自動化預拌自密實水泥固化土施工技術研究

張超

（中鐵北京工程局集團有限公司，北京 100000）

0.引言

房屋建筑工程在肥槽的回填方式和回填材料上往往涉及28灰土的形式，目前隨著建筑市場用地的緊缺，設計的基坑圍護結構與主體結構間距往往不足1m，這樣在實際肥槽回填施工的過程中，很難進行夯實，從而導致肥槽回填質量很差，進而導致預埋管線的折斷破壞。而后期進行修復處理又造成大量的人力物力的消耗。

目前國內對于肥槽回填的施工方式主要有灰土回填、混凝土或發(fā)泡混凝土回填、水泥漿回填等，這些方式要么施工質量差，要么造價費用過高，影響整體施工成本控制。

近兩年，在北京地區(qū)優(yōu)先開始試驗應用預拌流態(tài)固化土進行肥槽回填施工技術研究，并且取得了一定的成果，尤其是北京城市副中心地區(qū)在高標準的要求下，率先進行了預拌流態(tài)固化土回填施工技術的研究，推出了關于預拌流態(tài)固化土回填的協(xié)會標準。四川省也在2021年推出了關于預拌流態(tài)固化土回填的地方標準。

由此可見，肥槽回填尤其是狹窄區(qū)域的肥槽回填勢必會迎來一波新技術新材料的應用推廣，以解決目前建筑市場在肥槽回填施工領域內長期質量不高的現(xiàn)象。

本工程依托廊坊市臨空家園二期工程項目，結合項目的實際情況，研究制定了一套適用于本項目的采用一種自動化裝置利用現(xiàn)場淤泥進行加工預拌自密實水泥固化土用于狹窄區(qū)域的肥槽回填施工技術。

1.工程概況

本工程項目包含12個地塊，分別是G1-G12地塊，該技術在G1、G2、G3地塊進行研究應用。其中G1地塊處于支護樁施工階段，采用旋挖法進行施工，施工過程中產(chǎn)生大量淤泥；G3地塊處于CFG樁施工階段，施工過程中也會產(chǎn)生大量淤泥；G2地塊目前處于肥槽回填施工階段，但是肥槽狹窄，采用傳統(tǒng)灰土回填施工困難，故采用一套一種自動化裝置利用現(xiàn)場淤泥進行加工預拌自密實水泥固化土用于狹窄區(qū)域的肥槽回填施工技術[1]。

2.自動化裝置的設置

（1）在G1地塊的基坑邊坡處設置循環(huán)閉合的傳送裝置，傳送裝置設置多個物料入口和1個物料出口，物料出口設置在G1地塊與G2地塊之間的固化土攪拌場區(qū)內的存料場；CFG樁施工產(chǎn)生的淤泥通過臨近的物料入口進入傳送裝置，傳送裝置將淤泥運送至固化土攪拌場區(qū)內的存料場集中堆放。

（2）在G3地塊的支護樁外四周一圈設置循環(huán)閉合的傳送裝置，傳送裝置設置多個物料入口和1個物料出口，物料出口設置在G2地塊與G3地塊之間的固化土攪拌場區(qū)內的存料場；支護樁施工過程中產(chǎn)生的淤泥通過臨近的物料入口進入傳送裝置，傳送裝置將淤泥運送至固化土攪拌場區(qū)內的存料場集中堆放。

（3）在G1與G2、G2與G3地塊之間的固化土攪拌場區(qū)內設置三級沉淀池，3個地塊按照方案要求均需要進行降排水，抽取的地下水分別通過管道排向攪拌場區(qū)內的三級沉淀池，三級沉淀池通過管道分別聯(lián)通固化土攪拌裝置和市政排水管道；固化土攪拌生產(chǎn)時，三級沉淀池的水主要流向固化土攪拌裝置，不生產(chǎn)時則流向市政排水管道。

（4）在G2地塊肥槽四周一圈設置循環(huán)閉合的傳送裝置，傳送裝置設置兩個物料入口和多個物料出口，2個物料入口分別設置在兩個固化土攪拌場區(qū)內，每個物料出口設置可伸縮長短的溜槽管道通過肥槽內；2個固化土攪拌場區(qū)加工生產(chǎn)的成品預拌流態(tài)固化土通過物料入口進入傳送裝置，然后在傳送裝置內運送，通過物料出口時進入溜槽管道澆筑到肥槽內，通過調整溜槽管道的長短控制溜槽管道下口與肥槽內固化土澆筑完成面的距離在半米范圍內。

3.施工工藝流程

3.1 施工注意事項

（1）本工程利用的土質主要為淤泥，土質篩選以及拌合后的固化土需要檢測是否存在建筑垃圾。

（2）基槽清理要保證基槽內不能有垃圾和積水，基槽內的積水應清理干凈，基槽不宜太干燥，基槽干燥需灑水潤濕。

（3）測量放線放出分層澆筑的標高控制線及分段模板支設位置線。

3.2 固化劑

本工程采用以CaO、SiO2和Al2O3為主要成分的無機水硬性膠凝材料作為土壤固化劑。固化劑與工程用土充分拌合后，通過其自身各組分之間以及與土之間的物理、化學反應，可顯著改善土的物理力學性質，并形成滿足環(huán)境標準并保持長期穩(wěn)定的固化體。

根據(jù)拌合用土和固化土的設計要求強度，選用合適的固化劑，固化劑成品具體的技術標準如表1和表2所示。

表1 物理指標表

表2 工藝指標表

3.3 固化土配比試驗

（1）根據(jù)經(jīng)驗，初步確定固化劑的含量為18%，固化劑的水灰比為1:2進行試配。

（2）試配選用土質量不少于30kg。依據(jù)選定的固化劑摻入比基準值計算摻入的固化劑質量，摻入的固化劑質量應按下式計算：

式中：m0—施工用土料的質量（kg）；

mc—固化劑的質量（kg）；

w0—試驗用土料的含水量（%）。

（3）依據(jù)選定的固化劑漿水灰比，加水量應按式下計算：

式中：mw—水的質量（kg）；

μ—固化劑漿液水灰比。

（4）根據(jù)土料的質量m0及計算所得固化劑質量、水質量，確定預拌流態(tài)固化土的計算配合比。

（5）配合比試驗應在計算配合比的基礎上進行。應通過試配，調整計算配合比中各種材料的用量，直到固化土性能滿足設計和施工要求。

（6）應采用不少于3種配合比進行試驗。當采用3種配合比試驗時，其中1個應為本標準確定的計算配合比，另外2種配合比宜在計算配合比基礎上對固化劑用量進行調整，分別增加和減少3%～5%。

（7）每種配合比至少應制作一組標準試件，并在20℃±2℃條件下至指定齡期。

3.4 預拌流態(tài)固化土拌和

3.4.1 拌和流程

預拌流態(tài)固化土采用拌合站集中攪拌。拌合過程：首先將固化劑各組分、外加劑（必要時摻入）等與水按配合比投入漿液拌和器混合成漿液，再將固化劑漿液與土投入攪拌器進行拌和成固化土混合料。

3.4.2 拌合站組成及計量

預拌流態(tài)固化土拌和系統(tǒng)，系統(tǒng)利用專利號為201620481291.5的專用固化土攪拌器，將投入的固化劑漿液和土拌和成固化土。單套固化土拌和站包括以下幾個系統(tǒng)：

（1）固化劑各組分存儲輸送及計量系統(tǒng)。系統(tǒng)主要完成固化劑各組分的存儲、輸送及計量。將固化劑采用螺旋機輸送至漿液攪拌器，計量控制采用時間繼電器控制。

（2）水輸送及計量系統(tǒng)。拌合水輸送采用清水泵，采用流量計計量、時間繼電器控制。

（3）漿液拌和及輸送計量系統(tǒng)。系統(tǒng)將投入固化劑及水拌和成固化劑漿液，原材料多為細粉顆粒，攪拌設備應具有密閉性。漿液輸送采用泵送，電磁流量計計量。

（4）土輸送及計量系統(tǒng)。系統(tǒng)采用配料機及輸送帶將土送至固化土攪拌器。計量控制采用稱重計量。

4.預拌自密實水泥固化土的技術指標

（1）拌和要求。拌制混合料時，各種衡器應保持準確，對材料的含水率，應經(jīng)常地進行檢測，據(jù)以調整固化劑和水的用量。

配料數(shù)量允許偏差（質量計）固化劑各組分：±2%，外加劑：±1%。

固化土流動性狀檢查采用坍落度指標控制，坍落度檢測辦法參照混凝土坍落度檢測執(zhí)行[2]。

由于配合比試驗時土的重量是按干重度計算的，因此拌合時土的含水量會影響固化土的坍落度，拌合用水量應根據(jù)實際的坍落度及時進行調整。

混合料應使用專門機械攪拌，攪拌時間2min，以攪拌均勻、和易性流動性滿足要求為準。

（2）預拌流態(tài)固化土宜采用分層分塊方式進行澆筑[3]。固化土的初凝和終凝時間分別為6h、12h，上層澆筑作業(yè)應在下層終凝后進行，分層回填高度控制在2m～3m。

（3）預拌流態(tài)土回填過程中，檢查坑（槽）邊壁上的標高控制線，保證每一澆注層基本水平進行，澆筑時合理配量施工機械和人員，平衡的進行?；靥钪另敇烁咛?，人工輔助刮平。

（4）肥槽回填連續(xù)進行，盡快完成。施工中防止地面水流入坑（槽）內。應有防雨排水措施。剛回填完畢或尚未初凝的固化土，如遭受雨淋浸泡，則應將積水及松軟土除去，并補填。

（5）施工取樣。連續(xù)澆筑少于400m3時，應按每200m3制取一組試件，連續(xù)澆筑大于400m3時，應按每400m3制取一組試件。試塊制作要求同混凝土試塊做法，尺寸采用 100mm×100mm×100mm 規(guī)格。固化土28天強度達到0.8MPa，坍落度為180mm～200mm。

（6）養(yǎng)護。澆筑完頂層后，應立即對填筑體表面覆蓋塑料薄膜或土工布保濕養(yǎng)護。養(yǎng)護時間不少于7d。

5.質量控制措施及標準

（1）回填前肥槽必須經(jīng)過清理，清除垃圾積水等。嚴格把好固化劑等原材使用檢驗關，質量部門對拌和土進行控制驗收，固化土強度符合圖紙設計要求，不合格堅決不予使用。土料和固化劑及拌和水應嚴格進行計量。

（2）肥槽回填施工時，連續(xù)澆筑少于400m3時，應按每200m3制取一組試件，連續(xù)澆筑大于400m3時，應按每400m3制取一組試件。每層回填完成固化土終凝后，才能回填上層的固化土。并且在施工試驗記錄中，注明配合比、試驗日期、層數(shù)（步數(shù)）、位置、試驗人員簽字等。

（3）嚴格按照施工方案，技術交底及施工規(guī)范等要求施工。夜間施工，加強照明，防止超厚或配合比不準。

（4）加強施工過程控制。雨期施工的工作面不宜過大，應有計劃的逐段、逐片的分期完成、拌和、運輸、回填等工序應連續(xù)進行，并隨時掌握氣象的變化情況。

（5）肥槽回填后及時進行苫蓋，終凝前防止日曬雨淋。在預知天氣的情況下，對已完成層面須及時覆蓋塑料薄膜，防止雨水浸濕。已填好的土層遭水浸，應把稀泥清除干凈后，方能進行下一道工序施工。

（6）雨期施工，應定期對施工現(xiàn)場內原排水系統(tǒng)進行檢查、疏通、必要時應相應增加排水設施，以保證排水暢通。施工現(xiàn)場內用配電設施須有防雨措施，并由專門人員負責檢查，維修。

6.安全保證措施

（1）澆筑作業(yè)必須設專人指揮，分工明確。

（2）固化土回填周邊應設置防護欄桿，不準人員直接站在基坑邊坡旁。

（3）土方施工區(qū)域設立警戒線，禁止非作業(yè)人員進入。

（4）做好基坑邊坡、基底監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常情況及時報告項目部，嚴禁私自處理。

（5）在挖機工作范圍內，不許進行其他作業(yè)，人員盡量遠離機械。

（6）夜間施工需有一定的照明設備，保證操作機手能看清周圍事物，避免發(fā)生安全事故，作業(yè)人員需穿反光背心。

（7）挖掘機和載重車輛的停機點必須留有足夠的安全距離，杜絕坡道停機、停車。

7.環(huán)保措施

（1）施工中加強對粉塵的控制，晴天及時灑水，防止塵土飛揚。

（2）已完成部分及時用綠色無紡布進行覆蓋。

（3）施工道路上掉落的渣土及時清理。

（4）出施工現(xiàn)場的施工車車輛需先經(jīng)過洗車池清洗方可進入市政道路。

（5）工人進入施工區(qū)域作業(yè)穿統(tǒng)一工作服，按規(guī)范佩戴好勞保用品。

（6）堅持文明施工檢查制度，不定時對文明施工情況抽查。

8.結語

本施工技術相對傳統(tǒng)素土回填施工方法無需素土夯實作業(yè)人員、打夯機、小型挖掘機、小推車等人工及相關機械，亦可在夜間施工。相對傳統(tǒng)素土回填施工方法節(jié)省了人員成本，預拌流態(tài)固化土回填無需過多人工進行填土和夯實工作。

本施工技術通過相關的質量控制措施控制固化土的質量，從而提升預拌流態(tài)固化土的一次合格率，可節(jié)約返工成本。