海岸線潮間帶地基土固化試驗研究

宋 衢， 張 臣， 孔德建， 張 欣， 戴同佳， 范澤池

（中國建筑第八工程局有限公司 華北公司，天津 300452）

目前固化土技術多用于各種路基和軟土地基加固，能滿足不同基層的建設要求［1］。固化土性能穩定，強度可調整，結構形式豐富，施工進度快，易于就地取材且無環境污染，相較常規樁基礎、拋石基礎成本更低［2］。海岸線潮間帶區域應用固化土基礎在國內尚無案例，為了在天津濱海新區東疆港海岸線順利完成固化土基礎施工，需要通過試驗對固化土摻料配比進行確定，以保證潮間帶固化土基礎滿足承載力要求。

1 工程概況

天津市濱海新區東疆東部沿海岸線景觀護岸工程受潮水漲落影響較大，每日兩次漲潮，每月兩次天文大潮，海陸風現象明顯，伴隨波浪、風暴潮等不利因素。施工區域均為吹填地基，表層為砂土，其下為淤泥質黏土，原半圓防波堤下還存在2.5～4 m 厚拋石基層，水文地質條件差。上部護岸結構的基礎和半圓防波堤根部封堵均采用固化土。見圖1。

圖1 工程斷面

2 試驗設計

土壤級配和含水率的不同，固化土配比也是不同的，通常要根據室內試驗并結合現場試驗來確定。

2.1 室內試驗

1）取土：使用土樣為現場海泥、海砂攪拌土。

2）固化土試塊制作成70.7 mm 立方體：分別稱重土樣，按6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%的質量摻入固化劑[3～4]，使用攪拌工具攪勻，各分3 組分裝進模具，成型24 組試塊；另外6%、8%、10%分別多做6組用于同條件養護。

3）養護：不同摻比固化試塊放置養護室內進行標準養護[5～6]。其中固化劑摻量6%、8%、10%試塊的另外6組分別放置現場海側、陸側各3組，進行同條件養護。

4）檢測：標養、陸側、海側3 種養護條件下不同配比的試塊無側限抗壓強度。

2.2 原位試驗

選擇10%的質量比分別在陸側和海側進行原位試驗段施工。陸側試驗段為12 m×10 m×3 m，海側試驗段為12 m×10 m×2.5 m，根據原泥面標高，深度均做到半圓防波堤基礎。

2.2.1 固化劑制作

根據固化土配比，使用P·O42.5 水泥和固化輔料制成固化粉劑，裝袋運輸至固化作業現場使用。

4、轉移性收入，包括在農業補貼、養老低保、臨時救助等，占比分別為11.059%、11.48%、20.31%。

2.2.2 施工準備

1）測量劃線。根據試驗段規模，設置順向于半圓防波堤的長12 m、寬10 m長方形，深度做到半圓防波堤基礎。

2）翻挖。采用250 型挖機將12 m×10 m 長方形試驗段區域進行土質翻挖，方便固化攪拌作業；同時在試驗段旁邊開挖固化劑攪拌池。

3）攪拌。在攪拌池制作好固化土，用挖機沿著半圓防波堤清挖出泥沙，將制作好的固化土回填。防止挖機在試驗區內直接攪拌，損傷半圓防波堤。

4）壓實、養護。攪拌完成后，含水率下降，固化土強度尚未穩定，使用挖掘機對固化區域進行拍實，提高固化土層密實度，確保固化形成均勻板體；養護3～7 d后進行簡單修整，確保固化試驗段形成整體。

5）檢測要求[7]。養護7、14、28 d 后均鉆孔取芯，進行檢測和室內常規物理力學指標試驗[8]；鉆孔取芯深度應達到攪拌高程以下1 m，十字板剪切試驗每1 m進行一次。固化土強度較高無法進行十字板剪切試驗時改做標準貫入試驗，同樣每1 m 進行一次。原位固化28 d后每個試驗段進行一組載荷試驗，采用面積為0.36 的方形承壓板，正式試驗前進行預壓，預壓荷載為最大加載量的5%，時間5 min，預壓后卸載至零，測讀位移表初始讀數并重新調整零位。加載分級進行，采用等量分級加載，分級荷載為最大加載值的1/5分級，第一級取分級荷載2倍。

3 結果分析

3.1 室內試驗結果

3種養護條件下試塊無側限抗壓強度見圖1。

由圖1可以看出：

圖1 試塊無側限抗壓強度

1）不同配比，3 種養護條件下立方體試塊無側限抗壓強度隨固化劑摻量增加基本呈線性增加且陸側同條件養護強度高于標養強度；

2）標準養護、陸側同條件養護下立方體試塊無側限抗壓強度隨齡期的增長而增加；

3）海側同條件養護試塊無側限抗壓強度隨齡期的增長而略有降低，初步判定海側受潮汐沖刷及海水浸泡影響，后續原位試驗段施工檢測數據增加28 d齡期的檢測數據，以驗證海測條件下固化土的強度增長情況；

4）標養、陸側及海側同條件養護下，固化土強度與固化劑摻入比例成正比。

3.2 原位試驗結果

1）物理力學指標試驗結果見表1。

表1 兩種環境下10%配比固化土各項參數

陸側、海側兩種環境下固化劑摻量10%的固化土含水率、密度隨齡期增加變化基本不大，抗剪指標基本達到設計要求，滲透率滿足設計要求。海側無側限抗壓強度低于陸側，而隨齡期增加均增大，7 d 無側限抗壓強度均＞0.8 MPa，滿足設計要求。

2）載荷試驗結果見表2。

表2 承載力檢測結果

4 結論

1）經試驗檢測可知，配比10%固化土7 d強度檢測數據符合設計強度要求。海側受潮水沖刷及浸泡影響，強度低于陸側；原位試驗強度略低于室內試驗強度；考慮施工環境、工藝、成本等因素，大面積施工時海側固化土配比選擇12%，陸側固化土配比選擇10%。

2）海泥、海砂通過固化技術處理后，強度持續上升趨勢，可滿足地基承載力要求，抗海水沖涮試驗效果良好；利用固化技術可大幅降低地基處理工藝中固結材料添加量，就地取材，減少外部資源投入。