淤泥固化樁技術在吹填土路基工程中的研究與應用

余朝偉

淤泥固化樁技術在吹填土路基工程中的研究與應用

余朝偉

（浙江省圍海建設集團股份有限公司 浙江寧波 315040）

針對濱海工程建設中淤泥軟基處理難題，本文以在浙江某新吹填新區進行試驗研究，結合淤泥固化軟基處理工藝，開展淤泥固化樁技術在吹填土路基處理領域的研究應用，并通過工藝試驗實施，通過長短樁結合搭接工藝進行路基處理，對基礎上部結構進行整體固化。旨在現有淤泥固化技術的基礎上，開發一種新型吹填土路基處理方案，從理論計算、現場實施、最終檢驗介紹了該技術研究與應用。

吹填淤泥；軟基處理；長短樁結合

一、引言

灘涂吹填淤泥的地基處理是濱海工程建設中的一個棘手問題，與一般軟土地基相比，灘涂淤泥具有土體顆粒細、孔隙比大、含水率大、滲透性低，強度低等特點，當前工程中普遍采用真空預壓的方式進行處理，然而受工藝限制，真空預壓處理周期相對較長，地基承載力提高非常有限，工后沉降也較大，難以滿足工程建設特別是道路路基建設的要求。為解決路基處理難題，研究開發淤泥固化樁在吹填土路基工程中的應用技術，本文以在浙江某新吹填新區進行試驗研究，旨在現有淤泥固化技術的基礎上，開發一種新型吹填土路基處理方案。

試驗區塊地質概況：工程勘察結果顯示，圍區內以流塑狀淤泥為主，含水率55.4%~72.8%，重度15.7~16.6 kN/m3，孔隙比高達1.58~2.04，液性指數1.40~1.81，塑性指數22.8~26.3，壓縮模量1.66~1.80 MPa，固結快剪粘聚力11.5~12.5 kPa，內摩擦角7.8°~8.3°。極低的地基承載力，使普通施工機械無法進入場區進行地基處理，嚴重限制了工程建設的步伐。

二、技術開發目標

1、承載力要求：處理后的地基承載力特征值不小于80 kPa；

2、工后沉降要求： 15年內路基工后沉降理論計算值不大于30cm；

三、技術開發方案

3.1 技術開發路線

為滿足路基承載力和沉降要求，結合已有的工程經驗，整體設計思路采用上部整體固化，下部布置間隔的深層固化樁結構，并在表層鋪設固化土穩定層。

根據以往經驗，設計方案暫定上部整體固化樁固化深度取2.0m，深層固化樁固化深度取7.0m（置換率26.2%），表層鋪設0.30m的固化土穩定層和少量碎石，樁位平面布置圖及路基結構剖面圖如下圖3.1所示：

圖3.1 樁位平面布置圖及路基結構剖面圖

3.2 理論計算

3.2.1 承載力計算

（1）固化層承載力

根據《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011），滿堂固化后的地基表層承載力特征值可根據其抗剪強度指標按下式估算：

根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012），固化土地基承載力尚需滿足

式中：：樁身強度折減系數，干法可取0.20～0.30，濕法可取0.25～0.33；保守考慮，取0.25，取0.8MPa，則。

故可取固化土層的地基承載力，滿足要求。

（2）下臥層承載力

1）2.0m處（滿堂固化層底）

固化樁單樁承載力根據《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2012可按以下兩式計算取小值

基礎上部2.0m范圍內，為全固化區域，為不可塑土層，土層側阻力按固化土取值，按美國石油協會（1980）相關規程，側阻力按下式估算：；

當≤25kPa時，取1.0；當時，在0.5～1.0之間線性插值；當時，取0.5；式中：折減系數；

由于，保守考慮，本項目按取值，由上述可知：kPa＞75kPa，故，折減系數取0.5，則；

則：

故取固化樁單樁承載力為157kN。

故2.0m處未經修正的復合地基承載力特征值為：

則修正后的復合地基承載力特征值為：

滿足要求。

2）7.0m處（長固化樁底）

長樁樁間為淤泥，根據上述內容未經修正的地基承載力特征值取30kPa，則長樁樁底復合地基承載力特征值為

滿足要求。

3.2.2 沉降計算

沉降計算時，路面按通行荷載按掛車-100級單列車隊考慮，等效荷載分布強度約為45kPa，寬度為3.2m，軟土壓縮層計算厚度近似取20m（該深度處附加應力已遠小于土體自重應力的10%）；根據相關地質勘查報告，該深度范圍內軟土平均壓縮模量為2.07MPa，根據樁徑及布樁形式，取下部深層固化樁置換率為26.2%，深度7m。

《建筑地基處理技術規范JGJ79-2002》曾根據大量試驗研究的結果，指出水泥固化土的壓縮模量可取為，此處取。則沉降按下式計算

四、項目實施

4.1 長短樁施工

（1）設備定位：按設計施工圖放樣，確定相應施工區位、機位，控制施工邊線，攪拌頭對準相應樁號位置。

（2）下鉆噴漿攪拌：啟動攪拌馬達與升降馬達，攪拌頭沿導向架下鉆，邊噴漿、邊攪拌，嚴格控制下鉆速度與噴漿流量。隨時觀察設備運行及地層變化情況。

（3）提升噴漿攪拌：攪拌下鉆至設計深度，定噴完成后，提升復噴復攪，邊噴漿、邊攪拌，嚴格控制提升速度，保證固化劑漿液與土體充分結和，最后，上升至工作基準面停止噴漿。

（4）復攪：為確保淤泥土層與固化劑材料攪拌均勻，進行二次攪拌不噴漿，即下鉆攪拌不噴漿與提升攪拌不噴漿。

（5）移位：根據施工順序移至進行下一樁位，重復以步驟進行施工；若固化機一次定位多次作業時，攪拌桿在樁架上橫移至其根據樁間距設定的刻度點；或固化設備移至下一工作機位。

4.2 固化土穩定層

表層固化土穩定層厚0.30m，在固化樁檢測完成后實施，總體施工順序：土料運輸、攤鋪→固化材料攤鋪→固化攪拌→碾壓→薄層碎石鋪設→碾壓→養護。

五、項目實施效果評價

5.1 取芯檢測

試驗取8組共24個芯樣進行抗壓強度試驗，得到各組芯樣最大抗壓強度代表值為4.9MPa，最小抗壓強度代表值為2.3MPa，均遠超設計強度（0.8MPa）。

取芯檢測結果如下表5.1所示

表5.1 取芯檢測結果匯總表

5. 2 地基承載力檢測

采用慢速維持荷載法對固化處理后的地基進行了靜載荷試驗，試驗承壓板為1000mm×1000mm的方形板。試驗點自開始施加第一級荷載90kN（90kPa）后，經過480min的試驗觀察，加載到第4級360kN（360kPa）達到穩定。繼續加載至450kN（450kPa），該級荷載經過120min（總時間600min）的試驗觀察達到穩定，該級沉降43.01mm，累計沉降63.52mm.曲線如圖5.1所示。根據《建筑地基處理技術規范》（JGJ79-2012），可得地基承載力特征值為180kPa，對應的沉降值為4.66mm。

圖5.1 試驗p-s曲線圖

5.3 彎沉試驗檢測

測方法采用貝克曼梁法測定回彈彎沉值，檢測共完成8個試驗點。根據檢測結果，平均回彈彎沉值為98.5（0.01mm），彎沉代表值為192.8（0.01mm）。具體檢測結果如下表5.3所示：

表5.3 回彈彎沉試驗檢測匯總表

5.4 路基承重直觀檢測

2015年11月8日進行了路基承重直觀檢測試驗，檢測車輛采用滿載總重約55t的工程運輸車，車輛直接在試驗處理區域進行行駛檢測。

車輛開行過程中，行駛穩定，無異常情況出現，車輛行駛過后的區域，只有上部鋪設的碎石部分有較重的輪胎形式印記，固化土基礎基本無沉降，沒有被破壞的現象發生。

六、結語

為解決吹填土路基處理的技術難題，本項目以淤泥原位固結技術為支撐，通過設計合理的路基結構，并結合相關技術指標和使用要求，進行試驗研究開發，試驗完成后，通過現場檢測，本項目路基承載力達到180kPa，根據完工后的相關檢測數據，理論計算道路在使用條件下工后沉降為24mm，滿足設計要求。

本項目提出了固化土穩定層施工工藝和長短樁相結合與短樁交替施工工藝，形成了超軟吹填土新型路基處理裝備和工藝，具有施工簡便、工期短、費用低、處理后路基基礎強度高等優點，能節省大量土石方資源，具有較強的適用性和推廣應用前景。

[1]柳國勝，水泥土的配合比試驗，西部探礦工程，2003年第6期；

[2]馬軍慶等，水泥土強度的估算，建筑科學，2009年第3期

TU75

B

1007-6344（2017）03-0243-01