淺談大面積不均勻軟土就地固化施工工藝控制

何凱陽

摘要：在工程建設中，經常會遇到大面積不均勻軟土地基，處理方案主要分表層處置和深層處置，本文主要探討淺層軟土處置施工質量控制，以達到設計地基承載力要求。目前普遍使用的軟土淺層處置方案有換填、拋石擠淤、排水砂墊層等，結合某高速公路改擴建工程實際案例，對該工程淺層軟基處置采取新工藝就地固化施工，因該法尚未全面推廣應用，針對各種土層其各項工藝參數尚不明確和成熟，因此十分有必要對該工法的施工工藝控制進行研究，以期為今后大面積推廣應用借鑒參考。

關鍵詞：大面積不均勻軟土;就地固化;施工工藝

1工程概況

某高速公路改擴建工程線路中心總長約為12km，項目主要施工內容包括改擴建路橋涵、新建路橋涵隧、新建和改擴建互通和南北服務區等，其中南北服務區總占地面積123876㎡，軟基處置面積達64487㎡，處理深度平均約2.5米。

2 施工方案

2.1施工方案比選

針對這種大面積軟土路基項目部進行了方案比選，傳統的淺層軟土處置采用清淤換填方式，棄土方量大，因該項目位于深汕合作區，臨時用地征地困難，棄土費用高;采用拋石擠淤方案，受環保督察影響，石材來源困難，且不經濟;項目部經過多方調研采取了綠色環保的就地固化施工方案，該方案不需要將淤泥廢棄，僅需要將樹根雜草清除，采取固化劑進行原位攪拌固化，施工工期短，不受雨季影響，成本低，綠色環保，且無需大面積開挖，對既有高速邊坡影響小。

2.2施工準備

工程施工開始前，主要針對以下幾方面進行了準備工作。一是技術準備，包括測量放樣、網格劃分以及試驗段方案和交底等;二是材料準備，主要包括固化劑用水泥、粉煤灰，土壤改良劑等合格檢驗，配合比試配;三是現場準備，包括粉罐基礎、用水用電、場地平整，樹根雜草清除、管線挖探和排水作業以及固化深度挖探等內容;四是設備準備，主要包括船式挖掘機、攪拌機、壓路機。五是信息化準備，采用先進的自動控制配合比，并自動上傳材料使用數量至基于GIS一體化平臺手機和電腦端。

2.3施工原理

施工采用就地固化系統，由強力攪拌頭、船式挖掘機、固化劑供料系統和儲料設備以及控制系統等組成。該系統通過后臺自動定量（進行設備標定）供料控制系統控制進料及輸料，將后臺料倉內的固化劑混合后，通過安裝于挖掘機上的強力攪拌頭的粉噴或漿噴裝置輸出;在攪拌頭的強力攪拌下，將輸出的固化劑與土體均勻拌合，從而達到就地固化的目的[1-2]。

2.4施工流程及方法

一是區域劃分。場地經清表挖除樹根等有機雜物后，采用挖機整平并開挖排水溝，用白色石灰劃分處理模塊將欲進行處理的區域進行放樣劃分網格區域，網格尺寸分為兩個尺寸，分別為30×20m驗收網格，5m×6m的處置模塊（圖1），由于攪拌頭單次作業可固化面積為130×105cm，同時保證每個區域不少于5cm的搭接寬度，因此攪拌固化點間距布設為125×100cm，如遇斷面變化較大的區域，處理區塊可做相應調整，以方便施工。

二是固化深度及范圍確定。固化深度及范圍確定通過測量放樣，確定填土區域范圍，固化范圍為坡腳線以外2m，固化深度采取挖機現場挖探結合動力觸探確定，以深度不大于4m為準，若大于4m需采取軟土深層處置方案。

三是固化劑試配。采用的固化劑主要成分為水泥+粉煤灰+改良劑，改良劑摻雜量為土體天然重量的5-10%左右。同時，對于含水率小于70%的路段，設計固化劑配比為4%水泥+2%粉煤灰，對于含水率約大于70%的路段，固化劑摻量采用6%的水泥+4%的粉煤灰[3]，本工程選取2塊6×5m區塊作為試驗塊按照4%+2%和6%+4%的配比進行試驗，以確定該軟土情況下固化效果及承載力，現場根據固化土壤有機質含量變化情況重做試驗塊適當調整固化劑比例。

四是就地攪拌施工。攪拌設備采用直插式設備，對原位土進行攪拌（圖2）。攪拌設備正向運行逐漸深入攪拌并噴射固化劑在攪拌頭，強力攪拌頭機械臂上需標注刻度線，且攪拌頭下降深度不少于設計底部以下20cm，以控制攪拌頭進入土層深度，保證攪拌深度直至達到固化設計底部;為保證底部固化效果，在靠近底部0.5m范圍內攪拌頭升降速度適當放緩，控制在10s～20s/m，并保持攪拌頭在底部停留時間控制在10s左右。同時進行固化劑的噴涂，固化劑噴料速率位于146-236Kg/min，每個小區塊攪拌時間控制在3.5～7min，進行四噴四攪，每個小區塊上下攪拌各3次，前2次邊噴漿邊攪拌，第3次不噴漿只攪拌，每個小區塊攪拌完成后每個驗收區塊再整體攪拌一次，以確保噴涂的均勻。

固化施工采用信息化控制系統（進行固化系統稱重設備、壓力表進行標定）連接既有GIS信息化一體化平臺，自動控制配合比，實時上傳數據，后臺實時監控，確保施工質量。

2.5固化養護環節

固化攪拌完畢后，用挖機壓平、收面，然后鋪塑料薄膜覆蓋進行養護（圖3），養護天數一般為固化后7天，14天后即可進行車輛通行。

2.6質量檢測

施工完成后，按照要求，對固化區域進行質量檢測，主要檢測兩個指標：固化土體強度和深度。檢測方法為輕型動力觸探和挖探，具體為：

（1）采用輕型動力觸探試驗，28d每30cm深度的實際擊數不得少于22擊，每個區塊不少于6個點;

（2）就地固化深度檢測，采用挖檢法，每20m一個斷面。

2.7存在問題及分析

經施工總結發現軟土就地固化方案能滿足設計地基承載力要求，主要存在的質量問題有（1）存在漏攪拌區域。（2）攪拌不均勻，各深度層次強度不一。（3）有機質含量大的區域比有機質含量少的區域固化效果差。（4）攪拌速度和噴漿速度不匹配。針對以上問題，具體總結措施如下：（1）嚴格控制攪拌區域和搭接寬度。（2）嚴格控制攪拌速度，并確保單次攪拌固化劑用量。（3）對不同有機質含量的土層進行試驗塊，確定最佳配比，進行線性內插。（4）做好輸送速度和泵送壓力參數匹配試驗。經總結最佳的輸送壓力與速度關系曲線以及各深度范圍各攪拌次數下最佳攪拌速度和時間見下：

3就地固化質量保證措施

3.1建立完善的質量保證體系

為確保就地固化施工質量，建立以項目經理為組長的質量監察體系。質量監察體系負責項目的工程質量檢查及施工質量監察工作。項目經理部設安全質量監察部，作業隊設安全質量檢查室，配專職質檢工程師，工班設兼職質檢員，形成體系完善、責任明確的質量檢查體系。項目經理部設試驗室及專職試驗人員，根據建設單位及監理要求制定試驗工作實施細則，通過先進的檢測試驗手段，配合工地質檢工程師和監理工程師進行全面的施工質量控制。在此基礎上，對各部門的工作進行分解，實行三級質量管理體系，制訂“強化質量管理，嚴格操作規程，消滅質量通病，實現工程創優?！钡姆结?，確立“從消滅質量通病入手，嚴格執行‘規范’和‘驗標’為著眼點，以強化現場管理為龍頭”的創優思路，將克服質量通病作為質量管理的首要內容。

3.2加強對原材料和設備的質量管理

項目管理人員與技術人員加強了對材料的質量控制，主要包括以下幾個方面：（1）水泥質量控制：在水泥進場前，對水泥材料的合格證書和質檢報告進行審核，并進行抽檢試驗，合格后方可入場;（2）水：拌合用水需經化驗檢測，水質良好，方可用于混凝土施工;（3）設立專門的混凝土質量控制機構，制定制度，加強對原材料進場的監督與控制。

除了材料外，工作人員對設備方面也加強了質量控制。對于所有的在用計量器具、儀器均進行定期檢定，確保相關指標參數合格后方能繼續投入使用。項目設專人負責計量工作，設立帳卡檔案，儀器設備由工地中心試驗室指定專人管理。

3.3加強對施工結果的質量檢測

在施工完成后，工作人員以每2000㎡為一個檢測區塊，并以固化土的輕型動力觸探方法進行固化土強度的檢測，每個區塊檢測8個點，在28天內，每30cm深度的實際擊數為25擊。由此，分別對就地固化后的第7天、第14天和第28天的承載力進行分析，為后續的工作提供參考依據。同時，就地固化厚度檢測，采用挖檢法，每20m為一個斷面。

3.4加強施工過程中的安全管理措施

一方面，管理人員組織編制各項施工方案和安全技術措施，在施工前對施工單位進行技術交底和安全技術交底工作。另一方面，施工現場安排專職安全生產管理人員進行跟蹤管理，及時發現并糾正和消除施工中出現的危險因素與違章操作行為。并沿線設立明顯的施工標志牌、危險源標志牌、安全告知標牌、安全警示牌、交通標志牌和安全注意事項宣傳欄等。

結語

整體來看，大面積不均勻軟土就地固化施工工藝控制工作是一項綜合性較強的工作，在實際工作中，特別需要注重對固化區塊搭接處這種薄弱部位的質量控制管理。同時，在各環節的工作中，還需要加強對原始數據信息的采集和分析，在分析中不斷總結施工經驗，為后續的工作提供重要的理論依據。

參考文獻

[1]沈政，陳龍，陳永輝，等.灘涂地區軟土就地固化技術[J].科學技術與工程，2021，21（16）：6815-6822.

[2]徐亮，唐彤芝，白蘭蘭，等.就地固化技術處理淺層軟土的應用及機理研究[J].水利水運工程學報，2021（02）：109-116.

[3]張維，韋開騰.粵東濱海相軟土就地固化路基檢測與分析[J].廣東土木與建筑，2019，26（09）：77-8.

1824501705355