浅层软土路基就地固化效果检测与评价

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

（①广州建设工程质量安全检测中心有限公司，广州 510440；②广州建筑股份有限公司，广州 510030）

0 引言

软土路基有机质含量高、强度低、压缩性高，无法满足路基工程正常使用要求[1]。常用的软土路基处理方法有复合地基法、排水固结法、密实法和固化剂稳定法等[2]。对于浅层软土，换填法是优先方案，但存在原位软土处置、换填方量大而工期短等问题。为实现绿色施工、节能环保、经济高效发展的目的，基于固化剂稳定法的就地固化技术在浅层软土路基处理中得到大规模应用。

软土就地固化技术是一种采用水泥、活性矿物掺合料等固化材料对原位地基软土进行改性处理，从而形成满足一定强度要求的软基处理方法[3]。其基本原理是固化材料与软土中化学成分、水发生反应[4]后产生胶凝物质，形成具有一定刚度和厚度的板体状“硬壳层”，从而提高土体强度。板体状“硬壳层”在土颗粒表面发挥类似梁的作用，可承担弯矩和剪力并具有一定抵抗变形的能力，这种类似梁的作用被称为“壳体效应”[5]。土体中的“壳体效应”可以均匀扩散上部荷载，提高软土路基整体承载力。浅层软土就地固化技术具有施工工效高、经济环保、可满足不同承载力要求以及可与其他软土路基处理方法结合处理等优点。

齐添等[6]选用水泥对广州南沙有机质软土进行固化处理，研究发现腐殖酸对固化效果和水泥土无侧限抗压强度影响最大。熊勃等[7]通过正交试验研究水泥、石灰、石膏、膨润土和苛性钠对广州南沙淤泥的固化效果，并获得固化材料的最优复合配比。陈永辉等[8]通过十字板剪切试验和静力触探试验检测就地固化后土体强度，得出现场实测强度与室内实验强度的比值分布在0.38-0.87 之间。张维等[9]通过动态平板载荷试验、十字板剪切试验、静力触探试验、贝克曼梁弯沉仪试验检测粤东滨海相软土路基的就地固化效果。卢占伟等[10]运用就地固化技术和复合地基法对泥浆池进行施工处理并进行动态监测，实际固化效果良好。蔺媛媛[11]针对浜塘地段的淤泥质土提出浅层土体固化技术方案，固化处理效果好，取得节能环保的社会效益和经济效益。

近年，浅层软土就地固化技术以其独特优点在路基施工工程中逐渐得到大规模应用。许多专家学者和技术人员不断研究创新，将研究成果成功应用于软土路基加固。本文就某工程浅层软土就地固化效果进行检测与评价，提出了相应的后续施工改进措施，可为类似工程项目施工提供借鉴价值。

1 浅层软基就地固化处理

1.1 地质概况

本项目位于广州市白云区某产业园，项目区内特殊岩土主要为人工填土。根据钻探结合调查资料，该填土为欠压实-稍压实状态，土质较疏松，孔隙比较大，压缩系数较大，土质不均匀。填土基本性能指标如表1 所示。综合考虑地基强度及变形的影响，当软土埋深较浅时，采用换填处治，对路床底面以下一定深度范围内软土进行挖除，并统一换填石屑；当软土埋深较大时，路床范围换填0.8m 石屑，路床底面以下采用就地固化处治。为确定设计的固化剂配合比是否能满足承载力设计要求，选取具有代表性的试验段进行前期技术方案论证，为后续软基就地固化施工方案和工艺流程提供依据。

表1 填土基本性能指标

1.2 软基固化方案

试验段取3 个5×5m 的固化区域，1 号区域按设计暂定固化剂掺量掺入6%水泥+4%粉煤灰（每立方土体掺入108kg 水泥和72kg 粉煤灰），2 号区域按7%水泥+4%粉煤灰（126kg 水泥和72kg 粉煤灰）掺入，3 号区域按5%水泥+4 粉煤灰（90kg 水泥和72kg 粉煤灰）掺入。三个区域就地固化完成后，采用标准贯入试验对固化效果进行检测。

2 固化结果检测与分析

2.1 检测方案

2.1.1 钻芯法检测

首先，采用钻芯法检测试验区就地固化土的无侧限抗压强度、固化深度及固化效果。共钻芯7 个孔，孔号分别为HK0+190#、HK0+195#、HK0+200#、JNK0+150#、JNK0+250#、JNK0+250 左#、JNK0+280#。在钻孔的不同部位各取一组有代表性的固化土芯样试件和土体芯样试件进行抗压强度试验。根据设计要求，固化土体能取出完整芯样时，要求其28d 无侧限抗压强度不小于0.2MPa。固化土芯样试件抗压强度代表值按一组三块试件强度值的平均值确定，单桩固化土芯样试件抗压强度代表值取各段固化土芯样试件抗压强度代表值中的最小值。固化效果根据现场固化土芯样特征进行综合评价，固化效果评价标准按表2 执行。

表2 固化效果评价标准

2.1.2 标准贯入试验

采用标准贯入试验检测路基软土的固化处理效果，共3 个检测孔，分别为CK0+240#、CK0+280#、CK0+320#。其中CK0+240#、CK0+280#的设计固化深度为3.70m，CK0+320#的设计固化深度为3.00m。若14 天标准贯入试验击数N不少于4 时，可认为软基的固化处理效果达到设计要求。

2.2 检测结果分析

2.2.1 钻芯法

钻芯法检测路基就地固化土的28d 无侧限抗压强度结果见表3，固化深度结果和固化效果见表4，固化土钻芯结果芯样照片见图1。

图1 固化土钻芯结果芯样照片

表3 路基就地固化土28d 无侧限抗压强度检测结果

表4 路基就地固化土固化深度和固化效果检测结果

由表3、表4 和图1 可知，各孔固化土芯样水泥搅拌较均匀，胶结状态较好。其中，HK0+195#孔固化土芯样28d 无侧限抗压强度最小值为0.09MPa，小于设计强度值0.2MPa。JNK0+280#孔未取出完整柱状固化土芯样，无法进行无侧限抗压强度试验。依据现场验收标准，对HK0+195#孔和JNK0+280#孔再进行现场标准贯入试验。若14天标准贯入击数N 不小于4，则认为固化处理满足设计要求。

JNK0+150#、JNK0+250#、JNK0+250 左#孔固化土芯样的28d 无侧限抗压强度最小值均大于设计强度值0.2MPa，表明固化处理满足设计要求。HK0+195#孔实际固化深度比设计固化深度浅0.80m，JNK0+150#孔实际固化深度比设计固化深度深0.30m，其余受检各孔实际固化深度与设计固化深度基本相符。

2.2.2 标准贯入试验

软土路基就地固化土14 天的标准贯入试验检测结果如表5 所示，固化深度结果和固化效果如表6 所示，固化土芯样照片如图2 所示。由此可知，各孔就地固化土水泥搅拌均匀，胶结状态好，固化效果同样良好。各孔在检测深度范围内的标准贯入试验锤击数N 均大于4，表明固化处理满足设计要求。另外，各孔实际固化深度与设计固化深度基本相符。

图2 固化土芯样照片

表5 路基就地固化土14 天标准贯入试验检测结果

表6 路基就地固化土固化深度和固化效果检测结果

综合钻芯法和标准贯入试验的检测结果，为保证软土路基就地固化效果都能满足设计要求，对后续施工提出以下改进措施：①针对部分固化深度不足的问题，需确保搅拌深度超过设计固化深度不小于0.2m；②对于水泥搅拌不均匀、胶结状态较差的情况，建议相对延长软土层搅拌及喷浆时间；③后续大面积就地固化固化剂掺量确定为6%P.O42.5R 水泥+4%F 类Ⅱ级粉煤灰（原状土质量百分比），原状土性质或含水量发生较大改变时，应相应调整水胶比；④就地固化路基施工应加强资料收集，对原状土性质、含水量、搅拌时间、供浆速度等施工参数进行汇总对比，总结出一套完整成熟的动态施工工法，为今后地基固化提供施工依据及指导。

3 结语

本文依托广州市某产业园浅层软土路基就地固化项目，采用钻芯法和标准贯入试验对试验区就地固化土的固化效果进行检测和评价，主要得出以下结论：①通过28d无侧限抗压强度、标准贯入击数、固化深度、芯样照片等参数可有效综合评价就地固化土的固化效果。②对于不能钻取完整芯样的工况，可结合标准贯入试验进一步判定其就地固化效果。③为了保证全部软土路基就地固化效果满足设计，提出增加固化深度、延长软土层搅拌和喷浆时间以及采用动态施工管理的技术措施。