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

土壤固化技術(shù)涉及領(lǐng)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(yīng)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(qiáng)抗凍性等方面延申發(fā)展[1]。

本項(xiàng)目主要研究 EFS 固化劑在大面積倉(cāng)儲(chǔ)重載地坪中的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際使用效果，分析出一個(gè)最佳的 EFS 固化劑摻入量，從而也達(dá)到了環(huán)保綠色的目的。

目前的大面積重載地坪中使用現(xiàn)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(shí)使用的地坪，在結(jié)構(gòu)建造完畢后還將破除重新澆筑，產(chǎn)生大量的建筑垃圾，這會(huì)帶來(lái)極大的環(huán)境污染及材料浪費(fèi)。使用 EFS 固化劑，就地取材地將原狀土變?yōu)榉鲜芰σ蟮牡仄?，極大地減少了材料浪費(fèi)，降低了成本也保護(hù)了環(huán)境，滿(mǎn)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(guò)化學(xué)反應(yīng)相結(jié)合，在我公司富春桐鄉(xiāng)智能制造產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目超大面積倉(cāng)儲(chǔ)重載地坪中的研究以及應(yīng)用，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析得出EFS固化劑在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的利弊之處。

1 工程概況

富春桐鄉(xiāng)智能制造產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目位于浙江省桐鄉(xiāng)市高橋鎮(zhèn)悅明西路南側(cè)，建筑占地面積 51 679 m2，建筑面積約132 007 m2。項(xiàng)目主要建設(shè)內(nèi)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(shè)備房、門(mén)衛(wèi)一、門(mén)衛(wèi)二。項(xiàng)目整體工程概況如表 1 所示。

表1 項(xiàng)目概況

本工程項(xiàng)目擬將 A-1 倉(cāng)儲(chǔ)與 A-2 倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)定為試驗(yàn)區(qū)塊，其中 A-1 倉(cāng)儲(chǔ)地坪采用常規(guī)的拌入水泥，并壓實(shí)。A-2 倉(cāng)儲(chǔ)拌入水泥后加入“EFS”固化劑并壓實(shí)。最后將兩個(gè)倉(cāng)儲(chǔ)的地坪鉆芯取樣后檢測(cè)對(duì)比，并進(jìn)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(guò)一系列物理化學(xué)反應(yīng)改變土壤的工程性質(zhì)，可以將大量游離水以結(jié)晶水的形式固定在土壤中。使得土壤膠團(tuán)表面電流降低，膠團(tuán)所吸附的雙電層減薄，電解質(zhì)濃度增加，顆粒趨于團(tuán)聚，體積膨脹進(jìn)一步填滿(mǎn)土壤孔隙，在壓實(shí)功的作用下，使固化后的土易于壓實(shí)和穩(wěn)定，從而形成整體結(jié)構(gòu)，并達(dá)到常規(guī)所不能達(dá)到的壓密度。用土壤固化劑處理的土壤，其強(qiáng)度、密實(shí)度、回彈模量、彎沉值、CBR（California Bearing Ratio，加州承載比）、剪切強(qiáng)度等性能都得到了很大的提高，從而延長(zhǎng)了道路的使用壽命，節(jié)省了工程維修成本，經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益俱佳[2]。

破碎后的天然土壤和建筑垃圾等，所產(chǎn)生的粉塵雜土顆粒物會(huì)經(jīng)過(guò)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(zhì)變?yōu)閰捤再|(zhì)，有效解決土顆粒的吸水性，提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性和耐久性。

3 EFS 土體固化劑力學(xué)性質(zhì)研究

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng) A-1 與 A-2 倉(cāng)儲(chǔ)地坪試驗(yàn)測(cè)試得出抗壓強(qiáng)度受齡期、EFS 固化劑摻入量、壓實(shí)度影響。針對(duì)此現(xiàn)象，本項(xiàng)目在現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)室進(jìn)行對(duì)比分析，并確定出了最佳狀態(tài)數(shù)據(jù)，以供后續(xù)施工參考。

3.1 土體加固抗壓強(qiáng)度與土體養(yǎng)護(hù)齡期關(guān)系研究

本項(xiàng)目制作了三組不同水泥與土配合比的數(shù)據(jù)，分別為 4∶95、6∶93、8∶91，同時(shí)將 ESF 固化劑摻入量按照0.018% 控制，而后進(jìn)行 7 d、28 d、90 d 的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn) 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(cè)得的在 7 d、28 d 及90 d 養(yǎng)護(hù)情況下的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度結(jié)果不一樣，時(shí)間越長(zhǎng)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度越高。當(dāng)時(shí)間增加時(shí)，相同水泥與土配合比、摻入同量 EFS 固化劑情況下，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)的速度越來(lái)越慢。

表2 抗壓強(qiáng)度表

3.2 土體抗壓強(qiáng)度與 EFS 土體固化劑摻入量關(guān)系研究

為測(cè)試土體抗壓強(qiáng)度與 EFS 土體固化劑摻入量之間的關(guān)系，現(xiàn)場(chǎng)制作了 4∶95、6∶93、8∶91 三組水泥與土配合比材料，同時(shí)將 ESF 固化劑摻入量按照 0、0.015%、0.018%、0.02% 控制，而后進(jìn)行 7 d、28 d、90 d 的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表 3 所示。

表3 不同摻比、不同齡期的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度表

對(duì)比表中數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，水泥類(lèi)固結(jié)土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)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(qiáng)度成正比。

3.3 土壤抗壓強(qiáng)度與壓實(shí)度研究

現(xiàn)場(chǎng)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(jìn)行 90%、93%、95%、98% 的壓實(shí)度去測(cè)試，得到了 7 d 與 28 d 情況下的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度值并進(jìn)行分析，如表 4 所示。

表4 不同壓實(shí)度下的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

通過(guò)對(duì)比可以看出相同材料、相同配合比而不同壓實(shí)度的情況下，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨壓實(shí)度的提高而增大，而且壓實(shí)度對(duì)后期強(qiáng)度影響尤為明顯。因此，使用復(fù)合固結(jié)材料必須保證有足夠的壓實(shí)度。由兩條折線可以發(fā)現(xiàn)時(shí)間越長(zhǎng)，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)越快。

4 施工工藝流程

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

（1）配置攪拌。將準(zhǔn)備好的天然土壤放在試驗(yàn)區(qū)，在連續(xù)幾天的晴天條件下測(cè)量當(dāng)前土壤的含水量。當(dāng)土壤達(dá)到最佳含水量（＜16%）時(shí)，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(cè)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(biāo)準(zhǔn)的前提下，計(jì)算出水質(zhì)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(dāng)加水 1% ～ 2%）。

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

（3）養(yǎng)護(hù)。為防止高溫直射對(duì)土壤整個(gè)固化過(guò)程產(chǎn)生影響，現(xiàn)場(chǎng)采取人工養(yǎng)護(hù)措施。安排試驗(yàn)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(hù)。

（4）檢測(cè)。在試驗(yàn)室采用環(huán)刀法檢測(cè)出固化后的土壤的密實(shí)度是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

5 EFS 土體固化劑優(yōu)勢(shì)與不足研究

5.1 EFS 土體固化劑優(yōu)勢(shì)之處

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

（2）降低成本。每平米的土壤加固所需要的固化劑相對(duì)而言較少，且EFS固化劑費(fèi)用較低，綜合下來(lái)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(hù)，經(jīng)濟(jì)、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(shù)之一。

5.2 EFS 土體固化劑不足之處

（1）無(wú)法保證施工過(guò)程發(fā)揮固化劑最佳性能。固化劑存在著添加量不準(zhǔn)確、土含水量不穩(wěn)定、壓實(shí)度不均勻、溫度過(guò)高或者過(guò)低、 天氣影響等諸多影響因素，所以在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工過(guò)程中土壤固化劑很難實(shí)現(xiàn)在試驗(yàn)室所達(dá)到的效果，從而導(dǎo)致土壤固化達(dá)不到逾期最佳狀態(tài)。

（2）周期長(zhǎng)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，壓實(shí)度越高，固化后的土壤無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度越大，且壓實(shí)度對(duì)后期強(qiáng)度影響尤為明顯，這就要求留有較長(zhǎng)的固化時(shí)間從而使其達(dá)到最佳效果，對(duì)于工期較為緊張的項(xiàng)目就不太適用。整個(gè)施工流程為：原狀土加固試驗(yàn)材料選擇、配比參數(shù)確定、固化強(qiáng)度、穩(wěn)定性等技術(shù)研究 → 備土整平 → 原狀土就地預(yù)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(hù)及施工管制，整個(gè)施工流程對(duì)于時(shí)間要求高，一些工期緊的項(xiàng)目不適用。

（3）國(guó)內(nèi)技術(shù)尚未成熟，缺少一定的規(guī)范。我國(guó)土體固化技術(shù)發(fā)展較晚且緩慢，目前我國(guó)土壤加固劑還處于初步應(yīng)用階段。很多從事相關(guān)方面的科技人員對(duì)這方面的信息了解較少，缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)。各單位可以組織開(kāi)展相關(guān)方面的培訓(xùn)工作，采用新技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的技術(shù)，從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)、社會(huì)上的效益。

6 結(jié) 語(yǔ)

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(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目中超大面積倉(cāng)儲(chǔ)重載地坪原狀腐植土固化處理綜合施工技術(shù)研究與應(yīng)用?？偨Y(jié)了 EFS 土體固化劑在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中的利與弊，為土壤固化技術(shù)提供以下經(jīng)驗(yàn)。

（1）現(xiàn)場(chǎng)土壤固化后通過(guò)鉆芯取樣和試驗(yàn)室同條件制作的試塊相比，強(qiáng)度較試驗(yàn)室相比效果不佳，主要受溫度、施工、養(yǎng)護(hù)等因素影響。

（2）通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比分析得出結(jié)論：土體在加固處理后養(yǎng)護(hù)的齡期越長(zhǎng)，抗壓性能越好；EFS 摻入量在 0.018% ～0.02% 為佳，可以達(dá)到理想的抗壓強(qiáng)度；同樣地，如果土壤的壓實(shí)度越高，最終的抗壓性能越好。

（3）總結(jié) EFS 固化劑的優(yōu)勢(shì)及不足之處，同時(shí)對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)土壤固化發(fā)展水平進(jìn)行分析，為 EFS 土體固化劑在大面積倉(cāng)儲(chǔ)地坪施工中的應(yīng)用提供經(jīng)驗(yàn)。