超大面積倉儲重載地坪原狀腐植土固化處理綜合施工技術

陳常青，龔劍影，曹 鵬，陳躍飛，潘重安（中國二十二冶集團有限公司，上海 200135）

土壤固化技術涉及領域十分廣泛，在一般的施工如建筑、公路、垃圾填埋處理、防沙固塵等均有應用。除了自然土壤之外，EFS（易孚森） 固化劑能處理還包括淤泥、砂土、建筑垃圾等，處理的目的也從單一的加固，向提高抗?jié)B性、增強抗凍性等方面延申發(fā)展[1]。

本項目主要研究 EFS 固化劑在大面積倉儲重載地坪中的現場實際使用效果，分析出一個最佳的 EFS 固化劑摻入量，從而也達到了環(huán)保綠色的目的。

目前的大面積重載地坪中使用現澆的混凝土做法較為普遍，此方法將使用大量的混凝土材料。且為臨時使用的地坪，在結構建造完畢后還將破除重新澆筑，產生大量的建筑垃圾，這會帶來極大的環(huán)境污染及材料浪費。使用 EFS 固化劑，就地取材地將原狀土變?yōu)榉鲜芰σ蟮牡仄海瑯O大地減少了材料浪費，降低了成本也保護了環(huán)境，滿足綠色施工要求。

本篇文章主要介紹的是將 EFS 土壤固化劑加入主固化劑水泥通過化學反應相結合，在我公司富春桐鄉(xiāng)智能制造產業(yè)園項目超大面積倉儲重載地坪中的研究以及應用，通過現場實驗對比分析得出EFS固化劑在實際應用過程中的利弊之處。

1 工程概況

富春桐鄉(xiāng)智能制造產業(yè)園項目位于浙江省桐鄉(xiāng)市高橋鎮(zhèn)悅明西路南側，建筑占地面積 51 679 m2，建筑面積約132 007 m2。項目主要建設內容為 A-1 廠房、A-2 廠房、A-3 廠房、A-4 廠房、A-2 坡道、綜合樓、設備房、門衛(wèi)一、門衛(wèi)二。項目整體工程概況如表 1 所示。

表1 項目概況

本工程項目擬將 A-1 倉儲與 A-2 倉儲設定為試驗區(qū)塊，其中 A-1 倉儲地坪采用常規(guī)的拌入水泥，并壓實。A-2 倉儲拌入水泥后加入“EFS”固化劑并壓實。最后將兩個倉儲的地坪鉆芯取樣后檢測對比，并進行分析。

2 EFS 固化劑原理

將 EFS 土壤固化劑與自然原狀土土壤混合后，通過一系列物理化學反應改變土壤的工程性質，可以將大量游離水以結晶水的形式固定在土壤中。使得土壤膠團表面電流降低，膠團所吸附的雙電層減薄，電解質濃度增加，顆粒趨于團聚，體積膨脹進一步填滿土壤孔隙，在壓實功的作用下，使固化后的土易于壓實和穩(wěn)定，從而形成整體結構，并達到常規(guī)所不能達到的壓密度。用土壤固化劑處理的土壤，其強度、密實度、回彈模量、彎沉值、CBR（California Bearing Ratio，加州承載比）、剪切強度等性能都得到了很大的提高，從而延長了道路的使用壽命，節(jié)省了工程維修成本，經濟環(huán)境效益俱佳[2]。

破碎后的天然土壤和建筑垃圾等，所產生的粉塵雜土顆粒物會經過吸水后軟化，在顆粒物表面吸附一層薄薄的水膜。加入 EFS 土壤固化劑后，直接破壞顆粒表面的水膜，從而使得土顆粒由親水性質變?yōu)閰捤再|，有效解決土顆粒的吸水性，提高結構的強度、水穩(wěn)定性和耐久性。

3 EFS 土體固化劑力學性質研究

通過現場 A-1 與 A-2 倉儲地坪試驗測試得出抗壓強度受齡期、EFS 固化劑摻入量、壓實度影響。針對此現象，本項目在現場試驗室進行對比分析，并確定出了最佳狀態(tài)數據，以供后續(xù)施工參考。

3.1 土體加固抗壓強度與土體養(yǎng)護齡期關系研究

本項目制作了三組不同水泥與土配合比的數據，分別為 4∶95、6∶93、8∶91，同時將 ESF 固化劑摻入量按照0.018% 控制，而后進行 7 d、28 d、90 d 的無側限抗壓強度測試，測試結果見 2。

由表 2 可以看出在三種不同水泥和土的配合比情況下，相同的 EFS 土體固化劑摻入后，所測得的在 7 d、28 d 及90 d 養(yǎng)護情況下的無側限抗壓強度結果不一樣，時間越長，無側限抗壓強度越高。當時間增加時，相同水泥與土配合比、摻入同量 EFS 固化劑情況下，無側限抗壓強度增長的速度越來越慢。

表2 抗壓強度表

3.2 土體抗壓強度與 EFS 土體固化劑摻入量關系研究

為測試土體抗壓強度與 EFS 土體固化劑摻入量之間的關系，現場制作了 4∶95、6∶93、8∶91 三組水泥與土配合比材料，同時將 ESF 固化劑摻入量按照 0、0.015%、0.018%、0.02% 控制，而后進行 7 d、28 d、90 d 的無側限抗壓強度測試，測試結果如表 3 所示。

表3 不同摻比、不同齡期的無側限抗壓強度表

對比表中數據可以發(fā)現，水泥類固結土的無側限抗壓強度明顯好于同劑量的水泥穩(wěn)定土，固化劑用量以 0.018% ～0.02% 為佳，且水泥用量與抗壓強度成正比。

3.3 土壤抗壓強度與壓實度研究

現場取 6∶93 的石灰與土配合比材料，摻入 0.018% 的EFS 固化劑，而后進行 90%、93%、95%、98% 的壓實度去測試，得到了 7 d 與 28 d 情況下的無側限抗壓強度值并進行分析，如表 4 所示。

表4 不同壓實度下的無側限抗壓強度

通過對比可以看出相同材料、相同配合比而不同壓實度的情況下，無側限抗壓強度隨壓實度的提高而增大，而且壓實度對后期強度影響尤為明顯。因此，使用復合固結材料必須保證有足夠的壓實度。由兩條折線可以發(fā)現時間越長，無側限抗壓強度增長越快。

4 施工工藝流程

土壤固化整體施工流程共分為 4 個步驟，分別為配置攪拌、鋪攤壓實、養(yǎng)護、檢測。

（1）配置攪拌。將準備好的天然土壤放在試驗區(qū)，在連續(xù)幾天的晴天條件下測量當前土壤的含水量。當土壤達到最佳含水量（＜16%）時，加入最佳比例的生石灰。不加水消化，將灰燼溶解 3 d，然后測量石灰土中的灰分用量和石灰土的含水量。在前面條件符合標準的前提下，計算出水質稀釋路面液，攪拌均勻，再與石灰土混合。攪拌完成后，加入配比水泥拌勻（視天氣情況，可適當加水 1% ～ 2%）。

（2）鋪攤壓實。每層按 100～500 m2 在每層壓實后的下半部取樣一組；地坪土應分層回填，每層回填厚度 ≤300 mm，回填壓實系數 ≥0.94；地坪回填時，填方施工要從最低處開始，水平分層分區(qū)回填，碾壓。

（3）養(yǎng)護。為防止高溫直射對土壤整個固化過程產生影響，現場采取人工養(yǎng)護措施。安排試驗員灑上摻水稀釋成1∶100 000 的固化劑混合物，并覆蓋上土工布灑水養(yǎng)護。

（4）檢測。在試驗室采用環(huán)刀法檢測出固化后的土壤的密實度是否滿足設計要求。

5 EFS 土體固化劑優(yōu)勢與不足研究

5.1 EFS 土體固化劑優(yōu)勢之處

（1）土體加固的施工工藝簡單易操作。對于需要加固的土壤，根據土壤的化學及物理性質，只需摻入最優(yōu)配合比的固化劑，在攪拌均勻并壓實后即可達到所需的性能指標。土壤固化劑滲透性好，與土的和易性好，使土易于壓實，便于施工。所用的施工機械和傳統(tǒng)地面平整所用機械設備基本相同，施工工藝簡單[4]。

（2）降低成本。每平米的土壤加固所需要的固化劑相對而言較少，且EFS固化劑費用較低，綜合下來可降低成本40% ～ 50%。采用土壤固化法的原材料相比傳統(tǒng)工藝所用的混凝土而言，成本大大縮小。

（3）綠色施工。使用 EFS 固化劑替代大量石灰、水泥、水、砂石等材料，有利于生態(tài)環(huán)境保護，經濟、環(huán)境效益特別明顯，是建筑工程可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新型技術之一。

5.2 EFS 土體固化劑不足之處

（1）無法保證施工過程發(fā)揮固化劑最佳性能。固化劑存在著添加量不準確、土含水量不穩(wěn)定、壓實度不均勻、溫度過高或者過低、 天氣影響等諸多影響因素，所以在現場實際施工過程中土壤固化劑很難實現在試驗室所達到的效果，從而導致土壤固化達不到逾期最佳狀態(tài)。

（2）周期長。試驗發(fā)現，壓實度越高，固化后的土壤無側限抗壓強度越大，且壓實度對后期強度影響尤為明顯，這就要求留有較長的固化時間從而使其達到最佳效果，對于工期較為緊張的項目就不太適用。整個施工流程為：原狀土加固試驗材料選擇、配比參數確定、固化強度、穩(wěn)定性等技術研究 → 備土整平 → 原狀土就地預處理 → 噴灑固化劑、濕拌 → 攤布水泥、拌和 → 固化土初壓、整平、碾壓 → 第二層施工→養(yǎng)護及施工管制，整個施工流程對于時間要求高，一些工期緊的項目不適用。

（3）國內技術尚未成熟，缺少一定的規(guī)范。我國土體固化技術發(fā)展較晚且緩慢，目前我國土壤加固劑還處于初步應用階段。很多從事相關方面的科技人員對這方面的信息了解較少，缺乏實際經驗。各單位可以組織開展相關方面的培訓工作，采用新技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的技術，從而達到經濟、社會上的效益。

6 結 語

本篇文章主要介紹了“易孚森”土體固化劑在我司富春桐鄉(xiāng)智能制造產業(yè)園項目中超大面積倉儲重載地坪原狀腐植土固化處理綜合施工技術研究與應用?？偨Y了 EFS 土體固化劑在現場施工過程中的利與弊，為土壤固化技術提供以下經驗。

（1）現場土壤固化后通過鉆芯取樣和試驗室同條件制作的試塊相比，強度較試驗室相比效果不佳，主要受溫度、施工、養(yǎng)護等因素影響。

（2）通過試驗對比分析得出結論：土體在加固處理后養(yǎng)護的齡期越長，抗壓性能越好；EFS 摻入量在 0.018% ～0.02% 為佳，可以達到理想的抗壓強度；同樣地，如果土壤的壓實度越高，最終的抗壓性能越好。

（3）總結 EFS 固化劑的優(yōu)勢及不足之處，同時對當前國內土壤固化發(fā)展水平進行分析，為 EFS 土體固化劑在大面積倉儲地坪施工中的應用提供經驗。