软土地基生石膏浅层搅拌加固技术★

金 靖

(浙江工业大学，浙江 杭州 310014)

软土地基生石膏浅层搅拌加固技术★

金 靖

(浙江工业大学，浙江 杭州 310014)

利用SEM试验及强度试验，从微观上研究了生石膏掺量对有机质软土固化效果的影响，分析了固化剂中生石膏的最佳掺量，指出采用生石膏与水泥组成的新型固化剂加固软基可提高固化土强度，达到节约水泥、降低成本的目的。

生石膏,水泥,地基,加固，浅层搅拌法

对于软土层厚度小于3 m，且软土层在地基表层时，同换土回填，强夯法、深层搅拌等方法相比，特别是运距长的项目，浅层搅拌法具有工期短，经济效益显著的优点。微观试验研究结果和现场宏观试验结果都显示，在使用水泥土搅拌法处理软土地基时，加入适量生石膏后，可以大幅增加固化土强度，提高工程质量，还可达到节约水泥、降低成本的目的[1]。

1 工程概况

本工程总用地面积为256 350 m2，总建筑面积121 513 m2，其中地下室面积9 667 m2。由5幢4层～6层学院楼、配套建筑及相应的室外运动场地组成。其中室外运动场地为16片篮球场、9片网球场及一个田径场。场地地质条件较复杂，为冲湖积平原地貌。其中场地北部三幢楼群及室外运动场区块浅层有淤泥质粘土，需要处理。由于工程位于市区，淤泥外运运距在40 km外，如采用换土回填方案，存在运距远、费用高、工期长的缺点，无法满足要求，因此最终确定采用水泥生石膏新型固化剂浅层搅拌加固方案，其优越性主要表现在：便于施工；对施工机械的要求不高；固结周期短，工期保证；经济效益显著。

2 生石膏固化试验

目前国内外的固化剂研制，大都需要通过反复的试验[2-4]，才能确定一个合适的石膏掺量，花费大量人力物力。工程利用SEM试验及强度试验从微观上研究了生石膏掺量对于有机质软土的固化效果的影响，分析固化剂中生石膏最佳掺量。

2.1 土质分析

2.1.1 淤泥质粘土分布

根据工程勘察报告，该区块的软土主要为淤泥质粘土，分布范围见图1，面积约11.2万m2。

2.1.2 淤泥质粘土特征

根据地质报告，淤泥质粘土：灰色，流塑。切面光滑无光泽，无摇震反应，韧性中等，干强度中等，含有机质斑。主要分布于场地北部地段，层顶标高3.90 m～6.30 m，层厚1.00 m～2.50 m。地基承载力70 kPa，需要加固处理。

土样的物理力学指标见表1。

表1 土样的物理力学指标

2.2 试验结果

人工制备有机质软土以便定量分析有机质软土的固化效果，掺入不同比例的水泥和石膏，制成固化土，进行无侧限抗压强度(UCS)试验，并利用扫描电子显微镜(SEM)试验观察固化土中水化物的生长情况。UCS试验结果见表2。由试验e,f,g可以看出，随着生石膏掺量的增加，固化土不同龄期的强度均有较大的提高，对于后期强度的增长要大于前期强度，但当石膏掺量继续增加到8%时，固化土强度反而降低，甚至低于单掺水泥时的强度。

表2 不同成分固化土的无侧限抗压强度

取放大倍数7 500倍，从试样代表性部位摄取SEM照片，可以清晰地看到固化土内局部产生的物质，见图2。

另取水泥掺量为18%，分别取不同的石膏掺量，进行软土固化试验，实验结果见图3。可见，随着石膏掺量的增加，固化土的强度呈现先增加后减小的趋势。这说明，石膏确实存在一个最优掺量。从图3可知，最优掺量为2%。

3 施工工艺

3.1 施工工艺流程

施工工艺流程为：排除地表水→施工放样→清除表土→铧犁松土→运送和摊铺水泥生石膏固化剂→铧犁拌和→整形→碾压→后期养护。

3.2 施工技术措施

3.2.1 施工准备

1) 用挖机预先挖好排水沟，排除地表水，自然干燥。2)用推土机清除原地面的植被、表层腐殖土，并推到指定弃土堆。3)采用LSX-1-65深耕单铧犁和挖掘机翻松淤泥质粘土，翻松深度65 cm～75 cm，通常情况翻松深度越深越好。

3.2.2 摊铺水泥生石膏固化剂

1)按照试验结果，采用水泥12%、生石膏2%的配合比。根据软土层厚度、面积、容重计算每平方米加固处理所需的水泥和生石膏用量，推算出每车水泥生石膏固化剂的摊铺面积。然后计算每车固化剂的摊铺范围，并用石灰线标明。2)固化剂运送到制定摊铺范围后采用人工将固化剂均匀摊铺，要求表面没有空缺。核实固化剂的送铺厚度，校核固化剂用量。3)采用铧犁进行拌和。铧犁的行走方向是自两边向中间，由低向高向中部拌和，犁头方向向高处倾斜。拌和时，应尽量做到拌和均匀，拌和深度必须同松土厚度一致，专人随机检查。

3.2.3 整形碾压和养护

1)推土机推平整形，压路机碾压。碾压宜慢速，不宜超过4 km/h，碾压方向由两边到中间，再由中间到两边；压实度检测要求严格按验收标准规定的频率进行验收。如有“弹簧土”现象，必须予以换填。2)做好后期养护工作，防止重载车辆对加固土层的破坏，水泥生石灰固化剂的固化效果温度较高时更佳。

4 注意事项

1)做好水泥生石膏配比试验。影响固化土强度的因素主要有水泥品种、强度等级、掺量，生石膏来源、掺量及土体的性质等[5]。因此，在用生石膏加固软土地基施工前，必须做好生石膏加固土的配比试验。对不同的土质，根据不同的固化强度要求，找到相应的水泥和生石膏最优掺量。 2)施工时期应避开气温较低的季节，以免对固化周期造成影响，施工期间最低温度不得低于5 ℃。施工应避开大风天气，以免造成扬尘，产生空气污染。

5 结语

与换土回填相比，采用浅层搅拌法处理地基工程节约费用约1 000万元，经济效益显著。

与单纯用水泥加固地基相比,用生石膏与水泥组成的新型固化剂加固软土地基可大幅度提高固化土强度,可有效降低水泥用量和固化剂总用量。因此,用生石膏与水泥配合加固软土地基能够带来较好的技术、经济效益。

试验表明，生石膏与水泥的比例存在最佳值，最优掺量为2%，如固化剂中的生石膏比例过大,反而会降低加固土强度。

[1] 黄 雨,周子舟,柏 炯,等.石膏添加剂对水泥土搅拌法加固软土地基效果影响的微观试验研究[J].岩土工程学报, 2010(32):1179-1183.

[2] HUGHES P, GLENDINNING S. Deep dry mix ground improvement of a soft peaty clay using blast furnace slag and red gypsum [J].Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology,2004(37):205-216.

[3] AZUMA K,OHISHI K,ISHII T,et al.Application of FGC deep mixing to the brace excavation[C]//Proceedings of soft ground engineering in coastal areas.Leiden,2003:223-232.

[4] 周积元,胡鸣嗥.水泥土的微观结构及其水化产物[J].同济大学学报(自然科学版),1998,26(S1):6-10.

[5] 刘 毅,黄 新.利用磷石膏加固软土地基的工程实例[J].建筑技术,2002,33(3):171-173.

Experimental study on improving soft soil by gypsum★

JIN Jing

(ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310014,China)

The paper adopts SEM experiment and the strength tests, researches the influence of the gypsum volume on the consolidation effect of the organic soft-soil, analyzes the optimal mixture volume of the gypsum in the consolidation agent, and points out the new consolidation agent with the gypsum and cement can improve the strength of the consolidation soil to enhance the soft foundation, so it saves cement and reduce the cost.

gypsum, cement, foundation, consolidation, shallow mixing method

1009-6825(2014)11-0071-03

2014-01-26★：浙江省教育厅科研项目(项目编号：Y201226234)

金 靖(1980- )，男，硕士，工程师

TU447

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