就地固化技术在软基处理工程中的应用

（保利长大工程有限公司，广东 广州 511431）

本文以广东省潮汕环线高速公路第9标金浦互通A匝道AK0+400～AK0+565为试验段，原设计处理方案为素混凝土桩，处理长度195m，平均处理宽度134.1m，处理面积25620m2，处理平均深度9.1m。项目进场后经地质补勘及现场挖探调查发现，该处无深层软基。因此，取消该互通立交范围内所有深层软基处理方案，根据钻探及静力触探结果采用浅层换填处理方案。

一、工程难点和试验段选取

由于金浦互通位于汕头市潮阳市区街道附近，附近无可用的弃土场，弃土非常困难，同时市区附近回填材料非常匮乏，取土回填困难，且地下水位高，如采用透水性较好的材料片石回填成本也是相当的高，而且软土淤泥的弃运须经过市区，运输过程会对城区造成严重污染。为彻底解决金浦互通内的软土及淤泥问题，结合现场实际地质情况，原变更方案采用换填法拟变更为软基就地固化处理。

为控制施工质量，选取金浦互通AK0+505～AK0+565段作为试验段，该试验段长60m，宽112m，面积6729m2，平均处理深度2m。试验段地质情况：0m～0.6m为松软的种植土，0.6m～1.7m为是褐黄色中砂层，1.7m～3.2m为软塑性淤泥质土，之后为砂质性黏性土、全风化花岗岩及微风化花岗岩。

二、试验过程

试验分为两部分：室内试验及现场试验。

（一）室内试验

室内试验的目的是通过无侧限抗压强度判定选取固化剂，工程选用水泥、粉煤灰及矿渣微粉作为固化剂对试验段淤泥质土进行配比结果研究，土样平均含水量52.6%，容重为1.2t/m3。对6种固化剂配比：3%水泥+1%粉煤灰、3%水泥+1%矿粉、4%水泥+2%粉煤灰、4%水泥+2%矿渣微粉进行无侧限抗压强度试验，所有配比均基于土样的湿密度加入土样中，搅拌充分。

（二）现场试验

根据前期的室内试验，选取固化剂配比，开展施工。

1.清表

试验段施工区域位于稻田段，首先清理区域内的表面杂质，整平场地。

2.划分区块

对就地固化试验段进行测量放样，将试验段划分为单个尺寸为6m×5m区域，然后再将该小块区域另划分为小区块，如图1所示，将5m×6m左右的处理区域分为24个区域，施工时逐个区域搅拌施工。放样时，测量人员根据基线控制点和高程点，放线应确保准确无误，区块长宽测量精度为5cm。

图1 划分区块

图2 固化结束后场地平整

3.就地搅拌施工

准备好后台设备供料控制系统后开始试拌。试拌结束后正式搅拌，搅拌设备直插式搅拌原位土；搅拌设备正向运行逐渐深入搅拌并喷射固化剂，直至达到设计深度2m～3m。

搅拌设备反向运行缓慢提升搅拌并喷固化剂，搅拌提升或下降的速率控制在10s/m～20s/m，固化剂的喷料速率控制在100kg/min～250kg/min，施工过程应均匀喷撒搅拌。就地固化处理采用边固化边推进的形式，施工时按5m×6m区块控制细部，搅拌过程应保证均匀喷搅。在每个区块搅拌数量施工完成后，需再整体性翻搅，从而避免喷搅过程中产生不均匀，相邻区块之间应有不小于5cm的搭接宽度，避免漏搅，最终固化形成整体均匀性硬壳层。每个小区域搅拌步骤具体为：单点打设→小块搅拌→初步整平预压。

4.预压与养护

区域搅拌完毕后，可在搅拌完毕的区域顶面铺设铁板，作为搅拌下一区域挖机的支撑平台，同时也可预压该区域，保证搅拌完的施工顶面平顺。根据现场实际情况，对于淤泥层比较深的地方处理后，半天到一天铺设铁板后即可上去作业；对于淤泥层比较浅的地方处理后，铺设铁板即可上去作业。

5.固化平整及试验检测

整个场地区域固化完毕后，如图2所示，浅层土强度初步提高后，平整施工区域场地顶部，整个施工结束后可设置排水沟及铺设塑料薄膜，固化后养护。

就地固化施工结束后，需及时检测固化后场地的质量，包括深度及均匀性检测；强度检测；荷载板试验。

三、固化剂掺量的确定

为确定现场施工的固化剂配比，使用室内试验得出的28d无侧限抗压强度及成本两参数作为分析指标。研究发现由于粉煤灰单价最低，使用粉煤灰部分替换水泥掺量的做法能够最有效降低成本。

同时增加水泥及辅助固化剂（粉煤灰、矿渣微粉）的掺量，28d强度均有明显提高。但水泥+粉煤灰配比下的增量较水泥+矿渣微粉大，即低掺量下，添加矿渣微粉后的土样强度大于粉煤灰，但随着配比增大，水泥+粉煤灰土样的强度达到最大值214.16kPa，满足地基填筑要求。

表1 荷载板试验检测结果

四、现场质量检测

现场以室内试验挑选出的配比4%水泥+2%粉煤灰，对试验段土样进行就地固化处理，处理后的土样碾平压实后进行深度及均匀性检测、强度检测及荷载板试验。

（一）深度及均匀性检测

经现场挖探检测，固化深度为2.1m，宽度经测量大于设计值，厚度及宽度均满足设计要求。同时在固化场地内随机抽取三处进行抽芯检测，芯样显示固化深度为1.5m、2.3m、2.6m，存在固化厚度不均匀现象。

（二）强度检测

项目部工地试验室在7d、14d和28d均对随机选取点进行了轻型动力触探，结果显示7d轻型动力触探结果已达200kPa，14d及28d均已大于300kPa，承载力满足要求。

第三方检测中心亦随机选取点进行了重型动力触探试验，结果显示固化段1.6m层厚范围内强度均能达到150kPa，而1.6m～2.0m重型动力触探结果不理想。

（三）荷载板试验

表1为荷载板试验检测结果。试验过程中，随着荷载的逐级增加，压板的沉降量逐渐递减。在每级荷载作用下，沉降速率能达到相对稳定标准。在最大试验荷载300kPa下沉降速率达到相对稳定标准时，压板的总沉降量为4.25mm，承压板周围的土体没有出现挤出或隆起现象。全部卸载后，测得承压板的残余沉降量为2.65mm。且设计承载力特征值对应的沉降量为2.00mm，远小于规范规定的特征值对应的相对变形值10.00mm，满足规范要求。