礦渣微粉）的摻量，28d強(qiáng)度均有明顯提高。但水泥+粉煤灰配比下的增量較水泥+礦渣微粉大，即低摻量下，添加礦渣微粉后的土樣強(qiáng)度大于粉煤灰，但隨著配比增大，水泥+粉煤灰土樣的強(qiáng)度達(dá)到最大值214.16kPa，滿足地基填筑要求。

表1 荷載板試驗(yàn)檢測結(jié)果

四、現(xiàn)場質(zhì)量檢測

現(xiàn)場以室內(nèi)試驗(yàn)挑選出的配比4%水泥+2%粉煤灰，對試驗(yàn)段土樣進(jìn)行就地固化處理，處理后的土樣碾平壓實(shí)后進(jìn)行深度及均勻性檢測、強(qiáng)度檢測及荷載板試驗(yàn)。

（一）深度及均勻性檢測

經(jīng)現(xiàn)場挖探檢測，固化深度為2.1m，寬度經(jīng)測量大于設(shè)計(jì)值，厚度及寬度均滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)在固化場地內(nèi)隨機(jī)抽取三處進(jìn)行抽芯檢測，芯樣顯示固化深度為1.5m、2.3m、2.6m，存在固化厚度不均勻現(xiàn)象。

（二）強(qiáng)度檢測

項(xiàng)目部工地試驗(yàn)室在7d、14d和28d均對隨機(jī)選取點(diǎn)進(jìn)行了輕型動力觸探，結(jié)果顯示7d輕型動力觸探結(jié)果已達(dá)200kPa，14d及28d均已大于300kPa，承載力滿足要求。

第三方檢測中心亦隨機(jī)選取點(diǎn)進(jìn)行了重型動力觸探試驗(yàn)，結(jié)果顯示固化段1.6m層厚范圍內(nèi)強(qiáng)度均能達(dá)到150kPa，而1.6m～2.0m重型動力觸探結(jié)果不理想。

（三）荷載板試驗(yàn)

表1為荷載板試驗(yàn)檢測結(jié)果。試驗(yàn)過程中，隨著荷載的逐級增加，壓板的沉降量逐漸遞減。在每級荷載作用下，沉降速率能達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。在最大試驗(yàn)荷載300kPa下沉降速率達(dá)到相對穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，壓板的總沉降量為4.25mm，承壓板周圍的土體沒有出現(xiàn)擠出或隆起現(xiàn)象。全部卸載后，測得承壓板的殘余沉降量為2.65mm。且設(shè)計(jì)承載力特征值對應(yīng)的沉降量為2.00mm，遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的特征值對應(yīng)的相對變形值10.00mm，滿足規(guī)范要求。