海岸线潮间带地基土固化试验研究

宋 衢， 张 臣， 孔德建， 张 欣， 戴同佳， 范泽池

（中国建筑第八工程局有限公司 华北公司，天津 300452）

目前固化土技术多用于各种路基和软土地基加固，能满足不同基层的建设要求［1］。固化土性能稳定，强度可调整，结构形式丰富，施工进度快，易于就地取材且无环境污染，相较常规桩基础、抛石基础成本更低［2］。海岸线潮间带区域应用固化土基础在国内尚无案例，为了在天津滨海新区东疆港海岸线顺利完成固化土基础施工，需要通过试验对固化土掺料配比进行确定，以保证潮间带固化土基础满足承载力要求。

1 工程概况

天津市滨海新区东疆东部沿海岸线景观护岸工程受潮水涨落影响较大，每日两次涨潮，每月两次天文大潮，海陆风现象明显，伴随波浪、风暴潮等不利因素。施工区域均为吹填地基，表层为砂土，其下为淤泥质黏土，原半圆防波堤下还存在2.5～4 m 厚抛石基层，水文地质条件差。上部护岸结构的基础和半圆防波堤根部封堵均采用固化土。见图1。

图1 工程断面

2 试验设计

土壤级配和含水率的不同，固化土配比也是不同的，通常要根据室内试验并结合现场试验来确定。

2.1 室内试验

1）取土：使用土样为现场海泥、海砂搅拌土。

2）固化土试块制作成70.7 mm 立方体：分别称重土样，按6%、8%、10%、12%、14%、16%、18%、20%的质量掺入固化剂[3～4]，使用搅拌工具搅匀，各分3 组分装进模具，成型24 组试块；另外6%、8%、10%分别多做6组用于同条件养护。

3）养护：不同掺比固化试块放置养护室内进行标准养护[5～6]。其中固化剂掺量6%、8%、10%试块的另外6组分别放置现场海侧、陆侧各3组，进行同条件养护。

4）检测：标养、陆侧、海侧3 种养护条件下不同配比的试块无侧限抗压强度。

2.2 原位试验

选择10%的质量比分别在陆侧和海侧进行原位试验段施工。陆侧试验段为12 m×10 m×3 m，海侧试验段为12 m×10 m×2.5 m，根据原泥面标高，深度均做到半圆防波堤基础。

2.2.1 固化剂制作

根据固化土配比，使用P·O42.5 水泥和固化辅料制成固化粉剂，装袋运输至固化作业现场使用。

4、转移性收入，包括在农业补贴、养老低保、临时救助等，占比分别为11.059%、11.48%、20.31%。

2.2.2 施工准备

1）测量划线。根据试验段规模，设置顺向于半圆防波堤的长12 m、宽10 m长方形，深度做到半圆防波堤基础。

2）翻挖。采用250 型挖机将12 m×10 m 长方形试验段区域进行土质翻挖，方便固化搅拌作业；同时在试验段旁边开挖固化剂搅拌池。

3）搅拌。在搅拌池制作好固化土，用挖机沿着半圆防波堤清挖出泥沙，将制作好的固化土回填。防止挖机在试验区内直接搅拌，损伤半圆防波堤。

4）压实、养护。搅拌完成后，含水率下降，固化土强度尚未稳定，使用挖掘机对固化区域进行拍实，提高固化土层密实度，确保固化形成均匀板体；养护3～7 d后进行简单修整，确保固化试验段形成整体。

5）检测要求[7]。养护7、14、28 d 后均钻孔取芯，进行检测和室内常规物理力学指标试验[8]；钻孔取芯深度应达到搅拌高程以下1 m，十字板剪切试验每1 m进行一次。固化土强度较高无法进行十字板剪切试验时改做标准贯入试验，同样每1 m 进行一次。原位固化28 d后每个试验段进行一组载荷试验，采用面积为0.36 的方形承压板，正式试验前进行预压，预压荷载为最大加载量的5%，时间5 min，预压后卸载至零，测读位移表初始读数并重新调整零位。加载分级进行，采用等量分级加载，分级荷载为最大加载值的1/5分级，第一级取分级荷载2倍。

3 结果分析

3.1 室内试验结果

3种养护条件下试块无侧限抗压强度见图1。

由图1可以看出：

图1 试块无侧限抗压强度

1）不同配比，3 种养护条件下立方体试块无侧限抗压强度随固化剂掺量增加基本呈线性增加且陆侧同条件养护强度高于标养强度；

2）标准养护、陆侧同条件养护下立方体试块无侧限抗压强度随龄期的增长而增加；

3）海侧同条件养护试块无侧限抗压强度随龄期的增长而略有降低，初步判定海侧受潮汐冲刷及海水浸泡影响，后续原位试验段施工检测数据增加28 d龄期的检测数据，以验证海测条件下固化土的强度增长情况；

4）标养、陆侧及海侧同条件养护下，固化土强度与固化剂掺入比例成正比。

3.2 原位试验结果

1）物理力学指标试验结果见表1。

表1 两种环境下10%配比固化土各项参数

陆侧、海侧两种环境下固化剂掺量10%的固化土含水率、密度随龄期增加变化基本不大，抗剪指标基本达到设计要求，渗透率满足设计要求。海侧无侧限抗压强度低于陆侧，而随龄期增加均增大，7 d 无侧限抗压强度均＞0.8 MPa，满足设计要求。

2）载荷试验结果见表2。

表2 承载力检测结果

4 结论

1）经试验检测可知，配比10%固化土7 d强度检测数据符合设计强度要求。海侧受潮水冲刷及浸泡影响，强度低于陆侧；原位试验强度略低于室内试验强度；考虑施工环境、工艺、成本等因素，大面积施工时海侧固化土配比选择12%，陆侧固化土配比选择10%。

2）海泥、海砂通过固化技术处理后，强度持续上升趋势，可满足地基承载力要求，抗海水冲涮试验效果良好；利用固化技术可大幅降低地基处理工艺中固结材料添加量，就地取材，减少外部资源投入。