HAS固化剂在鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程中的应用

穆文涛 李晓英

(1.武钢绿色城市发展有限公司 湖北 武汉:430080;2.武汉工程职业技术学院 湖北 武汉:430080)

HAS固化剂在鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程中的应用

穆文涛1李晓英2

(1.武钢绿色城市发展有限公司 湖北 武汉:430080;2.武汉工程职业技术学院 湖北 武汉:430080)

HAS土壤固化剂是一项现代土木工程高新技术，由于它应用广泛、造价低廉、节省工期、技术性能优越，颇受工程界欢迎，已大量应用于公路、城市道路、建筑工程、沙漠固化、水利建设、环保工程等领域之中。我国对土壤固化剂的研制和生产尚处于起步阶段。通过武汉鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程中采用HAS固化剂进行固化土及固化桩的施工效果进行浅析，作为后续类似工程的经验得以应用，发挥出HAS固化剂的最大效益。

HAS固化剂；固化效果；鹦鹉洲大桥；固化土；固化桩；固化剂

1 HAS固化剂简介

HAS固化剂(专利号：981 13594．3)是武汉大学科技人员发明的，以工业废渣为主要原料的一种新型灰渣胶凝材料。其主要成分是矿渣、磷渣、粉煤灰液态渣、沸腾炉渣等(占原料的80% 以上)，配以适量的活化剂混合粉磨制成。利用该材料能在常温下固化粉煤灰、工业废渣、各种工业尾矿、含泥石屑、黏土、城市垃圾等，具有无需冲洗和筛分即可进行固化的优良特性。

HAS固化剂对不同性质的土料均有良好的固化效果，在土料中加入不同量的固化剂，其固化效果也有所不同，随着固化剂含量的增加，其强度明显提高。经HAS固化剂固化的土料，其强度和水稳定性均有较大幅度的提高，防渗性能显著改善，可以满足工程建设中对土料特性的要求。在固化土或灌浆中加入HAS固化剂，相对于其成本而言，比水泥、石灰的固化效果要好；与混凝土相比，能节省大量的水泥、砂石料费用，有效降低施工成本。特别是能就地取材，固化处理当地的各种土料，如黏性土、淤泥土、砂性土、废弃土、灰渣土等，可节约运费，减少废弃土的产生，在电力、水利和公路工程等基础工程中可以推广使用。本文介绍了HAS固化剂在鹦鹉洲大桥汉阳接线工程中作为固化土及固化桩的重要原料的一些应用，以期为HAS固化剂的使用推广提供借鉴。

2 鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程现状

2.1 接线工程概况

鹦鹉洲长江大桥汉阳岸接线工程起点位于墨水湖北路与五麟路交汇处(起点桩号K5+236)，沿墨水湖北路中线布线，往东南方向跨越江城大道，布设墨水湖立交，跨越动物园路、马沧湖北角和马沧湖路，在马沧湖路范围设上下主桥匝道，然后线路转向往东，沿马鹦路中线布置，跨越规划的拦江路，布设江堤立交，跨越杨泗港铁路专用线和中铁物流铁路专用线，终点位于鹦鹉大道路口(终点桩号K9+235)，与鹦鹉洲大桥汉阳岸引桥相接，路线全长3.2km。路线两端均为高架。详见图1。

2.2 地质勘探情况说明

根据武汉市勘测设计研究院《武汉市鹦鹉洲长江大桥两岸接线工程(K7+531～K9+205)岩土工程勘察报告》,拟建场地地层自上而下主要由7个单元层组成：(1)人工填土层(Qml)；(2)第四系全新统冲积形成的一般黏性土、淤泥质土层(Q4al)和粉土、粉细砂层(Q4al)；(3)第四系上更新统冲、洪积老黏性土层(Q3al+pl)；(4)第四系上更新统冲、洪积砾卵石混细中砂、粉细砂、细中砂、中粗砂、圆砾混中粗砂层(Q3al+pl)；(5)第四系上更新统冲、洪积卵砾石混中粗砂、含砾粉质黏土及细中砂层(Q3al+pl)；(6)白垩-下第三系(K-E)的泥质粉砂岩层；(7)志留系(S)的泥岩层。根据各单元层内物理力学性质差异又可分为若干亚层，详见表1。

图1 汉阳接线工程概况

地层编号及岩土名称年代成因层顶埋深(m)层厚(m)颜色状态压缩性承载力特征值fa0(kPa)容重(kN/m3)土石类别(1)杂填土Qml现地面0．5～5．6杂松散～稍密高/18．5普通土(1a)素填土Ql0．5～4．10．6～5．0褐灰松软高/18．7松土(2-1)黏土Q4al1．4～5．01．9～4．1褐黄～褐灰可塑中15017．8普通土(2-2)淤泥质粉质黏土夹粉土Q4al2．0～6．31．0～11．6褐灰～灰软～流塑高8018．0松土(2-2a)黏土Q4al4．4～6．92．8～3．1褐黄～褐灰可塑中14018．7普通土(2-3)粉土、粉砂、粉质黏土互层Q4al4．1～13．11．4～10．4褐灰～灰黄中密、松散、流塑中11519．1松土(2-4)粉质黏土Q4al8．7～11．61．8～4．4褐灰～灰软～可塑高11018．5松土(2-5)粉细砂Q4al7．8～18．04．7～9．5灰稍密中～低10018．5松土(2-6)粉细砂Q4al15．4～20．15．3～10．3灰中密低11019．5松土(3-1)粉质黏土Q3al+pl1．5～17．41．4～6黄褐～灰褐可塑～硬塑中19019．7普通土(3-2)粉质黏土Q3al+pl0．8～234．1～22．1黄褐硬塑中～低38519．73硬土(3-2a)黏土Q3al+pl16．6～26．72．1～7．3黄褐～灰褐可塑～硬塑中19018．96普通土(3-3)粉质黏土Q3al+lp20．5～27．81．9～8．8黄褐～灰褐可塑中19019．2普通土(3-4)粉质黏土Q3al+pl27．42．4灰褐可塑中14018．57普通土(3-5)粉质黏土混碎石Q3al+pl27．1～33．12．5～4．3灰～杂硬塑低43019．80硬土

2.3 设计变更

基于上述地质勘探结果，原施工图设计虽采用的特殊路基处理方在经济性及技术性方面均存在一定不足，故对设计4标江堤立交特殊路基处理方式做了变更。

设计4标段施工图设计特殊路基的处理方式为：当软土埋深≤3m时，采取清淤换填处理；当软土埋深>3m时，采用水泥搅拌桩进行处理。由于水泥搅拌桩在杂填土层无法成桩，设计清除杂填土后，再施工水泥搅拌桩穿过淤泥层，并回填素土形成路基。由于征地拆迁等原因，地质详勘未能全面实施。补勘完成之后，实际地质情况与预估相差较大，若按施工图方案实施，江堤立交特殊路基挖填方大、实施困难。根据设计变更(YW4B-D003)，对原江堤立交特殊路基设计变更如下：因马鹦路P3K1+793-P3K1+840段右幅水泥搅拌桩已实施，经检测合格，此段维持原设计不变。其余路段：马鹦路地面道路及国博大道北侧地面道路范围路床顶面下1.5m范围内杂填土掺5%HAS高强固化剂进行拌合改良，分层压实，并设置30cm级配碎石垫层；国博大道南侧地面道路、引道范围内软基段挖除路床顶面下0.5m杂填土，设置0.5m褥垫层+HAS搅拌桩处理。

3 固化土

3.1 固化土处理范围

武汉鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程的马鹦路K8+411.6-K9+235段和国博大道北侧分布0.5m～6.8m厚度的杂填土及淤泥质黏土层，上部杂填土主要成分为建筑垃圾(混凝土块、碎砖)、原状土及少量生活垃圾。按照现行规范，杂填土不能直接作为路基使用，应进行处理。处理范围及方式见表2。

表2 固化土处理方式及范围

在现场实际施工过程中，我们发现，本工程位于现状道路两侧，且与桥梁工程同步组织施工，不能提供试验段区域空旷的地方进行路基施工，且路基施工宽度达17m，开挖的方量较大，现场不具备大量土方拌合的条件。施工拟采用集中拌合固化土，再换填马鹦路两侧杂填土及淤泥质粉土。开挖的杂填土部分外运至弃土场，需掺HAS固化剂回填的部分土方倒运至固化土集中拌合场进行晾晒、拌合。

3.2 固化土施工工序

固化土的施工工序为：施工准备——测量放线——路槽开挖——土方倒运、拌合、晾晒——焖料——回填碎石——摊铺、整平——碾压——覆盖养护——检测。

3.3 固化土施工现状

根据设计要求，HAS改良土掺量为5%，即每方固化土掺95kg固化剂。目前在鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程中，固化土的施工量已经达到20000余方，占固化土施工总量(160981m3)的12%，使用HAS固化剂约1900吨。

4 固化桩

4.1 固化桩施工范围

根据设计要求， HAS固化剂搅拌桩主要应用于国博大道南段管道软基处理以及江堤立交特殊路基处理，其中国博南段HAS固化搅拌桩桩总长48556m，主要针对H路雨水管及支管、J路雨水管、K路雨水管、部分MYln、Gbddn路污水管；江堤立交HAS固化搅拌桩桩总长210736m，主要针对国博引道及辅道。

4.2 固化桩施工工序

搅拌桩施工工序为：(1)平整场地、压实——(2)施工测量——(3)桩机就位、对中——(4)调整导向架垂直度——(5)拌制浆液——(6)搅拌下沉——(7)喷浆搅拌提升——(8)重复搅拌——(9)桩机移位。

施工完一根桩后，移动桩机至下一根桩位，重复以上(3)～(9)步骤进行下一根桩的施工。

4.3 固化桩施工现状

目前江堤立交段固化桩的施工量已达到85000余米，占固化桩施工总量(259293m)的33%，HAS固化搅拌桩桩体固化剂用量48kg/m，此项使用HAS固化剂约4000吨。

5 HAS固化剂施工的优缺点

5.1 HAS固化剂施工的优点

(1)土壤固化剂材料最显著的特点是吸水性较强，不仅适用于软土地基及含水量过大路基处理，也适用于杂填土层。

(2)可根据不同土质调整配比，可以固化淤泥、杂填土及其它软土，减少土方外运，避免市政道路污染，节约工程造价。

(3)有较大的应用前景，同时造价要低于水泥稳定粒料类或搅拌桩。

5.2 HAS固化剂施工的缺点

(1)在产品质量检验标准方面和施工质量控制标准方面还有待于进一步完善，无国家固定质检表格。

(2)受天气影响较大，同时拌合易污染空气，易受环保局或城管管制。

6 采用HAS固化剂效益对比分析

6.1 施工难度分析

根据原施工图设计，马鹦路及国博段主要采用水泥搅拌桩进行路基处理，设计要求水泥搅拌桩总量约为529339m,总造价约为9.237千万，除去已经施工的马鹦路P3K1+793-P3K1+840段右幅水泥搅拌桩，尚余52.8万米水泥搅拌桩需施工，清除杂填土及回填土的数量大约各为40万方，给实际施工造成了极大困难。

经过变更，采用HAS固化剂搅拌桩与HAS固化土替代水泥搅拌桩，大大减少了土方的挖填量：挖方量由46万余方降至15万方，填方量则由40万方降至4万余方，使工程施工难度大为降低。

6.2 经济性分析

根据武汉鹦鹉洲长江大桥两岸接线工程(汉阳段)项目BT投融资建设合同附件，经过设计变更，用HAS固化土及固化桩替代水泥搅拌桩施工可以节约工程投入约1.3千万元，HAS固化剂给鹦鹉洲大桥汉阳接线工程带来了极大的经济效益。

7 结束语

HAS土壤固化剂作为一种新型的土木工程材料，在工程领域有着良好的性能和巨大的发展潜力，相信在未来的工程施工领域中，土壤固化剂将会发挥更大的作用，有着巨大的经济效益和社会效益。

通过对武汉鹦鹉洲长江大桥汉阳接线工程马鹦路段杂填土固化改良施工及固化桩施工的实例，对HAS固化剂在固化土及固化桩的施工流程、施工优缺点有了具体的认识，为后续的类似的地基处理项目打下坚实的基础，同时也为HAS固化剂应用于杂填土改良施工提供了施工经验。

[1] 侯浩波,周曼,张大捷,等.HAS土壤固化剂固化土料的特性及工程应用[J].工业建筑，2006，36(7)：32-35.

[2] 侯浩波. HAS 耐水土壤固化剂及其应用[J].新技术新工艺，1999,(5)：30-31.

ApplicationofHASStabilizerinHanyangWiringProjectoftheParrotIslandYangtzeRiverBridge

Mu Wentao1Li Xiaoying2

(1.WISCO Green City Development CO., Ltd, Wuhan 430080, Hubei; 2.Wuhan Engineering Institute， Wuhan 430080, Hubei)

HAS stabilizer is a modern high-tech in civil engineering, because it is widely used, time-saving, of low cost and superior technical performance, it is popular in the field. It has been widely used in construction of highways, urban roads, buildings, desert curing, water construction, environmental engineering and other realms. The research and production of oil stabilizer is still at preliminary stage in China. In recent years, many provinces and cities have applied oil stabilizer technology to many fields, gaining satisfying results.This paper mainly studies effect of soil HAS curing agent for curing and pile construction in Hanyang wiring project of the Parrot Island Yangtze River Bridge, to draw reference to similar projects and give full play to the maximum economic efficiency of HAS stabilizer.

HAS stabilizer; stabilization effect; the Parrot Island Yangtze River Bridge; soil HAS; pile construction

李文英)

2017-11-10

2017-11-20

穆文涛(1976～)，男，大学，工程师.E-mail：1723229080@qq.com

TU473.1

A

1671-3524(2017)04-0015-04