沿海软土地区土壤固化处理施工技术

沿海软土地区土壤固化处理施工技术

郭斌1王震宇2周厚才3王家阳4

1.四川摩天集团有限公司深圳分公司；2.深圳市绿世纪园林建设有限公司；

3.湖北省工业建筑集团有限公司；4.武汉杰博达建筑工程顾问有限公司

摘要：为解决东南沿海地区土层表面的软土层对道路施工、场地平整固化施工、水利工程中的堤坝填筑固化及免做面层的原生态道路施工带来的困难，我公司会同当地科研院所联合攻关，成功研制出针对该地区土壤特性的固化剂，并将其应用于工程实践。在大量实践积累的基础上，创新提出了东南沿海软土地区土壤固化处理施工关键技术，成功解决了上述施工难题。由于该技术与传统的施工技术相比具有较好的经济效益和社会效益，因此具有极大的推广价值和应用前景。

关键词：土壤固化剂、东南沿海地区、拌和、整形、碾压、养生

1、前言

福建东南沿海地区是海相沉积地区，土层表面存在较软弱的素填土、杂填土、粉质粘土等，且深度1.5~3.0米左右不等。由于该软土层的存在，对道路施工、场地平整固化施工、水利工程中的堤坝填筑固化及免做面层的原生态道路施工带来了一定的困难。采用传统的施工方式，既增加施工成本，又增加施工工期，为彻底解决这一问题，我公司会同当地科研院所组成科技攻关组，成功研制出土壤固化剂，并将其应用于工程实践。通过大量的工程实践积累，创新提出了东南沿海软土地区土壤固化处理施工关键技术，成功解决了软土地区道路施工、场地平整固化施工、水利工程中的堤坝填筑固化及免做面层的原生态道路施工的难题，其关键技术水平达到国内领先水平，由于该技术与传统的施工技术相比具有较好的经济效益和社会效益，因此具有极大的推广价值和应用前景。

2、工程概况

莆田市商贸物流园区物流1#路为疏站路—壶山段,设计道路全长2889m。本段路位于兴化平原，地貌属冲海积Ⅰ级介地及残坡积台地，道路两侧主要为村镇、农田、果园及工业厂房，地势较平坦。鉴于该路段地基条件较差，在经过CFG桩路基处理、土工布及塑料排水板软基处理后，再使用本施工技术对路基底基层进行处理，处理后的路基经载荷板试验，指标值均高于设计目标值，进度方面也较传统施工提前了很多，同时减少碎石垫层和水泥稳定层损耗，节约施工成本，提高了工程施工质量。路基施工从2013年3月份开工，于2014年3月16日一次性通过分部工程验收，施工质量得到了监理单位、建设单位及社会各界的一致认可和好评。

3、工艺原理及特点

土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用于固化各类土壤的新型节能环保工程材料。土壤固化剂与土壤混合后通过一系列物理化学反应来改变土壤的工程性质，通过形成胶凝材料胶结土壤颗粒，在土壤中构筑网状结构，形成早期强度。通过将土壤中大量的自由水以结晶水的形式固定下来，使得土壤胶团表面电流降低，胶团所吸附的双电层减薄，电解质浓度增强，颗粒趋于凝聚，体积膨胀而进一步填充土壤孔隙，在压实功的作用下，使固化土易于压实和稳定,从而形成整体结构，并达到常规所不能达到的压密度。

土壤固化处理施工是将土壤固化剂根据需要处理的土壤的物理和化学性质，按一定量的比例进行掺入，然后和水泥一起加水干拌，待充分混合后再加水拌合。拌合后须在两小时内尽快施工，如碾压、修整等，最后进行7天养生。经过土壤固化剂处理过的土壤，其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等性能都得到了很大的提高，从而延长了道路场地或堤坝等的使用寿命，节省了工程维修成本，节省建筑工程的基坑支护及地基处理成本，经济环境效益俱佳。

该技术具有就地取材，方便快捷，节能环保，节省成本，缩短工期；处理的土壤抗压强度高，水稳定性好，冻稳定性好；用于道路时，可延长道路使用寿命，降低后期养护成本；用于基坑支护，可增强边坡的稳定性和锚杆的锚固力；用于软土地基处理时，可增强软土地基的地耐力；施工工艺简便，易于操作，质量容易保证。鉴于以上特点，该技术适用于东南沿海软土地区各等级道路的基层及底基层的修筑、场地平整及固化施工（如停车场、堆货场、运动场等）、水利工程中的堤坝填筑固化及免做面层的原生态道路（绿色生态园区、景区、农林牧区、高尔夫球场区等）施工、建筑工程的基坑支护及地基处理。

4、工艺流程及操作要点

4.1工艺流程

该施工技术用于道路及场地处理的工艺流程为：场地准备→运铺填土或翻松整平待固化基土→摊铺水泥、黄砂及土壤固化剂→拌和、洒水、湿拌→整形→碾压→养生。

该施工技术用于基坑支护及地基处理的工艺流程为：场地准备→钻孔、插入锚固筋→搅拌水泥浆液及土壤固化剂→高压注浆、封孔→整形→养生。

4.2操作要点

4.2.1场地准备

1、按不大于路基或建筑地基施工规范要求的间距钉立中桩与边桩，布设边线，在边缘线外侧0.5m内宜设标桩。

2、在两侧标桩上应设标记，进行高程测量后标出拟铺设之固化层边缘的设计高度。

3、清除待固化的基土表面或下承层表面的杂物，草根，乱石等，做好场地排水，表面平整，无积水。

4、取现场土样测定天然含水量及土的液、塑限数值并进行标准击实试验确定最佳含水量和最大干密度。

5、检测待固化基土的实际含水量，采用粉状土壤固化剂并就地湿拌时，基土含水量宜大于固化土混合料最佳含水量1%~2%。

6、根据待铺固化土路段的长度、宽度、厚度、预定的干密度及配合比，计算土壤固化剂的用量。

7、根据待铺固化土层的宽度、厚度和预定的干密度及粉状土壤固化剂的用量，计算每包粉状土壤固化剂的摊铺面积，应摆放行数与间距。

8、配备适合现场翻挖、运输、拌和、摊铺、喷洒、碾压的施工机械。

4.2.2运铺填土或翻松整平待固化基土

1、就地翻松待固化基土或直接铺筑外运填土。其松铺厚度等于压实厚度乘以松铺系数，松铺系数建议为1.5。分层松铺厚度，采用粉状土壤固化剂时，不宜大于30cm。

2、就地翻松基土或外运填土摊铺的适宜时间除满足施工进度外，应根据土的实际含水量与施工条件而定。

3、就地翻松基土时，必须确保翻松土的深度达到设计固化土层底面标高。否则应在旁侧设置场地，将翻松后的土集中该场内待与固化剂拌和后再进行摊铺、碾压。

4、在摊铺过程中应清除草根、树根，并将超粒径的土块颗粒粉碎或清除，使土颗粒均匀细碎且应摊铺平整。

4.2.3摊铺水泥、黄砂及土壤固化剂

1、在摊铺水泥、黄砂及土壤固化剂前，应现场检测土的含水量。

3、水泥、黄砂及土壤固化剂每袋的摊铺面积应相等，其厚度均匀。

4.2.4拌合、洒水、湿拌

1、固化土的拌和可采用各种拌和机械或人工拌和，亦可用抓斗式挖掘机翻拌再配合人工拌和。

2、当边角部位采用人工拌和时，应注意将混合料拌和均匀，翻透，其拌和遍数不少于4遍，且达到混合料颜色一致。

3、采用拌和机械拌和时，应根据待固化土层厚度要求，确定拌和深度。拌和由两侧向中心，并注意达到固化土层底面，但不切割下承层。拌和不少于3遍，每次拌和应有重叠和翻透，不得漏拌或用人工补拌，以达到混合料颜色一致。

4、固化土分层施工时，其上层固化土拌和时应在下层表面1cm深度内“拉毛”，且层于层之间不得留有未掺拌的素土层。

4.2.5钻孔、插入锚固筋

1、钻孔时要保证位置正确（上下左右及角度），防止高低参差不齐和相互交错。

2、钻进时要比设计深度多钻进100~200mm，以防止孔深不足。

3、锚杆应由专人制作，接长应采用对焊或帮条焊，为使锚杆置于钻孔的中心，应在锚杆上每隔1500mm设置定位器一个；钻孔完毕后应立即安插锚杆以防塌孔，为保证非锚固段锚杆可以自由伸长，可在锚固段和非锚固段之间设置堵浆器或非锚固段涂以润滑油脂，以保证在该段自由变形；当使用钢铰线做锚杆时，使用前应检查有无油污、锈蚀、缺股断丝等情况，端部要用钢筋绑扎牢，不得参差不齐或散架。

4.2.6搅拌水泥浆液及土壤固化剂

将准备注浆的水泥浆液与按一定掺入量的土壤固化剂进行充分搅拌，确保搅拌均匀。

4.2.7高压注浆、封孔

1、注浆管在使用前应检查有无破裂和堵塞，接口处要牢固，防止注浆压力加大时开裂跑浆；注浆管应随锚杆同时插入，干成孔时在灌浆前封闭孔口，湿成孔时在灌浆过程中看见孔口出浆时在封闭孔口。

2、注浆前要用水引路、润湿输浆管道；灌浆后要及时清洗输浆管道、灌浆设备；灌浆后自然养护不少于7天，待强度达到设计强度的70%时方可进行张拉工艺；在灌浆体硬化之前，不得承受外力或由外力引起的锚杆移动。

4.2.8整形

1、使用粉状土壤固化剂的固化土混合料在拌和均匀后，应立即摊铺整型。

2、采用平地机整型时，应由两侧向路中心、由低处向高处进行刮平，同时人工配合整平。采用人工整型时，应采用锹与耙，先将混合料铺平，再用路拱板初步整型。

3、应采用履带拖拉机或轮胎压路机初压一遍，再进行修整。

4、在整型过程中，严禁任何车辆进入。

5、应及时冲洗清洁拌和整型机具。

4.2.9碾压

1、整型后的固化土混合料应在最佳含水量时压实。

2、应先用120KN及以上三轮压路机碾压一遍，再用重型轮胎压路机或振动式压路机碾压。

3、压路机的碾压速度：第1、2遍应不大于1.5～1.7km/h，以后碾压速度宜不大于2.0～2.5km/h。碾压应由两侧向中心，由低处向高处进行。

4、碾压过程中，应及时削高填低，但严禁素土找平；当出现“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时采取措施处理。

5、碾压结束前，应仔细进行终平，其固化土层外观、高程、路拱应符合设计要求。

6、在碾压过程中，施工接缝处应搭接拌和，垂直对接。第一段拌和后，留出5～8m不进行碾压，在第二段施工时再将前段余留的未碾压段混合料添加相同的土壤固化剂重新拌和，与第二段相连一起碾压。

7、固化土从掺拌到碾压宜在3-4h内完成。

4.2.10养生

1、采用粉状土壤固化剂的固化土路基（或地基）碾压成型后，不应过湿或忽干忽湿，宜保持在最佳含水量状态时的均匀湿度下养生。

2、养护期不宜少于7d。

3、多层固化土施工时，下层碾压完毕后应保持在适宜的湿度，拉毛后铺筑上层。

4、在固化土未达到强度要求之前，应禁止各类车辆通行与停放。

5、在验收合格的固化土路基（或地基）上铺筑其他结构层前，宜在表面适量洒水以利结合。

5、主要质量控制措施

1、组织技术人员深度熟悉施工图设计文件，了解设计意图、做好自审记录，做到早着手、早安排、早处理。

2、施工前组织班组进行全面的技术交底，明确施工方法、技术标准、质量验收要求等，使管理层、具体操作层都能够对设计、规范、施工方案的内容及要求有明确认识。

3、固化土强度、CBR及压实度需符合表5.1规定。

4、路基处理层及路面结构底基层混合料配制比例：土壤固化剂固化土结构分为上下两层（每层30cm），比例为黄砂：土料＝1：9，水泥掺量100kg/m3，生态高效土壤固化剂掺量(8-10)kg/m3。

5、采用现场土及设计要求配比进行7d无侧限抗压强度试验，以备现场施工检测使用。

6、细粒土应尽量粉碎，土块最大尺寸不大于15mm。配料应准确，工程固化土施工采用路拌法施工时，土壤固化剂及水泥应摊铺均匀，洒水、拌合应均匀。

7、应在混合料含水量略大于最佳含水量（1%-2%）时进行碾压，直到达到设计要求的压实度为止。

8、应严格控制各层厚度和高程，其路拱横坡应与面层一致。

9、必须保湿养生，不应使各处理层表面干燥，也不应忽干忽湿。

10、注意气象预报，避开雨天施工。

11、确保场地排水通畅。对已经拌和整型的采用粉状土壤固化剂的固化土混合料，遇雨前至少碾压1～2遍，以防雨水渗入表面。

12、现场应配备防雨遮挡物。尚未碾压已遭雨淋的固化土混合料可作素土使用。

6、结论

该施工技术是利用针对福建沿海地区特有的土壤特性研制开发的土壤固化剂，并将其应用于工程实践，取得了优于传统施工方式的特点：就地取材，方便快捷，节能环保，节省成本，缩短工期，且处理的土壤抗压强度高，水稳定性好，冻稳定性好。诸如，应用在莆田市商贸物流园区物流1#路工程路基表层处理，结合CFG桩路基处理，土工布软基处理,塑料排水板软基处理，处理后的路基固化土强度、CBR及压实度均高于目标值，进度方面也较传统施工提前了很多，同时节约碎石垫层1539.35m3（76967.16×0.02=1539.35m3），节省费用138324元；节约水泥稳定层694.94m3（69493.22×0.01=694.94m3），节省费用163311元，共295695元；提高了工程施工质量，而且通过此材料及工艺的创新，为今后类似工程的施工提供了可借鉴的方法，因此，该施工技术具有极大的实用价值及推广应用前景。

个人简介

郭斌：生于1964年1月9日，男，汉族，湖北襄阳，国家注册监理工程师、造价工程师、一级建造师，大学学历。