就地固化技術在軟基處理工程中的應用

（保利長大工程有限公司，廣東 廣州 511431）

本文以廣東省潮汕環線高速公路第9標金浦互通A匝道AK0+400～AK0+565為試驗段，原設計處理方案為素混凝土樁，處理長度195m，平均處理寬度134.1m，處理面積25620m2，處理平均深度9.1m。項目進場后經地質補勘及現場挖探調查發現，該處無深層軟基。因此，取消該互通立交范圍內所有深層軟基處理方案，根據鉆探及靜力觸探結果采用淺層換填處理方案。

一、工程難點和試驗段選取

由于金浦互通位于汕頭市潮陽市區街道附近，附近無可用的棄土場，棄土非常困難，同時市區附近回填材料非常匱乏，取土回填困難，且地下水位高，如采用透水性較好的材料片石回填成本也是相當的高，而且軟土淤泥的棄運須經過市區，運輸過程會對城區造成嚴重污染。為徹底解決金浦互通內的軟土及淤泥問題，結合現場實際地質情況，原變更方案采用換填法擬變更為軟基就地固化處理。

為控制施工質量，選取金浦互通AK0+505～AK0+565段作為試驗段，該試驗段長60m，寬112m，面積6729m2，平均處理深度2m。試驗段地質情況：0m～0.6m為松軟的種植土，0.6m～1.7m為是褐黃色中砂層，1.7m～3.2m為軟塑性淤泥質土，之后為砂質性黏性土、全風化花崗巖及微風化花崗巖。

二、試驗過程

試驗分為兩部分：室內試驗及現場試驗。

（一）室內試驗

室內試驗的目的是通過無側限抗壓強度判定選取固化劑，工程選用水泥、粉煤灰及礦渣微粉作為固化劑對試驗段淤泥質土進行配比結果研究，土樣平均含水量52.6%，容重為1.2t/m3。對6種固化劑配比：3%水泥+1%粉煤灰、3%水泥+1%礦粉、4%水泥+2%粉煤灰、4%水泥+2%礦渣微粉進行無側限抗壓強度試驗，所有配比均基于土樣的濕密度加入土樣中，攪拌充分。

（二）現場試驗

根據前期的室內試驗，選取固化劑配比，開展施工。

1.清表

試驗段施工區域位于稻田段，首先清理區域內的表面雜質，整平場地。

2.劃分區塊

對就地固化試驗段進行測量放樣，將試驗段劃分為單個尺寸為6m×5m區域，然后再將該小塊區域另劃分為小區塊，如圖1所示，將5m×6m左右的處理區域分為24個區域，施工時逐個區域攪拌施工。放樣時，測量人員根據基線控制點和高程點，放線應確保準確無誤，區塊長寬測量精度為5cm。

圖1 劃分區塊

圖2 固化結束后場地平整

3.就地攪拌施工

準備好后臺設備供料控制系統后開始試拌。試拌結束后正式攪拌，攪拌設備直插式攪拌原位土；攪拌設備正向運行逐漸深入攪拌并噴射固化劑，直至達到設計深度2m～3m。

攪拌設備反向運行緩慢提升攪拌并噴固化劑，攪拌提升或下降的速率控制在10s/m～20s/m，固化劑的噴料速率控制在100kg/min～250kg/min，施工過程應均勻噴撒攪拌。就地固化處理采用邊固化邊推進的形式，施工時按5m×6m區塊控制細部，攪拌過程應保證均勻噴攪。在每個區塊攪拌數量施工完成后，需再整體性翻攪，從而避免噴攪過程中產生不均勻，相鄰區塊之間應有不小于5cm的搭接寬度，避免漏攪，最終固化形成整體均勻性硬殼層。每個小區域攪拌步驟具體為：單點打設→小塊攪拌→初步整平預壓。

4.預壓與養護

區域攪拌完畢后，可在攪拌完畢的區域頂面鋪設鐵板，作為攪拌下一區域挖機的支撐平臺，同時也可預壓該區域，保證攪拌完的施工頂面平順。根據現場實際情況，對于淤泥層比較深的地方處理后，半天到一天鋪設鐵板后即可上去作業；對于淤泥層比較淺的地方處理后，鋪設鐵板即可上去作業。

5.固化平整及試驗檢測

整個場地區域固化完畢后，如圖2所示，淺層土強度初步提高后，平整施工區域場地頂部，整個施工結束后可設置排水溝及鋪設塑料薄膜，固化后養護。

就地固化施工結束后，需及時檢測固化后場地的質量，包括深度及均勻性檢測；強度檢測；荷載板試驗。

三、固化劑摻量的確定

為確定現場施工的固化劑配比，使用室內試驗得出的28d無側限抗壓強度及成本兩參數作為分析指標。研究發現由于粉煤灰單價最低，使用粉煤灰部分替換水泥摻量的做法能夠最有效降低成本。

同時增加水泥及輔助固化劑（粉煤灰、礦渣微粉）的摻量，28d強度均有明顯提高。但水泥+粉煤灰配比下的增量較水泥+礦渣微粉大，即低摻量下，添加礦渣微粉后的土樣強度大于粉煤灰，但隨著配比增大，水泥+粉煤灰土樣的強度達到最大值214.16kPa，滿足地基填筑要求。

表1 荷載板試驗檢測結果

四、現場質量檢測

現場以室內試驗挑選出的配比4%水泥+2%粉煤灰，對試驗段土樣進行就地固化處理，處理后的土樣碾平壓實后進行深度及均勻性檢測、強度檢測及荷載板試驗。

（一）深度及均勻性檢測

經現場挖探檢測，固化深度為2.1m，寬度經測量大于設計值，厚度及寬度均滿足設計要求。同時在固化場地內隨機抽取三處進行抽芯檢測，芯樣顯示固化深度為1.5m、2.3m、2.6m，存在固化厚度不均勻現象。

（二）強度檢測

項目部工地試驗室在7d、14d和28d均對隨機選取點進行了輕型動力觸探，結果顯示7d輕型動力觸探結果已達200kPa，14d及28d均已大于300kPa，承載力滿足要求。

第三方檢測中心亦隨機選取點進行了重型動力觸探試驗，結果顯示固化段1.6m層厚范圍內強度均能達到150kPa，而1.6m～2.0m重型動力觸探結果不理想。

（三）荷載板試驗

表1為荷載板試驗檢測結果。試驗過程中，隨著荷載的逐級增加，壓板的沉降量逐漸遞減。在每級荷載作用下，沉降速率能達到相對穩定標準。在最大試驗荷載300kPa下沉降速率達到相對穩定標準時，壓板的總沉降量為4.25mm，承壓板周圍的土體沒有出現擠出或隆起現象。全部卸載后，測得承壓板的殘余沉降量為2.65mm。且設計承載力特征值對應的沉降量為2.00mm，遠小于規范規定的特征值對應的相對變形值10.00mm，滿足規范要求。