大面積地面軟土地基處理施工技術研究與應用

□文/靖自保 向暉 榮建華 陳業林 趙寧

大面積地面軟土地基處理施工技術研究與應用

□文/靖自保 向暉 榮建華 陳業林 趙寧

軟土地基戧灰處理方法常見的是用于市政道路的路基處理中。為滿足工藝簡單，造價低廉的要求，文章論述的施工方法摒棄了傳統的預拌然后直接進行灰土回填的施工工藝，而是直接在原場地進行布灰、拌灰、碾壓處理。軟土地基的戧灰處理能有效解決大面積地面地基承載力不足的問題，比起旋噴樁和CFG樁地基處理造價低很多，工藝也要簡單高效，施工工期也大為縮短。

大面積；地面；軟土地基；戧灰

近年來隨著倉儲及物流業的發展，各種大型車輛在廠區內出現，人們對廠區內地面的使用功能要求也越來越高。但區別于市政道路本身，一個物流倉庫或一個倉儲公司的建成，人們往往更關注的是建筑物本身的施工質量和使用功能，因此室內外地坪就處在了一個相對尷尬的位置，人們很容易就忽略了其重要性。人們對其使用功能要求的日漸提高與其處于易忽視的地位就形成了一個不可調和的矛盾。而廠區的選址常常會考慮地基便宜，交通壓力小的問題，這樣就避免不了的會遇到軟土地基的情況。這種情況導致的結果就是大面積地面在設計過程中未充分考慮行車或載重的要求，在施工過程中也不能及時發現問題，直到使用過程中出現破壞的現象。

1　工程概況

中建鋼構天津鋼結構制作廠建設工程共包含1#、2#、3#廠房、包裝車間及成品倉堆場室內外地面總面積約150000m2。通過對大面積地面軟土地基的戧灰處理與CFG樁，旋噴樁處理進行對比分析，重點對戧灰處理進行研究與應用。

中建鋼構天津鋼結構制作廠建設工程項目場地埋深40.00 m深度范圍內，地基土按成因年代可分為7層，按力學性質可進一步劃分為13個亞層。

1）人工填土層。全場地均有分布，厚度0.40～2.40 m，底板標高為2.12～0.08 m，主要由素填土（地層編號1）組成，呈褐色，軟塑狀態，無層理，粉質粘土質，含磚渣、石子、植物根系等，屬中壓縮性土。人工填土填墊年限＜10a。

2）全新統上組陸相沖積層。厚度0.90～3.60m，頂板標高2.12～0.08 m，該層從上而下可分為2個亞層。第一亞層，粉質粘土（地層編號4a）：厚度一般為0.30～2.20 m，呈灰黃色，軟塑～可塑狀態，無層理，含鐵質，屬中壓縮性土。局部夾粉土透鏡體。其中在119、120、122、123、125、128、142、145、148、162、163、168、169、180、186、197、203、209號孔附近缺失該層。第二亞層，粉土（地層編號4b）：厚度一般為0.80～2.50 m，呈灰黃～黃灰色，稍密～中密狀態，無層理，含鐵質，屬中（偏低）壓縮性土。本層土各亞層水平方向上土質較均勻，4a亞層局部缺失，分布不穩定；4b亞層分布尚穩定，見圖1。

圖1　土層分布

場地內不良地質作用主要為地面沉降，因過量抽取地下水引起。所在區域1985—2010年，累計地面沉降近800mm，2010年度平均沉降量55 mm，設計時應引起注意。擬建廠房、堆場內均分布有吊車，地面荷載約3.2 t/m2，需進行地面處理，可考慮采用復合地基或樁基礎。復合地基可采用旋噴樁或采用CFG樁，樁基礎可采用預應力管樁。

在充分了解軟土地基處理的施工方法的基礎上，根據工程特點，確立了“大面積軟土地基戧灰處理施工技術研究與應用”這一攻關內容。

2　研究內容

1）CFG樁的實施效果。CFG樁由碎石、石屑、砂、粉煤灰摻水泥加水拌和，用各種成樁機械制成的可變強度樁。通過調整水泥摻量及配比，其強度等級在C15～C25之間變化，是介于剛性樁與柔性樁之間的一種樁型。CFG樁和樁間土一起，通過褥墊層形成CFG樁復合地基共同工作，故可根據復合地基性狀和計算進行工程設計。CFG樁一般不用計算配筋并且還可利用工業廢料粉煤灰和石屑作摻和料，進一步降低工程造價。

2）旋噴樁的實施效果。旋噴樁是利用鉆機將旋噴注漿管及噴頭鉆置于樁底設計高程，將預先配制好的漿液通過高壓發生裝置使液流獲得巨大能量后，從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來，形成一股能量高度集中的液流，直接破壞土體，噴射過程中，鉆桿邊旋轉邊提升，使漿液與土體充分攪拌混合，在土中形成一定直徑的柱狀固結體，從而使地基得到加固。

3）軟土地基戧灰處理的實施效果。軟土地基戧灰處理就是直接在原場地進行拌灰處理的一種施工方法，此方法常見的是用于市政道路的路基處理中。由于本工程大面積地坪的施工做法與道路類似且場地載荷較大，均在1 t/m2以上，故可以借鑒采用此方法進行地基處理。雖然戧灰處理最終的承載力不及旋噴樁或CFG樁的處理，但其施工工藝簡單，造價也十分低廉，非常適合大面積地面地基的處理。地基處理完成后也完全滿足地面地基承載力的要求。

4）軟土地基戧灰處理施工工藝。本工程為滿足工藝簡單，造價低廉的要求，在大面積戧灰處理的施工工藝上做了一定的創新，摒棄了傳統的預拌然后直接進行灰土回填的施工方法，直接在原場地進行布灰，拌灰、碾壓處理。這樣一來整個施工工藝就非常簡單，實施起來省時省力。

5）軟土地基戧灰處理施工質量控制措施。軟土地基戧灰處理的關鍵就是要測量拌和土方量，明確拌灰范圍、拌和深度并明確所需拌入石灰量，保證戧灰量滿足要求且拌和均勻。施工過程中也需要加強監控，測定石灰計量，滿足略大于最佳含水量的要求。

3　關鍵技術研究與應用

3.1軟土地基戧灰處理

石灰是氧化鈣（生石灰）和氫氧化鈣（消石灰）的統稱。不論生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二鋁以及三氧化二鐵等物質結合，即可生成膠結體的硅酸鈣、鋁酸鈣以及鐵酸鈣，將土壤膠結起來，使灰土有較高的強度和抗水性。灰土逐漸硬化，增加了土壤顆粒間的附著強度。

密實度高的灰土強度高，水穩定性也好。密實度可用干重度控制。28d齡期的灰土抗壓強度可達到0.5～0.7 MPa，200～300 a齡期的灰土抗壓強度可高達8～10MPa。用亞粘土或粘土制作的三七灰土，在室內養護7 d后浸水48 h的形變模量為10～15 MPa，養護28 d浸水48h的形變模量為32～40MPa。

軟土地基戧灰處理雖然最終的承載力不如旋噴樁或CFG樁，但其可直接在原場地，用原挖土機械進行，施工周期相對較短，不需要重新購置新機械，施工完成后，灰土固結速度較快，提升承載力效果明顯，能滿足天津地區除靠海碼頭外大部分室內外地坪的地基承載力要求。

3.2施工工藝

軟土戧灰處理直接先將素土填筑至基底，經攤鋪整平后采用輕型壓路機先穩壓1～2遍，使其表面平整。然后用石灰在土層上打上方格網（方格網根據地基寬度變化現場確定），同時劃出攤鋪石灰的邊線，根據設計的灰劑量準確計算出每個方格網內所需石灰質量來進行均勻布灰。布灰后用刮板將石灰均勻攤開，石灰攤鋪完后表面應沒有空白位置，攤鋪厚度均勻。然后量測石灰的攤鋪厚度，根據石灰的含水量和松密度，校核石灰用量是否合適。布灰完成后立即進行拌和，按拌和2遍考慮，拌和過程中不得留有素土夾層，要拌入到下一層約30cm深。在拌和過程中及時檢查含水量，含水量應略大于最佳含水量，拌好后及時進行灰劑量檢測，使灰劑量必須滿足要求。

3.3施工質量控制措施

土壤和石灰是組成戧灰處理灰土的兩種基本成分。粘性土壤顆粒細、活性大，因此強度比砂性土壤高。一般情況下，以粘性土配制的灰土強度比砂性土配制的強度高1～2倍。房渣土作為灰土的土料也是可用的，但必須過篩，用它配制的灰土強度并不比其他土壤配制的低，有時反而較高，因房渣土中含有較多的活性礦物質。灰土強度在一定范圍內隨含灰量的增加而增加。但超過限度后，灰土的強度反而會降低。這是因為消石灰在鈣化過程中會析水，增加了消石灰的塑性。灰土用的石灰最好選用磨細生石灰粉，或塊灰澆以適量的水，經放置24h成粉狀的消石灰。

戧灰用石灰必須過篩，灰粒≯5 mm，須拌和均勻并控制最佳含水量作為戧灰時的含水標準。戧灰處理前后的基底必須整個都夯打或碾壓2遍。尤其是戧灰處理后的碾壓是保證地基處理質量的關鍵。碾壓的遍數以使灰土的干重度達到規范所規定的數值為準。

因此每次戧拌前測量預計拌和土方量，用石灰撒線，明確拌灰范圍、拌和深度并明確所需拌入石灰量，做到數據準確，保證戧灰量滿足要求且拌和均勻。施工時采用挖掘機翻拌，拌和過程中安排專人值班，全過程監控并安排專門的試驗人員進行灰劑量檢測，確定是否滿足要求，若石灰衰減前的灰劑量小于設計灰劑量則須第二次加灰，為便于施工第二次加灰在地基上土完畢后進行，但加灰時務必做到均勻播撒。石灰拌和后須經至少一夜悶料。

4　軟土地基戧灰處理總體施工技術

4.1工藝流程

首先要做的就是材料及施工機械的準備，保證整個戧灰的施工條件。然后直接在經過碾壓處理的基底進行布灰拌灰處理，最后進行碾壓、養護，見圖2。施工方法簡單易行，十分適合在本工程現場的施工條件下施工。

圖2　施工工藝流程

4.2操作要點

4.2.1施工準備

在場地中間每10 m設一中樁并放出該層邊線樁，進行水平測量并在邊樁上準確標出實施層頂標高，有明顯標記。準備經試驗合格的白灰，生石灰要提前7～10 d進行充分消解并過篩。根據試驗得出石灰密度和土松散密度。根據場地寬度、厚度及預定的壓實密度計算干混合料重量，根據混合料的配合比、材料的含水量以及所用運料車輛的噸位計算各種材料的堆放距離和數量。

4.2.2布灰處理

先將素土填筑至地基，經攤鋪整平后采用輕型壓路機先穩壓1～2遍，使其表面平整。然后用石灰在土層上打上方格網，同時劃出攤鋪石灰的邊線。

4.2.3布灰

根據10%灰劑量準確計算出每個方格網內所需石灰質量來進行均勻布灰，布灰后用刮板將石灰均勻攤開，石灰攤鋪完后表面應沒有空白位置，石灰松鋪厚度均勻，然后量測石灰的松鋪厚度，根據石灰的含水量和松密度，校核石灰用量是否合適。

4.2.4灰土拌和

布灰完成后立即進行拌和，按拌和2遍考慮，拌和過程中不得留有素土夾層，要拌入到下一層約30 cm深。在拌和過程中及時檢查含水量，含水量應略大于最佳含水量，拌好后及時進行灰劑量檢測，使灰劑量必須滿足要求，否則必須進行二次布灰。

4.2.5碾壓

首先用膠輪壓路機碾壓1～2遍，然后用平地機整平和整形，在平地機操作過程中及時給出高程并用人工配合找補，應預留沉降量。

整形后在混合料的含水量處于最佳（1%～2%）時采用振動壓路機和膠輪壓路機及時進行碾壓，直到滿足壓實度要求為止并及時進行檢測。在碾壓過程中應保持表面漸濕。每施工段末端10～12 m，不進行碾壓，待下段施工時一并進行整平碾壓。

4.2.6養生

灑水養生7 d，經常保持濕潤并進行自檢驗收，對不合格處加以處治。養護期內應封閉交通，不能封閉交通時，應限制車輛通行且車速不超過30km/h。

5　實施效果

本工程地基處理過程中采用了10%的戧灰處理的施工方法。施工過程中采用了挖掘機，壓路機等施工機械共計20臺，全站儀、經緯儀、水準儀等測量器具共7臺，生石灰8000t，進行輕型擊實試驗15次，干密度試驗45次。整個施工過程持續了約18d時間。

軟土地基的戧灰處理有效解決了本工程廠區地面地基承載力不足的問題，比起旋噴樁和CFG樁地基處理造價低很多，工藝也要簡單高效，施工工期也大為縮短，施工效果達到了預期要求。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.04.004

□向暉/中建三局集團有限公司。

□榮建華、陳業林、趙寧/中建三局第三建設工程有限責任公司。

□TU478

□C

□1008-3197（2015）04-08-03

□2015-07-30

□靖自保/男，1987年出生，助理工程師，中建三局第三建設工程有限責任公司，從事工程技術管理工作。