海岸潮間帶固化土施工技術(shù)

孔德建 張 臣 宋 衢 戴同佳 張 欣 范澤馳

中國建筑第八工程局有限公司華北公司 天津 300452

天津東疆港區(qū)東部沿海岸線基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境提升生態(tài)修復工程位于渤海灣西部、永定新河入海口南面，場地為淤泥質(zhì)平原海岸，受潮汐影響，陸上施工露灘時間較短，給施工造成較大難度。工程海側(cè)為已建半圓體結(jié)構(gòu)，兼具防浪和吹填圍埝功能。半圓體寬度超過10 m，坐落在塊石基床之上，出于安全考慮，結(jié)構(gòu)設(shè)計上以保證半圓體穩(wěn)定、不破壞半圓體為原則。若實現(xiàn)本工程景觀設(shè)計的親水理念，需局部跨越半圓體至其海側(cè)，且要保證造價經(jīng)濟、施工可行，故結(jié)構(gòu)選擇上受到較大局限。

目前固化土多用于各種路基和軟土地基加固，能滿足不同基層的建設(shè)要求。其性能穩(wěn)定，固化強度可調(diào)整，結(jié)構(gòu)形式豐富，施工進度快，易于就地取材，且無環(huán)境污染，能很好地滿足本工程的要求[1-6]。

1 固化土的選擇

根據(jù)場地的實際情況，初步選定了固化土基礎(chǔ)、塊石基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)3種基礎(chǔ)方案，并對3種方案的優(yōu)缺點進行了比選（表1）。

表1 基礎(chǔ)方案比擇

通過對固化土基礎(chǔ)、塊石基礎(chǔ)、樁基礎(chǔ)的比較分析，固化土的優(yōu)點較適合本工程的基礎(chǔ)加固。針對固化土存在的缺點，通過試驗段施工效果分析其影響程度及采取改進措施，保證最終的施工質(zhì)量。

2 工程概況

東疆港區(qū)東部沿海岸線基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境提升生態(tài)修復工程，位于天津市濱海新區(qū)東疆保稅港區(qū)觀瀾路東側(cè)，本工程由生態(tài)濕地段、趕海拾貝段、階梯親水段、城市沙灘段、酒吧街、節(jié)慶廣場、銜接段組成，其中生態(tài)濕地段、趕海拾貝段、階梯親水段、城市沙灘段及節(jié)慶廣場均采用了固化土基礎(chǔ)加固基礎(chǔ)（圖1），酒吧街、銜接段采用固化土基礎(chǔ)對半圓體根部進行加固封堵（圖2）。

圖1 生態(tài)濕地段斷面

圖2 酒吧街段斷面

3 固化土基礎(chǔ)參數(shù)確定

鑒于海邊潮間帶使用固化土做基礎(chǔ)在國內(nèi)尚無案例，在無案例和經(jīng)驗數(shù)值參考的情況下，統(tǒng)籌考慮工程進度和施工質(zhì)量，選擇生態(tài)濕地段為原位固化施工工藝試驗段，酒吧街段為異位固化回填施工工藝試驗段。

在總結(jié)了生態(tài)濕地段和酒吧街段的施工工藝過程，以及2種典型段的7、14 d檢測結(jié)果報告后，組織召開了固化土專家咨詢會，初步確定了固化土的基礎(chǔ)參數(shù)要求。后經(jīng)設(shè)計單位核算，最終確定的固化土基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)如下：7 d抗剪強度≥ 0.3 MPa，7 d無側(cè)限抗壓強度≥0.8 MPa，滲透率≤10-5，均勻度為90%。

4 固化劑配制

1）固化劑配方確定：根據(jù)設(shè)計要求參數(shù)指標，結(jié)合前期試驗段施工經(jīng)驗及檢測結(jié)果確定固化劑配比。典型試驗段現(xiàn)場采用固化劑摻加的質(zhì)量比為12%，其中水泥8%，粉煤灰4%，另添加固化輔料，按水泥摻加質(zhì)量的5%計。

2）固化劑制作：根據(jù)固化配方比，固化后臺使用P·O 42.5水泥、粉煤灰、固化輔料及水進行混料制作，配制成固化漿劑。

5 施工機械選擇

1）T型攪拌裝置。理論攪拌深度0～7 m，攪拌效率40～70 m3/h；配套機型為履帶式挖掘機。

2）固化劑配置后臺和輸送系統(tǒng)。輸送泵理論輸送量為3～28 t/h，輸送泵輸送壓力為10.5 MPa，水平輸送距離為0～2 000 m，輸送泵功能為3～6種物料拌和物的輸送。攪拌配料室（用于固化劑輔料配置）電控輸送固化輔料量為4～8 t/h，配料能力為1～2 t/h。

3）普通PC200型挖掘機。用于現(xiàn)場場地平整，固化土基礎(chǔ)基槽翻挖，固化土回填。

6 原位固化施工

6.1 施工工藝流程

施工準備→測量放線→場地平整→固化土區(qū)域翻挖、固化劑配置→模板支設(shè)→原位固化作業(yè)→壓實、整形→養(yǎng)護→試驗檢測

6.2 施工方法

6.2.1 固化區(qū)域翻挖

根據(jù)設(shè)計斷面，使用挖掘機對待處理區(qū)域土質(zhì)翻挖，進行固化區(qū)域整體翻挖至設(shè)計底標高。

6.2.2 模板加工、支設(shè)

根據(jù)固化土基礎(chǔ)部位設(shè)計要求，加工配置模板，利用φ48 mm×3.5 mm鋼管進行設(shè)計斷面凹槽及包封部位的吊模支設(shè)、加固。如不支設(shè)模板，可直接按最高標高進行施工，后期在固化土終凝前將多余部分挖除。

6.2.3 固化土攪拌

根據(jù)設(shè)計及現(xiàn)場情況進行分段，測定原狀土容重，得出施工分段的體量。由泵送設(shè)備控制固化劑摻入總量，通過管道將配置好的固化劑泵送至固化基礎(chǔ)區(qū)段，采用T形攪拌設(shè)備一邊攪拌一邊注入固化劑。

根據(jù)固化區(qū)段體量，噴漿速度調(diào)節(jié)控制在2.78 kg/s，由挖機水平扇形位移同時進行插搗攪拌，銜接攪拌部位搭接寬度20 cm。第一次下攪深100 cm；第二次下攪至設(shè)計底標高（靠近海側(cè)端頭部分固化作業(yè)深度為2 m，跨度1.5 m），帶動1.5 m以下5～10 cm原狀土拌和均勻；第三次進行表層深0.5 m攪拌，提高上層土體的均勻度和平整度。

完成固化基礎(chǔ)區(qū)段作業(yè)并停止攪拌池注漿后，原位不噴漿整體重復攪拌1～2次，對邊緣區(qū)域，再沿作業(yè)區(qū)段四周進行重復攪拌1次。為保證施工質(zhì)量，東西兩側(cè)各向外多做100 mm寬度。

6.2.4 固化土振搗

采用振搗棒（ZD50型）插入固化基礎(chǔ)區(qū)段，將固化土振搗均勻。設(shè)置振搗1 m網(wǎng)格距離振搗1次，每次振搗不小于30 s，確保固化作業(yè)區(qū)形成整體。

7 異位固化施工

7.1 施工工藝流程

施工準備→測量放線→場地平整→基槽開挖、固化劑配置→固化土異位制作、模板支設(shè)→固化土回填→壓實、整形→養(yǎng)護→試驗檢測

7.2 施工方法

7.2.1 固化區(qū)域開挖

根據(jù)設(shè)計斷面，使用挖掘機對待處理區(qū)域進行開挖，整體開挖至典型段設(shè)計底標高，東西兩側(cè)視土質(zhì)情況進行放坡。

7.2.2 固化土制作

現(xiàn)場作業(yè)區(qū)域就近位置設(shè)定固化土攪拌池10 m× 6 m，深度1 m區(qū)域，順沿著固化土基礎(chǔ)區(qū)域。根據(jù)設(shè)計及現(xiàn)場情況進行分段，測定原狀土容重，得出施工分段的體量。由泵送設(shè)備控制固化劑摻入總量，通過管道高壓將配置好的固化劑泵送至固化基礎(chǔ)區(qū)段，采用T形攪拌設(shè)備一邊攪拌一邊注入固化劑。

噴漿速度控制在2.78 kg/s，每次下攪50～100 cm，下攪后原位攪拌60～120 s，下攪至設(shè)計深度后上提攪拌頭，攪拌池作業(yè)完成后，停止攪拌池注漿。原位不噴漿整體重復攪拌1～2次，由挖機水平扇形位移攪拌。銜接攪拌部位搭接寬度不小于10 cm，再沿攪拌池四周進行攪拌1周。

7.2.3 槽底平整度復測

因地處潮間帶，現(xiàn)場作業(yè)部位土質(zhì)不好，極易發(fā)生坑邊坍塌、坑底涌水，影響基槽平面尺寸及深度。利用水準儀對開挖固化區(qū)域槽底進行平整度復測，如遇不平整，采用挖掘機挖除多余土體并采用鏟背壓平。

7.2.4 模板加工、支設(shè)

根據(jù)固化土基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)部位設(shè)計要求，加工配置模板，利用φ48 mm×3.5 mm鋼管進行支設(shè)、加固，完成設(shè)計斷面凹槽及包封部位的吊模模板支設(shè)。

如不支設(shè)模板，可直接按最高標高進行施工，后期在固化土終凝前將多余部分挖除。

7.2.5 固化土回填

使用挖掘機將攪拌池內(nèi)制作好的固化土挖進固化基礎(chǔ)區(qū)域內(nèi)，分層回填至設(shè)計標高。攪拌池內(nèi)制作好的固化土需在3 h內(nèi)完成固化土回填?；靥詈蟛捎没炷琳駬v棒，將其插入固化基礎(chǔ)區(qū)域進行振搗，設(shè)置振搗1 m網(wǎng)格距離振搗1次，將固化土振搗均勻，每次振搗不小于30 s。

8 固化土整形、養(yǎng)護

1）固化作業(yè)完成后，利用挖機鏟背將固化基礎(chǔ)作業(yè)區(qū)段表面刮平，在固化土終凝前進行人工收面，使表面平整度達到設(shè)計要求≤20 mm。

2）養(yǎng)護1～3 d后，視現(xiàn)場強度增長情況進行模具拆除，同時由于作業(yè)部位處于潮間帶，需采取適當?shù)膿趵?措施。

3）經(jīng)過7 d養(yǎng)護后，進行相關(guān)指標檢測。

9 實施效果檢查

同設(shè)計單位與檢測單位研究確定，本工程固化土基礎(chǔ)施工7、14 d后現(xiàn)場取樣進行抗壓強度、抗剪強度、滲透系數(shù)、均勻度檢測。檢測數(shù)據(jù)顯示，上述參數(shù)滿足設(shè)計要求，表層平整度滿足相關(guān)規(guī)范要求。

固化土基礎(chǔ)7、14 d取樣檢測數(shù)據(jù)如表2所示：

表2 固化基礎(chǔ)取樣檢測數(shù)據(jù)

10 結(jié)語

現(xiàn)場開挖后設(shè)計斷面范圍內(nèi)均為吹填沙層，與固化劑拌和后性狀類似水泥砂漿，由于其中無粗骨料，在振搗棒振搗后易出現(xiàn)砂漿分離現(xiàn)象，后續(xù)施工可取消振動棒振搗措施。

固化土基礎(chǔ)斷面形式，在滿足設(shè)計強度、承載力等參數(shù)需求的情況下，盡可能簡化固化土基礎(chǔ)斷面形式，可有效地提高施工工效。

為了保證固化土基礎(chǔ)具有良好的養(yǎng)生條件，施工時需要采取適當?shù)膰叻桨?，盡量阻擋潮水侵蝕。同時，由于地下水的滲透，固化土原位攪拌或回填時應(yīng)盡量選擇在低潮位時作業(yè)，同時還需要配備水泵、機械、人員隨時進行排水。

結(jié)合試驗段的檢測數(shù)據(jù)，開挖后異位固化施工比原位固化施工更能保證質(zhì)量。

固化劑的主要成分為水泥，由于目前無相關(guān)施工規(guī)范，是否適宜在冬季施工仍需進一步試驗確定。

在工程業(yè)主、設(shè)計及專家的支持和協(xié)助下，根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況，并結(jié)合工程自身的特點，成功地完成了海岸潮間帶固化土施工技術(shù)研究，為類似工程提供借鑒，具有較高的推廣價值。