藺媛媛

（徐州市公路工程總公司，江蘇徐州 221000）

0 引言

公路施工遇到浜塘地段時，多采用換填的傳統(tǒng)方法進行處理，即將其中的淤泥質土挖除后，再通過磚渣和素土等材料進行填埋。但該方案的挖土和填埋工藝耗時長，機械需求量大，且過程易造成環(huán)境污染，同時還存在淤泥土處置不便、磚渣等建材短缺以及施工質量較難控制等問題。鑒于此，土體固化技術應運而生，其通過在軟土地基中注入固化劑，直接使軟土就地轉化為具有一定承載力學性能的土體結構，避免了挖土和填埋的工藝過程，既縮短了工期，也節(jié)約了大量的人力物力投入，經濟優(yōu)勢顯著。與此同時，土體固化技術還避免了傳統(tǒng)運輸土體時產生的揚塵和污水泄漏現(xiàn)象，節(jié)約場地使用，減少對交通和周邊環(huán)境的影響。另外，固化劑由工業(yè)廢渣生產獲得，有助于實現(xiàn)廢物再利用，在便于施工質量控制的同時，有效提升施工質量。

1 工程概況

1.1 設計標準

某新建高速公路項目設計總長約為6.5km，主線道路采用高速公路等級，地面道路設計為城市主干路，設計安全等級為一級，服役年限設定為100年。在荷載標準方面，主線道路設計為公路-I 級，且符合城-A 級要求，地面道路設計為城-A 級。結構重要性系數(shù)取1.1。在抗震設防烈度方面，道路、橋梁分別為7度、8度，抗震設防類別高速公路為B類，地面道路設計為丙類。

該項目主線路設計寬度為38m，設計時速100km/h，建設標準采用雙向6 車道。其中，匝道設計為雙車道，總寬度為12.5m，設計時速50km/h。本次項目的主要內容包括路床與臺后處置、路基拼寬等，遇到明浜和暗浜時均采用淺層土體固化技術開展加固處理。

1.2 建設條件

項目所處區(qū)域為我國東部沿海，屬于亞熱帶季風氣候地區(qū)，光照豐富，雨量充沛。全年平均氣溫約為16℃，年平均降雨量1 200mm 左右。施工區(qū)域地勢相對平坦，表層填土厚度最大達3m 以上，主要性質為軟塑土-可塑狀粉質黏土。

周邊環(huán)境河流交錯，河床土質大多屬于淤泥質土，具有高含水量、高壓縮性的特性，施工過程中易發(fā)生受擾動和變形現(xiàn)象，工程位置所處地質條件較差，土體承載能力極低，對項目施工造成了相當大的困難。

2 軟土地基固化設計方案

2.1 固化施工技術流程

固化施工工藝流程見圖1。

圖1 固化施工工藝流程

2.2 固化劑設計

考慮項目施工現(xiàn)場地質特點、以往施工經驗以及附近可用材料等因素，確定此次固化劑的類別設計為漿劑型固化劑，所需材料主要包括粉煤灰、水泥和添加劑等。按照初步標準對固化劑的配比進行設計，根據(jù)配比時的固化效率、固化強度要求，兼顧穩(wěn)定性、均勻性、造價成本以及環(huán)境污染性等，最終確定漿液水灰比為1∶1，膠凝部分材料摻量為8%，其中水泥采用42.5級別普通硅酸鹽水泥，摻量6%，粉煤灰摻量2%。

通過多次取樣和測試，確定施工范圍內現(xiàn)場土體密度按1.8t/m3計，處理深度取1m，施工面積為5m×5m，則共需配備粉煤灰約0.9t，水泥使用量為2.7t。根據(jù)水灰比和摻量，考慮每桶漿液質量1.8t，則每桶漿液需要水0.9t、粉煤灰0.225t、水泥0.675t。在原材料選擇過程中，控制粉煤灰粒徑不超過1.2mm，并保證粒徑小于0.075mm的顆粒比例至少在45%以上。同時，粉煤灰中不應含有不利于施工的雜質，如腐殖質等，且不得出現(xiàn)結團成塊。根據(jù)配比要求選用自動配料系統(tǒng)，保證稱量誤差在0.5%以內。通過對比所記錄的誤差允許內的相關試驗結果，從而確定最優(yōu)的配合比。

2.3 場地處理

本項目道路結構采用傳統(tǒng)設計形式，施工區(qū)間涉及浜塘眾多，達40 多個，需要對其采取固化處理后開展路基填筑施工。對于明浜范圍，需事先進行圍堰施工圈定固化范圍，再將其中的明水抽出，然后將影響固化施工的廢棄雜質等清除干凈，最后采用素土或挖出來的可用浜填土進行填筑，保證回填標高與附近地面相齊平。而對于暗浜范圍，則直接開展地表清理和整平處理。經計算，本項目明浜范圍內需要處理體量為5.3 萬m3，回填土方約為3.7 萬m3，固化施工深度為0.77～2.60m。暗浜范圍內需要處理體量為4.3萬m3，處理地表約為2.7萬m3，固化施工深度為1.5～2.2m。完成前期處理工作后，在需固化范圍內放線定位，將待施工區(qū)域劃分為邊長5m 左右的分塊，若固化地塊臨近河流，則根據(jù)實際情況調整分塊大小，如采取更小面積或異形分塊等，以保證施工安全。

2.4 設備組裝調試

固化施工裝置包括強力攪拌頭、漿劑自動計量機等，另外還配備挖掘機、發(fā)電機以及空壓機等（見圖2）。強力攪拌頭與漿劑自動計量機組成主體框架，完成拼裝后開展固化調試工作，確保運行狀態(tài)正常、周邊環(huán)境穩(wěn)定。測試挖機動力系統(tǒng)的運轉能力，保證與攪拌頭適配并具備鉆進攪拌能力。漿劑自動計量機按照設計的配比實現(xiàn)自動給料，需確保配制的漿劑比例符合相應要求。

圖2 固化攪拌系統(tǒng)

固化施工的主體裝置應當根據(jù)設計順序和要求進行試啟動：先檢查系統(tǒng)零配件和連接情況，確保螺栓、焊接頭與扣件等牢固可靠，再檢查齒輪軸的動力傳輸體系，特別是油箱安裝，排除安全隱患。然后復核排水管的安裝情況，保證管內壓力不超過300kPa。完成上述檢查確認工作后，將攪拌頭通過電纜連接至挖掘機，并配備好發(fā)動機。完成組裝后測試攪拌頭的各項工作性能，保證其能以不同角度傾斜并具備全方位攪拌性能。最后復查固化劑體系，核實轉筒是否能正常轉動，出漿口的液壓管應能自由移動。器械安裝符合要求后，對配料系統(tǒng)進行測試，合理設定固化劑的配方和用量，使其匹配固化工藝中的攪拌頻率和供料速度。

2.5 攪拌固化

根據(jù)設計劃分的分塊面積進行局部控制，沿兩岸延長線邊固化、邊推進，完成一個分塊區(qū)域的固化施工并達到機械承載要求后，將其用于機械的站位場地，繼續(xù)開展下一步的固化，以此順序由外向內逐步推進，完成土體固化（見圖3）。在施工過程中，需要計算確定單個攪拌區(qū)域內的攪拌頭數(shù)量，攪拌時應保證勻速噴漿。每個區(qū)塊攪拌結束后需要在整體層面再次翻攪，保證土體充分固化。鄰近分塊間的邊界應搭接噴攪至少5cm寬，防止漏攪，使土體最終固化成為硬殼層。

圖3 邊固化、邊推進示意圖

軟土固化攪拌工藝的具體流程如下：將攪拌器械垂直插入原位軟土中，正向勻速下挖，邊攪拌邊噴射固化劑，掘進至要求標高后反向進行提升，提升過程中保持攪拌并噴射固化劑。掘進與提升速度根據(jù)現(xiàn)場實際情況調整，保證固化劑噴射均勻，攪拌充分。一般情況下，強力攪拌頭的轉速介于50～80r/min 之間，當轉速低于25r/min 時，應控制下推力不宜過大。固化施工期間，器械內部機油溫度不得大于90℃。掘進過程中遭遇硬土時，應先用挖機翻松后再行固化。

固化攪拌完畢后開展養(yǎng)護工作，至固化體強度滿足規(guī)范要求，然后平整土體表面。若固化后的下一道工序等待時間較長，則可用厚300mm 的素土對固化體進行覆蓋保護。

2.6 質量驗收標準

在土體固化施工完成后，衡量其工藝效果的指標主要為固化厚度和地基承載力。其中，固化厚度主要有靜力觸探試驗測定，檢測的固化厚度與設計要求厚度偏差不得超過20cm。而對于固化范圍，則用量尺進行長度和寬度測量即可，與設計要求的尺寸偏差均不得超過10cm。對于存在浜塘的區(qū)域，每處至少測試1點，且1 000m2區(qū)域內不少于1 處測點。靜力觸探錐尖阻力至少為0.8MPa。

地基承載力的測定流程為：在完成固化施工的區(qū)域，于14d后進行荷載板試驗，板尺寸為1m×1m，浜塘區(qū)域每處至少測試1 點，1 000m2區(qū)域內不少于1 處測點，要求承載力不低于100kPa；或者在同樣的測試方案下，要求固化土體的28d承載力不低于130kPa。

3 處理效果分析

對于固化處理效果，以首件處理的B1 號浜塘為分析對象，其具體施工參數(shù)記錄如表1所示。其中，根據(jù)實際施工情況，固化劑漿液中的水泥摻量逐漸減少，最終控制在8%左右，粉煤灰摻量有所上升，占比約為2.08%，水泥比例則下降調整為5.85%，如此，在保證固化效果的基礎上，工業(yè)廢渣粉煤灰得到了更多的消耗，水泥用量減少，實現(xiàn)了資源的再利用，取得節(jié)能環(huán)保的社會效益。

表1 首件施工記錄參數(shù)表

同時，為保證固化劑配比調整后仍能保證噴攪均勻，不影響施工效率，施工期間對強力攪拌機的轉速進行調整，于掘進攪拌時控制在65～70r/min，此轉速下油箱溫度不超過80℃，滿足要求，而在提升攪拌時則將轉速調為40r/min。攪拌頭的提升或下沉速度均控制在0.05m/s。噴攪過程中流量控制在160～190kg/min之間，噴漿量為270～290kg/m3，實踐證明該工藝參數(shù)下，固化劑噴射均勻，攪拌充分。

4 效益分析

本項目采用淤泥質土就地固化技術進行強化處理，避免了傳統(tǒng)換填施工的工藝繁雜、工期長等不足，相比清淤和換填的300 元/m3，固化技術成本僅為180 元/m3，對于本案例約9.6 萬m3的固化區(qū)域而言，節(jié)約費用上百萬，經濟效益顯著。

同時，就地固化技術處理效率高，單個鉆頭固化土體量達400m3/d，本項目2 組同時施工，軟基處理工期約為116d，而換填法的測算用時需要140d，且尚未考慮項目填筑材料不足而導致的窩工情況，因此固化技術具有較好的工期效益。

另外，本項目軟土地基固化處理后驗收順利，過程中沒有發(fā)生質量問題和安全隱患，管理效率大大提升。采用淺層土體就地固化處理，不僅避免了淤泥質土運輸和處置帶來的環(huán)境污染問題，還實現(xiàn)了工業(yè)廢渣粉煤灰的再利用，貫徹了綠色施工理念，得到了業(yè)主單位的極大認可，社會效益突出。

5 結語

本文探討了采取淺層土體對軟土路基進行就地固化處理的設計方案和處理效果。在固化處理實踐中，應綜合考慮水土地質、承載要求以及原材供應等因素，選擇最合適的工藝方法，保證就地固化的實施效果，并滿足節(jié)能環(huán)保的發(fā)展需求，實現(xiàn)綠色施工目的。