吳連盛

（上海公路投資建設(shè)發(fā)展有限公司，上海市 200335）

0 引言

作為一種利用強(qiáng)力攪拌頭與固化劑對(duì)軟土、圍海造田吹填土、淤泥等軟弱土進(jìn)行就地固化處理的工藝，就地淺層固化技術(shù)不僅能使土體達(dá)到期望強(qiáng)度，而且相比道路工程領(lǐng)域常規(guī)的土體置換或換填法處理工藝，其經(jīng)濟(jì)性和社會(huì)效益更佳[1-5]。然而由于道路工程領(lǐng)域大規(guī)模研究、引入和應(yīng)用該技術(shù)的時(shí)間不長(zhǎng)，因而關(guān)于該技術(shù)應(yīng)用性的研究案例、資料和成果不多，尤其穩(wěn)定性與可靠性方面研究成果更少。

因此，課題組以公司在建的昆陽(yáng)路越江及配套道路工程、S3 公路（周鄧公路-G1503 公路兩港大道立交）新建工程等工程為載體，在概要性梳理該技術(shù)工藝方案及流程等內(nèi)容前提下，探索該技術(shù)在不同公路工程項(xiàng)目中應(yīng)用的穩(wěn)定性和可靠性，以期為該類技術(shù)工藝推廣應(yīng)用提供客觀可靠的數(shù)據(jù)支撐。

1 淺層固化實(shí)施設(shè)備與施工準(zhǔn)備

（1）就地淺層固化技術(shù)關(guān)鍵設(shè)備簡(jiǎn)介

關(guān)鍵設(shè)備為強(qiáng)力攪拌系統(tǒng)，主要由前部強(qiáng)力攪拌頭、配套挖機(jī)、后臺(tái)供料系統(tǒng)、固化劑混合添加控制系統(tǒng)等組成（見(jiàn)圖1）。前部強(qiáng)力攪拌頭是一種專業(yè)型的攪拌設(shè)備，能夠?qū)⑻砑拥墓袒瘎┚鶆虻匕韬腿胪馏w內(nèi)部。固化劑混合添加控制系統(tǒng)安裝于后臺(tái)供料系統(tǒng)中，能夠?qū)崟r(shí)控制固化劑的添加量，精確計(jì)量，減少材料浪費(fèi)。

圖1 就地淺層固化處理設(shè)備

（2）施工準(zhǔn)備

a. 現(xiàn)場(chǎng)核查。了解現(xiàn)場(chǎng)可利用的水源、電源、道路、堆場(chǎng)、臨時(shí)設(shè)施搭建場(chǎng)地及施工通道等；核對(duì)與核查各類公用事業(yè)地下管線位置、數(shù)量、口徑、深度及接頭形式，核對(duì)各種架空線桿位、高度，落實(shí)管線搬遷或加固處理；了解施工期間現(xiàn)場(chǎng)交通對(duì)施工影響程度，落實(shí)施工期間交通組織。

b. 施工測(cè)量。抽干浜塘水，進(jìn)行原始地貌測(cè)量，測(cè)量前沿上口邊線一側(cè)布設(shè)里程樁。斷面寬度，采用鋼尺丈量，高程用水準(zhǔn)儀觀測(cè)。為了確保土方計(jì)算準(zhǔn)確性，設(shè)定縱向以10 m 為一個(gè)斷面進(jìn)行測(cè)量。

（3）固化準(zhǔn)備

a. 筑壩、抽干明浜水，清除浜內(nèi)雜物，回填浜塘土至路面結(jié)構(gòu)層底面以下0.3 m，且不高于原地面，然后再對(duì)浜底淤泥進(jìn)行就地固化處理。

b. 對(duì)于暗浜，清除表面0.3 m，清除建筑垃圾，平整場(chǎng)地，固化處理的頂標(biāo)高為清除垃圾后原地面標(biāo)高，且不高于設(shè)計(jì)路面標(biāo)高H-（80+A），然后進(jìn)行就地固化，處理至暗浜土底標(biāo)高。若浜土表層土含水率較低，影響整體施工進(jìn)度，則先對(duì)表層土進(jìn)行分層翻松處理，然后進(jìn)行就地固化，處理至暗浜土底標(biāo)高。

2 淺層固化施工技術(shù)工藝流程與關(guān)鍵要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

工藝流程主要由施工測(cè)量、配合比、固化施工和養(yǎng)護(hù)等工序組成（見(jiàn)圖2）。

圖2 就地淺層固化施工流程圖

2.2 施工方法

（1）劃分施工區(qū)塊

將待處理的浜塘區(qū)域進(jìn)行放樣并劃分施工區(qū)塊，一般區(qū)塊劃分尺寸為5 m×5 m，并根據(jù)各處理區(qū)塊的處理深度以及固化劑配比數(shù)據(jù)，利用固化劑自動(dòng)定量供料系統(tǒng)設(shè)置固化劑含量。

（2）強(qiáng)力攪拌頭就地?cái)嚢?/p>

采用強(qiáng)力攪拌頭對(duì)原位土進(jìn)行均勻攪拌。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)淤泥土樣含水率的高低以及固化劑形式，施工可采用垂直上下攪拌固化的方式（見(jiàn)圖3），攪拌設(shè)備直插式對(duì)原位土進(jìn)行攪拌，攪拌設(shè)備正向運(yùn)行逐漸深入攪拌并噴射固化劑，直至達(dá)到淤泥底標(biāo)高，然后攪拌設(shè)備反向運(yùn)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10～20 s/m，固化劑的噴料速率控制在70～160 kg/min。

圖3 就地淺層固化攪拌方式- 原位垂直上下固化式

（3）施工順序

就地固化處理采用邊固化、邊推進(jìn)的模式進(jìn)行，應(yīng)保證攪拌均勻，其強(qiáng)度滿足指標(biāo)要求，各區(qū)塊之間應(yīng)有不小于5 cm 的搭接寬度，避免漏攪，見(jiàn)圖4。

圖4 邊固化邊推進(jìn)的施工順序

固化處理底標(biāo)高為至浜底淤泥以下良好土層至少50 cm，處理深度至少1.0 m 以上。寬度為坡腳外延伸1.0 m。浜塘需要設(shè)置圍堰排水，固化后浜坡再開(kāi)挖臺(tái)階。

（4）特殊區(qū)域固化施工要求

a. 已施工雨水管區(qū)域

固化施工時(shí)，攪拌頭先從管道兩側(cè)呈45°角斜插至管道基礎(chǔ)底部完成固化，然后再補(bǔ)充垂直固化管道兩側(cè)的三角空白區(qū)，垂直固化距離管道基礎(chǔ)約0.3 m。

b. 承臺(tái)區(qū)域

固化施工時(shí)，攪拌頭貼近承臺(tái)施工，并注意做好承臺(tái)的成品保護(hù)工作，不得發(fā)生觸碰而破壞承臺(tái)混凝土。

c. 固化區(qū)域存在大面積建筑垃圾且靠近軌交線

施工單位應(yīng)及時(shí)匯報(bào)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理、設(shè)計(jì)單位及業(yè)主，待設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況重新調(diào)整處理方案后方可進(jìn)行后續(xù)的施工。

（5）碾壓和養(yǎng)護(hù)

固化攪拌完畢后，固化土體養(yǎng)護(hù)數(shù)天至一定強(qiáng)度（根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定具體時(shí)間）后采用壓路機(jī)或配套挖機(jī)碾壓表面。

3 工程應(yīng)用情況

3.1 應(yīng)用載體與材料情況

（1）工程概況

昆陽(yáng)路越江及配套道路工程全長(zhǎng)3.5 km，其中橋梁長(zhǎng)1.9 km，兩側(cè)接線道路長(zhǎng)1.6 km，是連接上海市閔行區(qū)和奉賢區(qū)的南北向重要干線公路之一。S3公路（周鄧公路-G1503 公路兩港立交）新建工程，北起周鄧公路，順接S3 公路先期實(shí)施段，沿線穿越上海市浦東新區(qū)和奉賢區(qū)，南接規(guī)劃兩港大道，全26.64 km。兩個(gè)項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)均存在大量的明浜、暗浜，需加固路基累計(jì)量超100 萬(wàn)m3。

（2）工程環(huán)境

由于昆陽(yáng)路越江及配套道路工程和S3 公路（周鄧公路-G1503 公路兩港大道立交）新建工程（見(jiàn)圖5（a）和圖5（b））等均位于上海市，因而兩個(gè)項(xiàng)目地形地貌、水文地質(zhì)和氣候條件情況基本相同，即外在影響因素基本相近。

（3）工程材料

兩項(xiàng)工程淺層固化的材料要求（含固化劑配比）基本相同：

a. 素土

耕植土、草皮土、有機(jī)土、淤泥、含有樹(shù)根、腐朽物質(zhì)及燒失量和易容鹽含量超過(guò)允許含量的土，液限大于50%、塑性指數(shù)大于26 的細(xì)粒土等，不得直接作為路基填料。外購(gòu)?fù)练阶鳛樘钪牧闲杞?jīng)過(guò)野外取土實(shí)驗(yàn)方可使用。

b. 粉煤灰

應(yīng)滿足Ⅱ級(jí)粉煤灰的技術(shù)要求，燒失量宜小于20%；燒失量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的粉煤灰應(yīng)作對(duì)比試驗(yàn)，分析論證后采用。粉煤灰的粒徑宜在0.001～1.18 mm 之間，小于0.075 mm 的顆粒含量宜大于45%。粉煤灰中不得含團(tuán)塊、腐殖質(zhì)及其它雜質(zhì)。

c. 水泥

采用強(qiáng)度等級(jí)P.0.42.5 級(jí)及以上的普通硅酸鹽水泥（不過(guò)期、不受潮、不結(jié)塊），其性能必須符合《通用硅酸鹽水泥》（GB175-2007）規(guī)定。水泥儲(chǔ)存時(shí)間超過(guò)三個(gè)月時(shí)應(yīng)重新取樣試驗(yàn)，并按其檢驗(yàn)結(jié)果使用，使用前報(bào)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)。

d. 土工格柵

采用雙向土工格柵，要求經(jīng)緯向極限抗拉強(qiáng)度不小于80 kN/m，2%延伸率時(shí)的抗拉強(qiáng)度不小于20 MPa。

e. 配合比

兩個(gè)工程的固化劑采用漿劑，每桶漿液的配合為：水∶水泥∶粉煤灰=900 kg∶675 kg∶225 kg，水灰比為1，摻量為8%（6%P.0.42.5 水泥+2%粉煤灰）。

3.2 應(yīng)用效果

在淺層固化作業(yè)完成28 d 后，課題組委托第三方檢測(cè)單位在昆陽(yáng)路越江及配套道路工程和S3 公路（周鄧公路-G1503 公路兩港大道立交）新建工程各自淺層固化區(qū)域取10 個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，并依據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范《地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DGJ08-11—2010）進(jìn)行地基靜載試驗(yàn)，試驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果表明：經(jīng)淺層固化處理后，昆陽(yáng)路悅江隧道工程淺層固化區(qū)28d地基承載力超過(guò)設(shè)計(jì)要求值120 kPa，且達(dá)到設(shè)計(jì)要求的最大加載量240 kPa，也未發(fā)生破壞；S3 公路（周鄧公路-G1503 公路兩港大道立交）淺層固化區(qū)28 d 地基承載力也超過(guò)設(shè)計(jì)要求值120 kPa，承載試驗(yàn)過(guò)程中各試驗(yàn)點(diǎn)地基均未發(fā)生破壞。

此外，通過(guò)對(duì)兩個(gè)項(xiàng)目各點(diǎn)靜載檢測(cè)參數(shù)進(jìn)一步分析（分別見(jiàn)圖6 和圖7），發(fā)現(xiàn)兩項(xiàng)工程淺層固化后的最大沉降量均未超過(guò)14 mm，回彈率在35%～50%之間、最大回彈量不足10 mm，充分表明該技術(shù)工藝在不同工程中的可靠與穩(wěn)定。

4 結(jié)論

在采用相同施工工藝、材料及配合比前提下，就地淺層固化技術(shù)工藝在兩個(gè)不同公路工程的應(yīng)用結(jié)果表明：

（1）該技術(shù)工藝所涉及材料、設(shè)備、流程及工序均簡(jiǎn)要方便。

（2）處理后的路基承載力能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）處理效果可靠、穩(wěn)定。

因此，無(wú)論從經(jīng)濟(jì)角度，還是出于生態(tài)環(huán)保考慮，就地淺層固化技術(shù)工藝都不失為一種高性價(jià)比的土體處理工藝。