土壤固化技術(shù)與灰土換填法在燃?xì)夤こ烫幚淼鼗膶Ρ确治?/h1>
2020-12-10 04:26:56張誠張佳騏呂文克馬伯昊徐畫格李柏廷王健宇
人民交通 2020年23期
文 / 張誠 張佳騏 呂文克 馬伯昊 徐畫格 李柏廷 王健宇
燃?xì)鈭稣窘?、?gòu)筑物的地基基礎(chǔ)處理和管線的基底處理是工程建設(shè)的重要組成部分，北京地區(qū)地質(zhì)條件、水文條件十分復(fù)雜，確保質(zhì)量合格難度較大，不良土質(zhì)采取換填處理投資不菲，采取樁基等復(fù)合地基等方式工程投資更將會大幅提升。同時(shí)，北京地區(qū)安全文明、綠色環(huán)保施工要求逐年提升，重大社會活動期間管理要求往往提升幾個(gè)等級，如果必須在特殊時(shí)期施工則需要支付高昂的技術(shù)措施費(fèi)。特別是近年來，由于城市總體規(guī)劃的管理要求，管線路由常常定位于既有道路上，道路回填費(fèi)用往往達(dá)到管線總投資的40-50%。
目前，工程建設(shè)中在燃?xì)鈭稣窘?、?gòu)筑物的地基基礎(chǔ)處理和管線的基底處理等工程項(xiàng)目建設(shè)中存在以下亟待解決的技術(shù)問題：（1）缺乏適用于各類地質(zhì)水文條件、造價(jià)合理、質(zhì)量可靠、工期較短、綠色環(huán)保的施工工藝和材料；（2）缺乏能夠滿足道路回填質(zhì)量要求，又能大幅降低工程投資的回填材料。近年來環(huán)保新型高強(qiáng)土壤固化劑在道路工程中得到了廣泛的應(yīng)用，相比于傳統(tǒng)材料，利用土壤固化劑對就地取材的土壤進(jìn)行固化，固化土體的相對強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、高低溫穩(wěn)定性、耐久性等優(yōu)勢明顯，可用于高等級公路的底基層和二級及以下公路的基層，村鎮(zhèn)道路基層和面層等，以及加固的路基區(qū)域回填等。
本文依托北京市葫蘆垡高壓A站天然氣工程，具體對比分析土壤固化技術(shù)與灰土換填法在地基處理中的應(yīng)用，從施工工藝、優(yōu)缺點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)造價(jià)等三個(gè)方面重點(diǎn)介紹，為實(shí)際工程應(yīng)用提供指導(dǎo)，推進(jìn)土壤固化技術(shù)在地基處理方面的大規(guī)模應(yīng)用。
1 工程概況
1.1 工程簡介
葫蘆垡高壓A站天然氣工程位于北京市房山區(qū)良鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃良竇路與京深路交匯路口東北角。擬建建筑場地現(xiàn)狀為空地。項(xiàng)目占地約2990平米，東西寬約44.50～49.50米，南北長約49.60～73.70米。
本擬建門站為一座新建高壓A站天然氣調(diào)壓站工程。主要建(構(gòu))筑物包括儀表間、戊類倉庫、次高壓A調(diào)壓箱、高壓A調(diào)壓箱、高壓A計(jì)量箱、過濾區(qū)、閥門區(qū)、圍墻等，設(shè)計(jì)要求對本工程地基采用換填進(jìn)行地基處理，處理后的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值≥110KPa，地基土壓縮模量≥10MPa。
圖1 擬處理范圍示意圖
1.2 地基方案及穩(wěn)定性、均勻性評價(jià)
1.2.1 特殊性土
根據(jù)本次勘察所揭露地層，擬建場地人工填土的揭露厚度在 0.50～1.40m 左右，部分位置可能更厚，回填物質(zhì)以黏質(zhì)粉土素填土為主，含磚渣、灰渣等建筑垃圾。成分較復(fù)雜，回填時(shí)間較短，回填過程未經(jīng)過碾壓夯實(shí)，軟硬不均，未經(jīng)處理不宜作為建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)持力層，同時(shí)該填土結(jié)構(gòu)松散，易坍塌，應(yīng)著重考慮其對基坑穩(wěn)定的不利影響。
1.2.2 土的壓縮性和均勻性評價(jià)
擬建場地表層為人工堆積層，厚度約為0.50～1.40m，為本場地特殊土，該層土堆積時(shí)間短，土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，物理力學(xué)性質(zhì)差，土質(zhì)不均，在地面荷載或受地下水、雨水等的影響作用下，易發(fā)生沉降變形，須經(jīng)過處理才能作為擬建建(構(gòu))筑物持力層。人工堆積層以下新近沉積層與第四紀(jì)沉積層，沉積時(shí)間較長，層位相對較穩(wěn)定，強(qiáng)度較高，土的工程性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)較好，可以作為擬建建(構(gòu))筑物的天然地基持力層。
1.2.3 地基處理
各擬建建(構(gòu))筑物基底地基為不均勻地基，應(yīng)采取地基處理，處理的范圍及深度須滿足建(構(gòu))筑物地基承載力、均勻性和穩(wěn)定性的要求。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮由于地基持力土層差異（天然地基、人工處理地基）適當(dāng)加強(qiáng)建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的強(qiáng)度與剛度，同時(shí)嚴(yán)格控制回填土的壓實(shí)系數(shù)不小于0.96，此種情況下，承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)＞100kPa。
2 技術(shù)對比
2.1 定義
2.1.1 灰土換填法
灰土換填法是將淺基礎(chǔ)下面的雜填土、軟弱土或濕陷性黃土等特殊土挖去，然后換填以白灰和粘土以一定比例拌合的灰土，經(jīng)分層回填分層壓實(shí)后形成的人工地基[1]。2:8或是3:7灰土換填法淺層地基處理要求采用新鮮的消石灰，且粒徑不大于5mm，所用土料以粘土或塑性指數(shù)＞4的粉土，其含水量在wop±2%內(nèi)，土料需要過篩，土粒粒徑不大于20mm[2]。
2.1.2 土壤固化技術(shù)
土壤固化技術(shù)是將各類土壤作為主要材料，通過添加小劑量的水泥與土壤固化劑，通過一系列物理化學(xué)反應(yīng)改變土壤性質(zhì)，并在壓實(shí)功的作用下，使固化土易于壓實(shí)和穩(wěn)定，從而形成整體結(jié)構(gòu)，達(dá)到常規(guī)所不能達(dá)到的壓密度構(gòu)筑道路路基、基層以及底基層，具有較好的力學(xué)性能和路用性能。土壤固化劑是一種環(huán)保型筑路材料，產(chǎn)品無毒無害無污染，適用于各種類型土壤的固化。
2.2 優(yōu)缺點(diǎn)分析
2.2.1 灰土地基
優(yōu)點(diǎn)：由于堿性石灰粉和黏土中的二氧化硅、三氧化二鋁之間產(chǎn)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，夯實(shí)后的灰土具有很好的強(qiáng)度、耐水道性和整體性。
缺點(diǎn)：灰土墊層的材料為石灰和土，石灰和土的體積比一般為3：7或2：8，石灰污染環(huán)境，劣質(zhì)土需要外運(yùn)，好土料需要購買、回運(yùn)等造成成本過高?；彝翂|層的強(qiáng)度隨用灰量的增大而提高，但當(dāng)用灰量超過一定值時(shí)，其強(qiáng)度增加很小，且灰土地基對拌和土要求較高，處理后的地基強(qiáng)度上升需要時(shí)間相對較長，灰土處理后的地基承載力一般不超過250kPa。此外，灰土換填法受氣候、環(huán)境影響大，換填土質(zhì)量不易控制。
2.2.2 固化土地基
優(yōu)點(diǎn)：它與土壤混合后通過一系列物理化學(xué)反應(yīng)來改變土壤的工程性質(zhì)，能將土壤中大量的自由水以結(jié)晶水的形式固定下來，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)濃度增強(qiáng)，顆粒趨于凝聚，體積膨脹而進(jìn)一步填充土壤孔隙，在壓實(shí)功的作用下，使固化土易于壓實(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。經(jīng)過土壤固化劑處理過的土壤，其強(qiáng)度、密實(shí)度、回彈模量、彎沉值、CBR、剪切強(qiáng)度等性能都得到了很大的提高，其處理后的地基承載力可達(dá)到1000 kPa。
相比于傳統(tǒng)材料，利用土壤固化劑對就地取材的土壤進(jìn)行固化，固化土體的相對強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、高低溫穩(wěn)定性、耐久性等優(yōu)勢明顯，可用于高等級公路的底基層和二級及以下公路的基層，村鎮(zhèn)道路基層和面層等，以及加固的路基區(qū)域回填等。同時(shí)，土壤固化技術(shù)大大減小了石灰、水泥以及砂石料等傳統(tǒng)建筑材料的摻量，這將大大減少減少砂石材料開發(fā)及運(yùn)輸費(fèi)用，大大降低工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益顯著；而且炸山取石和挖河采砂的減少，將增大自然植被和河流的保護(hù)，自然環(huán)境的破壞程度大大降低，環(huán)境效益顯著；此外，這可減少傳統(tǒng)材料開發(fā)、施工、運(yùn)輸過程中CO2等溫室氣體的排放量，進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境，有利于經(jīng)濟(jì)社會的良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展。
缺點(diǎn)：主要是對于高速性粘性土拌合較為困難，再就是目前國內(nèi)該技術(shù)主要應(yīng)用于公路交通系統(tǒng)，較少應(yīng)用于工民建的地基處理，因此，在該方面應(yīng)用缺乏一定的技術(shù)規(guī)范。
3 施工工藝比較
3.1 灰土換填地基
（1）準(zhǔn)備工作。施工前，先根據(jù)要求，合理選擇施工原材料，在石灰使用前的3～5d保證全部消解。隨后打碎土，保證土塊在1.5cm以下。
（2）攤鋪土和灰。在路槽內(nèi)將疏松的土均勻攤鋪，根據(jù)體積比合理配置材料，并將材料鋪筑到土層上，要求在30cm以內(nèi)控制松鋪厚度。
（3）拌和。拌和施工前，先對土的含水量進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)，確定含水率之后，先進(jìn)行2遍拌和，隨后根據(jù)含水率情況，再次進(jìn)行多次拌和，直至均勻拌和。
（4）碾壓。在保證最佳含水量的基礎(chǔ)上，根據(jù)“先輕后重，兩邊到中間”的順序進(jìn)行碾壓施工，碾壓施工后，要保證無顯著輪跡，且壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。
（5）養(yǎng)生。待完成上述施工之后，便可進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)施工，一般養(yǎng)護(hù)周期為14d，可采用灑水保濕養(yǎng)護(hù)，保證整個(gè)路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量合格。
3.2 土壤固化技術(shù)
（1）施工放樣
首先利用挖機(jī)清除表土，并攤鋪到前一個(gè)基坑中，攤鋪時(shí)利用挖機(jī)適當(dāng)碾壓+鋪水泥（使用po42.5普通硅酸鹽水泥）水泥撒布一定要按照設(shè)計(jì)要求（土壤的質(zhì)量比）撒布，不能漏撒和不撒布，可以人工噴灑或機(jī)械噴灑（如果經(jīng)濟(jì)條件或場地允許建議采用機(jī)械噴灑），人工噴灑水泥按照具體工程量與配合比計(jì)算出水泥質(zhì)量后并均勻撒布。
（2）根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，稀釋環(huán)型保高強(qiáng)穩(wěn)定固化土材料。
按照實(shí)驗(yàn)室配合比取一次施工土體質(zhì)量計(jì)算出環(huán)保型高強(qiáng)固化土材料用量，再按最佳含水率要求與現(xiàn)場含水率的缺水差額量補(bǔ)水將環(huán)保型高強(qiáng)固化土材料加入水車中攪拌均勻進(jìn)行稀釋，控制固化劑的量和水量的總原則是，先確保固化劑的足量，再適當(dāng)補(bǔ)水。
（3）拌和
將稀釋后的環(huán)保型高強(qiáng)固化土材料稀釋液噴灑在需拌和的土質(zhì)和水泥的混合料上，使用穩(wěn)定土拌合機(jī)行拌合三遍以上。
（4）排壓、整形
混合料拌和均勻后用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓整形。
（5）刮平機(jī)刮平
刮平機(jī)按照設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)高進(jìn)行多次刮平，刮平時(shí)應(yīng)注意路面坡度走向有助于路面排水，對局部低洼處，應(yīng)用齒耙將其表面耙松5cm-8cm深，并用新拌的環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化土基層混合料進(jìn)行填補(bǔ)找平排壓，最后用刮平機(jī)精細(xì)整形一次，應(yīng)將高處料直接刮出路外，不應(yīng)形成薄層貼補(bǔ)現(xiàn)象。采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行排壓兩遍穩(wěn)定混合料。
（6）碾壓（先靜壓2遍后震壓2遍）
根據(jù)路寬、壓路機(jī)的輪寬和輪距的不同，制定碾壓方案，應(yīng)使各部分碾壓到的次數(shù)相同。碾壓過程中，如出現(xiàn)彈簧、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)翻開重新拌和（加適量的環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化土基層材料）或用其他方法處理，使其達(dá)到質(zhì)量要求。軟基層自然固化可用挖掘排壓，壓路機(jī)壓實(shí)應(yīng)達(dá)到96%的壓實(shí)度。
（7）養(yǎng)生
碾壓完后，必須采用覆蓋保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生期控制在7d為宜。
4 土壤固化技術(shù)地基處理方案和灰土地基處理方案的經(jīng)濟(jì)對比
擬建場地表層為人工堆積層，厚度約為 0.50～1.40m，自然地面標(biāo)高位于設(shè)計(jì)基底標(biāo)高以下，故需首先對自然地面以下分布的人工填土層進(jìn)行固化處理，然后換填素填土至設(shè)計(jì)標(biāo)高。地基處理范圍內(nèi)，采用固化土分層碾壓至建（構(gòu)）筑物基底設(shè)計(jì)標(biāo)高，壓實(shí)系數(shù)≥0.95，碾壓后承載力≥100kPa；固化土碾壓完成后，其上分層鋪設(shè)素填土并壓實(shí)（壓實(shí)系數(shù)≥0.94）至設(shè)計(jì)標(biāo)高，后再進(jìn)行相應(yīng)的建（構(gòu)）筑物、管線等基礎(chǔ)的開挖。
土壤固化配合比設(shè)計(jì)：按照土的質(zhì)量添加5%的普通硅酸鹽水泥（po42.5）和0.02%的環(huán)保型土壤固化劑。根據(jù)葫蘆垡高壓A站天然氣工程地基處理設(shè)計(jì)，兩種方案的經(jīng)濟(jì)對比如下表1～3：
表1：土方工作量
表2：灰土造價(jià)
表3：固化土造價(jià)
單從回填材料角度對比計(jì)算，固化土換填較灰土換填增加造價(jià)約18790元，占比約1.31%，兩者基本持平。
5 結(jié)論
（1）土壤固化技術(shù)施工工藝類似于灰土換填法，但其各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)又遠(yuǎn)高于灰土換填法。相較固化土的具有早強(qiáng)性，且后期強(qiáng)度穩(wěn)定增長。
（2）單從回填材料角度對比計(jì)算，土壤固化技術(shù)與灰土換填法的造價(jià)基本持平。但由于土壤固化技術(shù)就地取材，大大減少了傳統(tǒng)路基回填材料的摻量，因此該技術(shù)有效降低了運(yùn)輸費(fèi)用。而且炸山取石和挖河采砂的減少，降低了自然環(huán)境的破壞程度，環(huán)境效益顯著。相較灰土換填法，土壤固化技術(shù)都將帶來更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
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目前，工程建設(shè)中在燃?xì)鈭稣窘?、?gòu)筑物的地基基礎(chǔ)處理和管線的基底處理等工程項(xiàng)目建設(shè)中存在以下亟待解決的技術(shù)問題：（1）缺乏適用于各類地質(zhì)水文條件、造價(jià)合理、質(zhì)量可靠、工期較短、綠色環(huán)保的施工工藝和材料；（2）缺乏能夠滿足道路回填質(zhì)量要求，又能大幅降低工程投資的回填材料。近年來環(huán)保新型高強(qiáng)土壤固化劑在道路工程中得到了廣泛的應(yīng)用，相比于傳統(tǒng)材料，利用土壤固化劑對就地取材的土壤進(jìn)行固化，固化土體的相對強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、高低溫穩(wěn)定性、耐久性等優(yōu)勢明顯，可用于高等級公路的底基層和二級及以下公路的基層，村鎮(zhèn)道路基層和面層等，以及加固的路基區(qū)域回填等。
本文依托北京市葫蘆垡高壓A站天然氣工程，具體對比分析土壤固化技術(shù)與灰土換填法在地基處理中的應(yīng)用，從施工工藝、優(yōu)缺點(diǎn)以及經(jīng)濟(jì)造價(jià)等三個(gè)方面重點(diǎn)介紹，為實(shí)際工程應(yīng)用提供指導(dǎo)，推進(jìn)土壤固化技術(shù)在地基處理方面的大規(guī)模應(yīng)用。
1 工程概況
1.1 工程簡介
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本擬建門站為一座新建高壓A站天然氣調(diào)壓站工程。主要建(構(gòu))筑物包括儀表間、戊類倉庫、次高壓A調(diào)壓箱、高壓A調(diào)壓箱、高壓A計(jì)量箱、過濾區(qū)、閥門區(qū)、圍墻等，設(shè)計(jì)要求對本工程地基采用換填進(jìn)行地基處理，處理后的復(fù)合地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值≥110KPa，地基土壓縮模量≥10MPa。
圖1 擬處理范圍示意圖
1.2 地基方案及穩(wěn)定性、均勻性評價(jià)
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根據(jù)本次勘察所揭露地層，擬建場地人工填土的揭露厚度在 0.50～1.40m 左右，部分位置可能更厚，回填物質(zhì)以黏質(zhì)粉土素填土為主，含磚渣、灰渣等建筑垃圾。成分較復(fù)雜，回填時(shí)間較短，回填過程未經(jīng)過碾壓夯實(shí)，軟硬不均，未經(jīng)處理不宜作為建(構(gòu))筑物的基礎(chǔ)持力層，同時(shí)該填土結(jié)構(gòu)松散，易坍塌，應(yīng)著重考慮其對基坑穩(wěn)定的不利影響。
1.2.2 土的壓縮性和均勻性評價(jià)
擬建場地表層為人工堆積層，厚度約為0.50～1.40m，為本場地特殊土，該層土堆積時(shí)間短，土質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，物理力學(xué)性質(zhì)差，土質(zhì)不均，在地面荷載或受地下水、雨水等的影響作用下，易發(fā)生沉降變形，須經(jīng)過處理才能作為擬建建(構(gòu))筑物持力層。人工堆積層以下新近沉積層與第四紀(jì)沉積層，沉積時(shí)間較長，層位相對較穩(wěn)定，強(qiáng)度較高，土的工程性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)較好，可以作為擬建建(構(gòu))筑物的天然地基持力層。
1.2.3 地基處理
各擬建建(構(gòu))筑物基底地基為不均勻地基，應(yīng)采取地基處理，處理的范圍及深度須滿足建(構(gòu))筑物地基承載力、均勻性和穩(wěn)定性的要求。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮由于地基持力土層差異（天然地基、人工處理地基）適當(dāng)加強(qiáng)建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的強(qiáng)度與剛度，同時(shí)嚴(yán)格控制回填土的壓實(shí)系數(shù)不小于0.96，此種情況下，承載力標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)＞100kPa。
2 技術(shù)對比
2.1 定義
2.1.1 灰土換填法
灰土換填法是將淺基礎(chǔ)下面的雜填土、軟弱土或濕陷性黃土等特殊土挖去，然后換填以白灰和粘土以一定比例拌合的灰土，經(jīng)分層回填分層壓實(shí)后形成的人工地基[1]。2:8或是3:7灰土換填法淺層地基處理要求采用新鮮的消石灰，且粒徑不大于5mm，所用土料以粘土或塑性指數(shù)＞4的粉土，其含水量在wop±2%內(nèi)，土料需要過篩，土粒粒徑不大于20mm[2]。
2.1.2 土壤固化技術(shù)
土壤固化技術(shù)是將各類土壤作為主要材料，通過添加小劑量的水泥與土壤固化劑，通過一系列物理化學(xué)反應(yīng)改變土壤性質(zhì)，并在壓實(shí)功的作用下，使固化土易于壓實(shí)和穩(wěn)定，從而形成整體結(jié)構(gòu)，達(dá)到常規(guī)所不能達(dá)到的壓密度構(gòu)筑道路路基、基層以及底基層，具有較好的力學(xué)性能和路用性能。土壤固化劑是一種環(huán)保型筑路材料，產(chǎn)品無毒無害無污染，適用于各種類型土壤的固化。
2.2 優(yōu)缺點(diǎn)分析
2.2.1 灰土地基
優(yōu)點(diǎn)：由于堿性石灰粉和黏土中的二氧化硅、三氧化二鋁之間產(chǎn)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，夯實(shí)后的灰土具有很好的強(qiáng)度、耐水道性和整體性。
缺點(diǎn)：灰土墊層的材料為石灰和土，石灰和土的體積比一般為3：7或2：8，石灰污染環(huán)境，劣質(zhì)土需要外運(yùn)，好土料需要購買、回運(yùn)等造成成本過高?；彝翂|層的強(qiáng)度隨用灰量的增大而提高，但當(dāng)用灰量超過一定值時(shí)，其強(qiáng)度增加很小，且灰土地基對拌和土要求較高，處理后的地基強(qiáng)度上升需要時(shí)間相對較長，灰土處理后的地基承載力一般不超過250kPa。此外，灰土換填法受氣候、環(huán)境影響大，換填土質(zhì)量不易控制。
2.2.2 固化土地基
優(yōu)點(diǎn)：它與土壤混合后通過一系列物理化學(xué)反應(yīng)來改變土壤的工程性質(zhì)，能將土壤中大量的自由水以結(jié)晶水的形式固定下來，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)濃度增強(qiáng)，顆粒趨于凝聚，體積膨脹而進(jìn)一步填充土壤孔隙，在壓實(shí)功的作用下，使固化土易于壓實(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。經(jīng)過土壤固化劑處理過的土壤，其強(qiáng)度、密實(shí)度、回彈模量、彎沉值、CBR、剪切強(qiáng)度等性能都得到了很大的提高，其處理后的地基承載力可達(dá)到1000 kPa。
相比于傳統(tǒng)材料，利用土壤固化劑對就地取材的土壤進(jìn)行固化，固化土體的相對強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、高低溫穩(wěn)定性、耐久性等優(yōu)勢明顯，可用于高等級公路的底基層和二級及以下公路的基層，村鎮(zhèn)道路基層和面層等，以及加固的路基區(qū)域回填等。同時(shí)，土壤固化技術(shù)大大減小了石灰、水泥以及砂石料等傳統(tǒng)建筑材料的摻量，這將大大減少減少砂石材料開發(fā)及運(yùn)輸費(fèi)用，大大降低工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)效益顯著；而且炸山取石和挖河采砂的減少，將增大自然植被和河流的保護(hù)，自然環(huán)境的破壞程度大大降低，環(huán)境效益顯著；此外，這可減少傳統(tǒng)材料開發(fā)、施工、運(yùn)輸過程中CO2等溫室氣體的排放量，進(jìn)一步改善生態(tài)環(huán)境，有利于經(jīng)濟(jì)社會的良性循環(huán)和可持續(xù)發(fā)展。
缺點(diǎn)：主要是對于高速性粘性土拌合較為困難，再就是目前國內(nèi)該技術(shù)主要應(yīng)用于公路交通系統(tǒng)，較少應(yīng)用于工民建的地基處理，因此，在該方面應(yīng)用缺乏一定的技術(shù)規(guī)范。
3 施工工藝比較
3.1 灰土換填地基
（1）準(zhǔn)備工作。施工前，先根據(jù)要求，合理選擇施工原材料，在石灰使用前的3～5d保證全部消解。隨后打碎土，保證土塊在1.5cm以下。
（2）攤鋪土和灰。在路槽內(nèi)將疏松的土均勻攤鋪，根據(jù)體積比合理配置材料，并將材料鋪筑到土層上，要求在30cm以內(nèi)控制松鋪厚度。
（3）拌和。拌和施工前，先對土的含水量進(jìn)行詳細(xì)檢驗(yàn)，確定含水率之后，先進(jìn)行2遍拌和，隨后根據(jù)含水率情況，再次進(jìn)行多次拌和，直至均勻拌和。
（4）碾壓。在保證最佳含水量的基礎(chǔ)上，根據(jù)“先輕后重，兩邊到中間”的順序進(jìn)行碾壓施工，碾壓施工后，要保證無顯著輪跡，且壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。
（5）養(yǎng)生。待完成上述施工之后，便可進(jìn)行路面養(yǎng)護(hù)施工，一般養(yǎng)護(hù)周期為14d，可采用灑水保濕養(yǎng)護(hù)，保證整個(gè)路面養(yǎng)護(hù)質(zhì)量合格。
3.2 土壤固化技術(shù)
（1）施工放樣
首先利用挖機(jī)清除表土，并攤鋪到前一個(gè)基坑中，攤鋪時(shí)利用挖機(jī)適當(dāng)碾壓+鋪水泥（使用po42.5普通硅酸鹽水泥）水泥撒布一定要按照設(shè)計(jì)要求（土壤的質(zhì)量比）撒布，不能漏撒和不撒布，可以人工噴灑或機(jī)械噴灑（如果經(jīng)濟(jì)條件或場地允許建議采用機(jī)械噴灑），人工噴灑水泥按照具體工程量與配合比計(jì)算出水泥質(zhì)量后并均勻撒布。
（2）根據(jù)技術(shù)指標(biāo)要求，稀釋環(huán)型保高強(qiáng)穩(wěn)定固化土材料。
按照實(shí)驗(yàn)室配合比取一次施工土體質(zhì)量計(jì)算出環(huán)保型高強(qiáng)固化土材料用量，再按最佳含水率要求與現(xiàn)場含水率的缺水差額量補(bǔ)水將環(huán)保型高強(qiáng)固化土材料加入水車中攪拌均勻進(jìn)行稀釋，控制固化劑的量和水量的總原則是，先確保固化劑的足量，再適當(dāng)補(bǔ)水。
（3）拌和
將稀釋后的環(huán)保型高強(qiáng)固化土材料稀釋液噴灑在需拌和的土質(zhì)和水泥的混合料上，使用穩(wěn)定土拌合機(jī)行拌合三遍以上。
（4）排壓、整形
混合料拌和均勻后用鋼輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓整形。
（5）刮平機(jī)刮平
刮平機(jī)按照設(shè)計(jì)圖紙標(biāo)高進(jìn)行多次刮平，刮平時(shí)應(yīng)注意路面坡度走向有助于路面排水，對局部低洼處，應(yīng)用齒耙將其表面耙松5cm-8cm深，并用新拌的環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化土基層混合料進(jìn)行填補(bǔ)找平排壓，最后用刮平機(jī)精細(xì)整形一次，應(yīng)將高處料直接刮出路外，不應(yīng)形成薄層貼補(bǔ)現(xiàn)象。采用膠輪壓路機(jī)進(jìn)行排壓兩遍穩(wěn)定混合料。
（6）碾壓（先靜壓2遍后震壓2遍）
根據(jù)路寬、壓路機(jī)的輪寬和輪距的不同，制定碾壓方案，應(yīng)使各部分碾壓到的次數(shù)相同。碾壓過程中，如出現(xiàn)彈簧、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)翻開重新拌和（加適量的環(huán)保型高強(qiáng)穩(wěn)定固化土基層材料）或用其他方法處理，使其達(dá)到質(zhì)量要求。軟基層自然固化可用挖掘排壓，壓路機(jī)壓實(shí)應(yīng)達(dá)到96%的壓實(shí)度。
（7）養(yǎng)生
碾壓完后，必須采用覆蓋保濕養(yǎng)生，養(yǎng)生期控制在7d為宜。
4 土壤固化技術(shù)地基處理方案和灰土地基處理方案的經(jīng)濟(jì)對比
擬建場地表層為人工堆積層，厚度約為 0.50～1.40m，自然地面標(biāo)高位于設(shè)計(jì)基底標(biāo)高以下，故需首先對自然地面以下分布的人工填土層進(jìn)行固化處理，然后換填素填土至設(shè)計(jì)標(biāo)高。地基處理范圍內(nèi)，采用固化土分層碾壓至建（構(gòu)）筑物基底設(shè)計(jì)標(biāo)高，壓實(shí)系數(shù)≥0.95，碾壓后承載力≥100kPa；固化土碾壓完成后，其上分層鋪設(shè)素填土并壓實(shí)（壓實(shí)系數(shù)≥0.94）至設(shè)計(jì)標(biāo)高，后再進(jìn)行相應(yīng)的建（構(gòu)）筑物、管線等基礎(chǔ)的開挖。
土壤固化配合比設(shè)計(jì)：按照土的質(zhì)量添加5%的普通硅酸鹽水泥（po42.5）和0.02%的環(huán)保型土壤固化劑。根據(jù)葫蘆垡高壓A站天然氣工程地基處理設(shè)計(jì)，兩種方案的經(jīng)濟(jì)對比如下表1～3：
表1：土方工作量
表2：灰土造價(jià)
表3：固化土造價(jià)
單從回填材料角度對比計(jì)算，固化土換填較灰土換填增加造價(jià)約18790元，占比約1.31%，兩者基本持平。
5 結(jié)論
（1）土壤固化技術(shù)施工工藝類似于灰土換填法，但其各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)又遠(yuǎn)高于灰土換填法。相較固化土的具有早強(qiáng)性，且后期強(qiáng)度穩(wěn)定增長。
（2）單從回填材料角度對比計(jì)算，土壤固化技術(shù)與灰土換填法的造價(jià)基本持平。但由于土壤固化技術(shù)就地取材，大大減少了傳統(tǒng)路基回填材料的摻量，因此該技術(shù)有效降低了運(yùn)輸費(fèi)用。而且炸山取石和挖河采砂的減少，降低了自然環(huán)境的破壞程度，環(huán)境效益顯著。相較灰土換填法，土壤固化技術(shù)都將帶來更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。
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