淺層軟土路基就地固化效果檢測與評價

肖育民XIAO Yu-min；劉春林②LIU Chun-lin；徐明江XU Ming-jiang；李濤LI Tao

（①廣州建設工程質量安全檢測中心有限公司，廣州 510440；②廣州建筑股份有限公司，廣州 510030）

0 引言

軟土路基有機質含量高、強度低、壓縮性高，無法滿足路基工程正常使用要求[1]。常用的軟土路基處理方法有復合地基法、排水固結法、密實法和固化劑穩定法等[2]。對于淺層軟土，換填法是優先方案，但存在原位軟土處置、換填方量大而工期短等問題。為實現綠色施工、節能環保、經濟高效發展的目的，基于固化劑穩定法的就地固化技術在淺層軟土路基處理中得到大規模應用。

軟土就地固化技術是一種采用水泥、活性礦物摻合料等固化材料對原位地基軟土進行改性處理，從而形成滿足一定強度要求的軟基處理方法[3]。其基本原理是固化材料與軟土中化學成分、水發生反應[4]后產生膠凝物質，形成具有一定剛度和厚度的板體狀“硬殼層”，從而提高土體強度。板體狀“硬殼層”在土顆粒表面發揮類似梁的作用，可承擔彎矩和剪力并具有一定抵抗變形的能力，這種類似梁的作用被稱為“殼體效應”[5]。土體中的“殼體效應”可以均勻擴散上部荷載，提高軟土路基整體承載力。淺層軟土就地固化技術具有施工工效高、經濟環保、可滿足不同承載力要求以及可與其他軟土路基處理方法結合處理等優點。

齊添等[6]選用水泥對廣州南沙有機質軟土進行固化處理，研究發現腐殖酸對固化效果和水泥土無側限抗壓強度影響最大。熊勃等[7]通過正交試驗研究水泥、石灰、石膏、膨潤土和苛性鈉對廣州南沙淤泥的固化效果，并獲得固化材料的最優復合配比。陳永輝等[8]通過十字板剪切試驗和靜力觸探試驗檢測就地固化后土體強度，得出現場實測強度與室內實驗強度的比值分布在0.38-0.87 之間。張維等[9]通過動態平板載荷試驗、十字板剪切試驗、靜力觸探試驗、貝克曼梁彎沉儀試驗檢測粵東濱海相軟土路基的就地固化效果。盧占偉等[10]運用就地固化技術和復合地基法對泥漿池進行施工處理并進行動態監測，實際固化效果良好。藺媛媛[11]針對浜塘地段的淤泥質土提出淺層土體固化技術方案，固化處理效果好，取得節能環保的社會效益和經濟效益。

近年，淺層軟土就地固化技術以其獨特優點在路基施工工程中逐漸得到大規模應用。許多專家學者和技術人員不斷研究創新，將研究成果成功應用于軟土路基加固。本文就某工程淺層軟土就地固化效果進行檢測與評價，提出了相應的后續施工改進措施，可為類似工程項目施工提供借鑒價值。

1 淺層軟基就地固化處理

1.1 地質概況

本項目位于廣州市白云區某產業園，項目區內特殊巖土主要為人工填土。根據鉆探結合調查資料，該填土為欠壓實-稍壓實狀態，土質較疏松，孔隙比較大，壓縮系數較大，土質不均勻。填土基本性能指標如表1 所示。綜合考慮地基強度及變形的影響，當軟土埋深較淺時，采用換填處治，對路床底面以下一定深度范圍內軟土進行挖除，并統一換填石屑；當軟土埋深較大時，路床范圍換填0.8m 石屑，路床底面以下采用就地固化處治。為確定設計的固化劑配合比是否能滿足承載力設計要求，選取具有代表性的試驗段進行前期技術方案論證，為后續軟基就地固化施工方案和工藝流程提供依據。

表1 填土基本性能指標

1.2 軟基固化方案

試驗段取3 個5×5m 的固化區域，1 號區域按設計暫定固化劑摻量摻入6%水泥+4%粉煤灰（每立方土體摻入108kg 水泥和72kg 粉煤灰），2 號區域按7%水泥+4%粉煤灰（126kg 水泥和72kg 粉煤灰）摻入，3 號區域按5%水泥+4 粉煤灰（90kg 水泥和72kg 粉煤灰）摻入。三個區域就地固化完成后，采用標準貫入試驗對固化效果進行檢測。

2 固化結果檢測與分析

2.1 檢測方案

2.1.1 鉆芯法檢測

首先，采用鉆芯法檢測試驗區就地固化土的無側限抗壓強度、固化深度及固化效果。共鉆芯7 個孔，孔號分別為HK0+190#、HK0+195#、HK0+200#、JNK0+150#、JNK0+250#、JNK0+250 左#、JNK0+280#。在鉆孔的不同部位各取一組有代表性的固化土芯樣試件和土體芯樣試件進行抗壓強度試驗。根據設計要求，固化土體能取出完整芯樣時，要求其28d 無側限抗壓強度不小于0.2MPa。固化土芯樣試件抗壓強度代表值按一組三塊試件強度值的平均值確定，單樁固化土芯樣試件抗壓強度代表值取各段固化土芯樣試件抗壓強度代表值中的最小值。固化效果根據現場固化土芯樣特征進行綜合評價，固化效果評價標準按表2 執行。

表2 固化效果評價標準

2.1.2 標準貫入試驗

采用標準貫入試驗檢測路基軟土的固化處理效果，共3 個檢測孔，分別為CK0+240#、CK0+280#、CK0+320#。其中CK0+240#、CK0+280#的設計固化深度為3.70m，CK0+320#的設計固化深度為3.00m。若14 天標準貫入試驗擊數N不少于4 時，可認為軟基的固化處理效果達到設計要求。

2.2 檢測結果分析

2.2.1 鉆芯法

鉆芯法檢測路基就地固化土的28d 無側限抗壓強度結果見表3，固化深度結果和固化效果見表4，固化土鉆芯結果芯樣照片見圖1。

圖1 固化土鉆芯結果芯樣照片

表3 路基就地固化土28d 無側限抗壓強度檢測結果

表4 路基就地固化土固化深度和固化效果檢測結果

由表3、表4 和圖1 可知，各孔固化土芯樣水泥攪拌較均勻，膠結狀態較好。其中，HK0+195#孔固化土芯樣28d 無側限抗壓強度最小值為0.09MPa，小于設計強度值0.2MPa。JNK0+280#孔未取出完整柱狀固化土芯樣，無法進行無側限抗壓強度試驗。依據現場驗收標準，對HK0+195#孔和JNK0+280#孔再進行現場標準貫入試驗。若14天標準貫入擊數N 不小于4，則認為固化處理滿足設計要求。

JNK0+150#、JNK0+250#、JNK0+250 左#孔固化土芯樣的28d 無側限抗壓強度最小值均大于設計強度值0.2MPa，表明固化處理滿足設計要求。HK0+195#孔實際固化深度比設計固化深度淺0.80m，JNK0+150#孔實際固化深度比設計固化深度深0.30m，其余受檢各孔實際固化深度與設計固化深度基本相符。

2.2.2 標準貫入試驗

軟土路基就地固化土14 天的標準貫入試驗檢測結果如表5 所示，固化深度結果和固化效果如表6 所示，固化土芯樣照片如圖2 所示。由此可知，各孔就地固化土水泥攪拌均勻，膠結狀態好，固化效果同樣良好。各孔在檢測深度范圍內的標準貫入試驗錘擊數N 均大于4，表明固化處理滿足設計要求。另外，各孔實際固化深度與設計固化深度基本相符。

圖2 固化土芯樣照片

表5 路基就地固化土14 天標準貫入試驗檢測結果

表6 路基就地固化土固化深度和固化效果檢測結果

綜合鉆芯法和標準貫入試驗的檢測結果，為保證軟土路基就地固化效果都能滿足設計要求，對后續施工提出以下改進措施：①針對部分固化深度不足的問題，需確保攪拌深度超過設計固化深度不小于0.2m；②對于水泥攪拌不均勻、膠結狀態較差的情況，建議相對延長軟土層攪拌及噴漿時間；③后續大面積就地固化固化劑摻量確定為6%P.O42.5R 水泥+4%F 類Ⅱ級粉煤灰（原狀土質量百分比），原狀土性質或含水量發生較大改變時，應相應調整水膠比；④就地固化路基施工應加強資料收集，對原狀土性質、含水量、攪拌時間、供漿速度等施工參數進行匯總對比，總結出一套完整成熟的動態施工工法，為今后地基固化提供施工依據及指導。

3 結語

本文依托廣州市某產業園淺層軟土路基就地固化項目，采用鉆芯法和標準貫入試驗對試驗區就地固化土的固化效果進行檢測和評價，主要得出以下結論：①通過28d無側限抗壓強度、標準貫入擊數、固化深度、芯樣照片等參數可有效綜合評價就地固化土的固化效果。②對于不能鉆取完整芯樣的工況，可結合標準貫入試驗進一步判定其就地固化效果。③為了保證全部軟土路基就地固化效果滿足設計，提出增加固化深度、延長軟土層攪拌和噴漿時間以及采用動態施工管理的技術措施。