大規(guī)模陸地深層水泥攪拌樁溢出物處理方法

朱鼎，李翔

（中交廣州航道局有限公司，廣東 廣州 510290）

0 引言

香港國際機場第三跑道填海工程是在現(xiàn)有機場的北側海域采用填海造地的方式進行的擴建工程，由于填海造地區(qū)域淤泥層厚度大、范圍廣，同時機場項目工后沉降要求嚴格，為了滿足項目工期、質量的要求，軟土地基處理采用了處理效果好的陸地深層水泥攪拌樁（Land Deep Cement Mixing，簡稱陸地DCM）[1]工藝。但陸地DCM 在實施過程中產(chǎn)生了大量不滿足項目回填材料要求的泥水溢出物，無法直接作為回填材料使用，同時溢出物外運存在工程量大、成本高且無合適堆放場地的情況，如何快速處理溢出物[2]，已成為項目施工過程中面臨的一大難題。

傳統(tǒng)的陸地DCM 樁主要應用于基坑工程的止水帷幕、擋土墻，陸地DCM 樁的工程量一般較少，產(chǎn)生的溢出物少，對于陸地DCM 樁的溢出物處理的研究不多[3]，可供參考的資料較少[4]，常規(guī)做法都是作為建筑廢料直接外運至建筑廢料堆放區(qū)。本項目的陸地DCM 樁范圍廣，產(chǎn)生的溢出物工程量大，面對如此大量的溢出物外運已不可能，處理的思路便是廢物利用，讓溢出物成為合格的回填材料[5]。

本文主要分析如何有效利用大規(guī)模陸地DCM樁溢出物，通過對大規(guī)模陸地DCM 樁群溢出物的處理方法的探討，可為后續(xù)類似項目提供相應的經(jīng)驗。

1 陸地DCM 樁溢出物概況

1.1 主要特點

陸地DCM 樁施工過程中產(chǎn)生的溢出物，含水率極高，剛剛產(chǎn)生階段完全呈流態(tài)，基本以淤泥為主[6]，經(jīng)過一段時間靜置及晾曬后，表層部分會形成結塊，有一定的承載力，但內部仍為承載力差、壓縮性大、透水性差的軟泥，長時間的晾曬堆放只能對溢出物表層有所影響，內部并無很大的改善。

1.2 工程量

本項目的陸地DCM 樁采用四軸攪拌設備施工，陸地DCM 樁的施工總面積約為208.6 萬m2，工程量約為7.0 萬根，參見圖1 陸地DCM 樁施工區(qū)域。

圖1 陸地DCM 樁施工區(qū)域Fig.1 The construction area of land-based DCM pile

本項目的陸地DCM 樁在+3.0 mPD（PD 為香港高程基準面）地面上進行施工，根據(jù)+3.0 mPD 以下回填材料的不同劃分為兩個區(qū)域，A 區(qū)為砂料回填區(qū)域，C 區(qū)為公共填料回填區(qū)域，因不同區(qū)域的陸地DCM 樁長、置換率[7]、回填材料不一樣，導致陸地DCM 樁溢出物產(chǎn)生的量也不一樣，根據(jù)前期的施工數(shù)據(jù)進行分析，陸地DCM 樁溢出物的總量為265 萬m3，各區(qū)域的工程量見表1。

表1 陸地DCM 樁溢出物工程量表Table 1 The quantities bill of land-based DCM pile spoil

2 陸地DCM 樁溢出物處理

陸地DCM 樁完成施工后，不符合回填材料要求的溢出物堆放在原地，造成相應區(qū)域無法進行后續(xù)工序的施工，嚴重影響了后續(xù)工序施工計劃以及回填材料組織計劃的執(zhí)行，導致相關區(qū)域無法按期交付，從項目實施過程分析來看，陸地DCM 樁溢出物的處理已成為相應區(qū)域的施工重點及難點。本項目作為大型的填海項目，承擔消耗香港現(xiàn)有堆場公共填料的責任，因此大量的陸地DCM 樁溢出物外運至堆場的方案不可行，而且又沒有其它可以堆放的場地，唯一的處理方向是就地處理，作為本項目的回填材料使用。由于本項目不同工序及區(qū)域均對回填材料有嚴格的要求，現(xiàn)有的陸地DCM 樁溢出物土性指標無法滿足項目回填材料的要求，因此陸地DCM 樁溢出物的就地使用需要解決的問題便是如何改善陸地DCM 樁溢出物的土性特征[8]。

陸地DCM 樁溢出物處理的方法主要是在溢出物上添加一定比例的水泥漿、砂料進行均勻攪拌，溢出物處理施工流程圖如圖2 所示。

圖2 陸地DCM 樁溢出物處理流程圖Fig.2 The processing flow chart of land-based DCM pile spoil treatment

2.1 處理指標

陸地DCM 樁溢出物處理的方向是成為與公共填料類似的回填材料，在與設計方溝通后，確定陸地DCM 樁溢出物改良后的指標需滿足如下參數(shù)要求：

1） 最大粒徑：不超過250 mm；

2） 液限：不超過65%；

3） 塑限：不超過35%；

4） 細顆粒含量（＜0.063 mm）：不超過20%;

5） 28 d 抗壓強度：不少于1 MPa。

2.2 處理配合比

根據(jù)軟土土性改良的經(jīng)驗，結合項目現(xiàn)有資源，采用在陸地DCM 樁溢出物上添加一定比例的水泥漿、砂（機制砂或者海砂）進行攪拌，以此方法改善陸地DCM 樁溢出物的土性。因缺乏類似的施工經(jīng)驗，且陸地DCM 樁溢出物的土壤性質不一樣，其它軟土處理配合比不能直接用來指導施工，為了提高陸地DCM 樁溢出物土性處理的效果，采用現(xiàn)場試驗的方法確定相關配合比及參數(shù)。

因為A 區(qū)、C 區(qū)+3.0 mPD 以下回填的材料不一樣（A 區(qū)回填機制砂為主，C 區(qū)回填公共填料為主），陸地DCM 樁后溢出物的土性也不一樣，根據(jù)多次試驗最終確定A 區(qū)、C 區(qū)水泥漿、砂、溢出物配合比（質量比），具體參數(shù)如表2 陸地DCM樁溢出物處理質量配比參數(shù)所示。

表2 陸地DCM 樁溢出物處理質量配比參數(shù)Table 2 The quality ratio parameter of land-based DCM pile spoil treatment%

在上述配合比下對陸地DCM 樁溢出物進行處理后，各項指標均滿足要求，其報告如圖3、圖4所示。

圖3 28 d 抗壓強度試驗報告Fig.328 d compressive strength test report

圖4 級配PSD 試驗報告Fig.4 Grading PSD test report

根據(jù)上述施工參數(shù)對陸地DCM 樁溢出物進行攪拌，初步估計處理后陸地DCM 溢出物工程量為384 萬m3，其中A 區(qū)98 萬m3，C 區(qū)286 萬m3。

2.3 陸地DCM樁溢出物處理施工

1） 施工分區(qū)及工程量計算

因為未經(jīng)處理的溢出物承載力差，重型攪拌設備（挖掘機）無法在溢出物上面行駛，挖掘機只能在其覆蓋范圍進行攪拌處理。為了提高攪拌效率，需對大范圍的擬處理的陸地DCM 樁溢出物區(qū)域進行施工分區(qū)，分區(qū)原則是保障每個區(qū)域內挖掘機都能進行有效地攪拌，本項目的分區(qū)平面示意圖如圖5 所示。

圖5 陸地DCM 樁溢出物攪拌平面布置圖Fig.5 The layout for spoil mixing of land-based DCM pile

現(xiàn)場完成相應的施工分區(qū)后需進行高程測量，利用土方計量軟件計算每個小分區(qū)陸地DCM 樁溢出物的工程量，并根據(jù)各個區(qū)域的不同配合比計算出相應的砂料、水泥漿的用量。

2） 水泥漿、砂料的供應及攪拌

自帶載重儀器的土方車將所需砂料運至攪拌區(qū)域的行駛通道內，挖機在攪拌過程中將砂料不斷混合到溢出物里面。陸地DCM 樁造漿設備供應水泥漿，通過專用的供漿設備（自帶計量設備）及輸漿管將水泥漿輸送到攪拌區(qū)域。挖機將溢出物、砂料、水泥漿均勻攪拌。

3） 取樣檢測

攪拌后的陸地DCM 樁溢出物按規(guī)定時間靜置后，需要對已處理的陸地DCM 樁溢出物進行破碎，并根據(jù)要求進行取樣，只有處理合格的溢出物方可用于回填，否則需進行重新處理，直至滿足相關指標為止。

2.4 陸地DCM樁溢出物回填施工

處理合格的陸地DCM 樁溢出物可以作為回填材料在指定的區(qū)域及標高進行回填，其中+3.0 mPD 以下的回填施工，不需要碾壓施工。在+3.0 mPD 以上回填施工時，需要用振動壓路機進行碾壓密實，其中A 區(qū)要求碾壓后的密實度不小于90%，C 區(qū)碾壓后的密實度不少于95%。

3 結語

通過采用添加一定比例的水泥、砂對陸地DCM 樁溢出物進行處理，可以有效地改善溢出物的土質特性，經(jīng)過處理后的陸地DCM 溢出物28 d抗壓強度介于1.1～9.0 MPa，碾壓后的密實度介于95%～103%，其它相應指標均可滿足設計要求。處理后的陸地DCM 樁溢出物可以充當回填材料，一方面解決了陸地DCM 樁溢出物帶來的施工難題，另一方面為項目減少了回填材料的采購，特別是在本項目回填材料特別緊缺的情況下，緩解了項目材料組織的壓力，也為后續(xù)采用類似地基處理工藝的填海項目提供經(jīng)驗。