灘涂地區(qū)軟土就地固化技術(shù)

沈 政， 陳 龍*， 陳永輝， 曾昭宇， 劉 斌

(1.河海大學(xué)， 巖石力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 南京 210098； 2.廣東省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院， 廣州 510507； 3.深圳市市政工程總公司， 深圳 518000)

隨著沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路工程中遇到的灘涂軟土路基越來(lái)越多。灘涂區(qū)軟土天然含水率高于液限，孔隙比大，壓縮性高，強(qiáng)度極低且常處于流動(dòng)狀態(tài)，導(dǎo)致該種類型路基無(wú)法形成穩(wěn)定的施工平臺(tái)，后續(xù)工程的推進(jìn)極其困難。如何有效改善軟土的力學(xué)性質(zhì)，保證其承載力是軟土路基處理的關(guān)鍵。目前灘涂地區(qū)軟土比較常見(jiàn)的處理方式為排水預(yù)壓以及換填。但排水預(yù)壓法的處理時(shí)間長(zhǎng)且處理后承載力不高，難以滿足緊張工期工程的需求。換填法會(huì)產(chǎn)生大量廢土，對(duì)土壤資源的浪費(fèi)嚴(yán)重，甚至對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞，常會(huì)選擇使用固化劑等對(duì)土體進(jìn)行固化處理使其能夠達(dá)到使用的目的。

目前中國(guó)針對(duì)軟土的固化技術(shù)已經(jīng)有了一定的研究。謝珂等[1]開展了疏浚淤泥的脫水固化試驗(yàn)，分別對(duì)固化土的含水量、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度等展開研究，結(jié)果表明固化齡期越長(zhǎng)、水泥含量越高，固化土的含水率就越低；程福周等[2]研究了水泥、生石灰以及粉煤灰作為固化材料時(shí)固化土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度以及含水率，發(fā)現(xiàn)固化土強(qiáng)度隨齡期的增加而增加，并且給出了相同固化材料下固化淤泥的最佳配比組合；程倫旭等[3]通過(guò)響應(yīng)面實(shí)驗(yàn)給出了灘涂軟土固化早期強(qiáng)度的最優(yōu)方案，同時(shí)建立了模型對(duì)此最優(yōu)配方下的淤泥固化早期強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)；Kolias等[4]用水泥和粉煤灰作為固化劑加固土壤時(shí)，認(rèn)為固化土的強(qiáng)度隨固化劑摻量的增加而增加；賈守福等[5]研究了灘涂軟基原位固化技術(shù)的工藝流程；劉佳鈺等[6]對(duì)原位固化技術(shù)處理的深厚淤泥軟基的沉降變形以及下臥承載力展開分析，通過(guò)理論計(jì)算以及數(shù)值模擬驗(yàn)證了原位就地固化技術(shù)的可行性。以上研究多集中于固化軟土的理論研究，缺乏相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證，且研究結(jié)果少有涉及固化軟土的承載計(jì)算。

為此，提出一種能夠在原位土體上快速形成硬殼層的就地固化技術(shù)，并依托廣東牛田洋快速道工程，研究了實(shí)際工程中固化軟土含水率、強(qiáng)度及承載力的變化規(guī)律，以期為灘涂地區(qū)軟土的就地固化技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 工程概況

1.1 工程地質(zhì)情況

試驗(yàn)依托廣東牛田洋快速道工程，工程沿線軟土分布廣，主要為淤泥、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)砂層，各土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。道路建設(shè)范圍內(nèi)存在大量的魚塘、荷花塘等灘涂路段，給施工造成了較大的困難。

表1 地基土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

1.2 現(xiàn)場(chǎng)配合比設(shè)計(jì)

經(jīng)綜合比較，對(duì)于排水板預(yù)壓、攪拌樁復(fù)合地基路段，就地固化深度取1 m；對(duì)于錘擊法施工的管樁復(fù)合地基路段，就地固化深度取1.5 m；對(duì)于靜壓法施工的管樁復(fù)合地基路段，就地固化深度取3 m；對(duì)于橋下施工便道采用就地固化的情況，考慮運(yùn)輸混凝土的罐車重量較重，固化深度采用3 m。固化混合料配比(均為質(zhì)量比)暫按水泥摻量5%，粉煤灰2%。設(shè)計(jì)要求28 d靜力觸探錐尖阻力試驗(yàn)值不小于1 MPa，28 d載荷板承載力130 kPa。通過(guò)試驗(yàn)段明確該配比符合設(shè)計(jì)要求后，即按照該配合比指導(dǎo)大規(guī)模施工。

工程區(qū)域范圍內(nèi)存在含水率不一致的3個(gè)試驗(yàn)段，如表2所示，A段的平均含水率為89.01%，B段的含水率為116.98%，C段的含水率為139.42%，含水率逐漸增加。在試驗(yàn)中針對(duì)該3個(gè)試驗(yàn)段分別采用3%水泥+2%粉煤灰、4%水泥+2%粉煤灰、5%水泥+2%粉煤灰的配比進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。每個(gè)試驗(yàn)段中分別選擇1、1.5、3 m的固化深度。將3個(gè)試驗(yàn)段的土體參照表2的配比方案進(jìn)行室內(nèi)配比試驗(yàn)，并測(cè)得不同固化土的黏聚力c、內(nèi)摩擦角φ和重度γ，如表3所示。

表2 試驗(yàn)段土樣的原狀含水率

表3 固化土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

1.3 灘涂地區(qū)軟土就地固化技術(shù)

依托工程途經(jīng)多處灘涂，通道內(nèi)軟土分布范圍廣泛，此類軟土路基表面幾乎沒(méi)有持力層，施工機(jī)械難以進(jìn)入場(chǎng)地，借助就地固化技術(shù)可以快速在路基表面形成硬殼層，為施工機(jī)械的通行及后續(xù)的工程施工提供穩(wěn)定的平臺(tái)。

就地固化技術(shù)是一種使用石灰、水泥、工業(yè)廢料以及其他添加劑等固化材料對(duì)地基土進(jìn)行原位改良處理，使其一定深度范圍內(nèi)的軟土固化形成較高強(qiáng)度的土體，以滿足使用要求的方法[7]。如圖1所示，常規(guī)就地固化設(shè)備主要包括強(qiáng)力攪拌頭、自動(dòng)定量供料系統(tǒng)、壓力給料機(jī)和挖機(jī)組成。在依托工程路段，普通挖機(jī)很難行走，極容易陷入泥塘之中，因此該工程中采用浮箱挖機(jī)來(lái)進(jìn)行移動(dòng)和強(qiáng)力攪拌頭動(dòng)力的輸出，如圖2所示。固化施工時(shí)，固化劑為漿劑，水灰比為1∶1，通過(guò)強(qiáng)力攪拌頭的噴頭噴射出與土體混合。

圖1 ALLU強(qiáng)力攪拌設(shè)備Fig.1 ALLU strong stirring device

圖2 灘涂地區(qū)就地固化處理Fig.2 In-situ solidification in tidal flat area

灘涂地區(qū)的就地固化包含步驟有：①場(chǎng)地前準(zhǔn)備：主要包括路基表面的排水以及表層石塊等雜物的清理；②組裝設(shè)備進(jìn)場(chǎng)：將供料系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備進(jìn)行組裝；③原位土就地處理：用石灰粉對(duì)固化區(qū)域按5 m×6 m的區(qū)塊進(jìn)行劃分，之后通過(guò)浮箱挖機(jī)驅(qū)動(dòng)強(qiáng)力攪拌頭將固化劑與原位土攪拌混合，同時(shí)利用自動(dòng)定量供料系統(tǒng)控制處理過(guò)程中的固化劑用量，最后用攪拌頭再次對(duì)整個(gè)固化區(qū)域松翻的土體表面攪拌；④預(yù)壓：攪拌完成后，對(duì)表面進(jìn)行整平，在鋪一層塑料布，用50 cm高的棄土在壓實(shí)區(qū)域進(jìn)行預(yù)壓，預(yù)壓時(shí)間為3 d。

2 固化土體含水率變化規(guī)律研究

2.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用烘干法測(cè)量各土樣的含水率。由于試樣均為淤泥土，有機(jī)質(zhì)含量大于5%，為防止有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生額外的水，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，烘干時(shí)溫度設(shè)定為70 ℃，烘干時(shí)間13 h。取土?xí)r間均為午后3～4 h，試驗(yàn)時(shí)取各區(qū)域土樣的平均含水率作為該區(qū)域含水率的值。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.2.1 不同深度固化土含水率變化情況

在試驗(yàn)A段取土進(jìn)行含水率試驗(yàn)，用洛陽(yáng)鏟在選定位置取地下20、50、80 cm深度處土樣，分別測(cè)其平均含水率。固化施工3 d、7 d后，在原取土位置半徑0.5 m范圍內(nèi)重復(fù)上述取土過(guò)程，進(jìn)行測(cè)含水率試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，固化3 d后土樣含水率顯著降低，20 cm深度處的含水率由80.98%降低至56.85%，50 cm深度處含水率由52.16%降低至33.93%，80 cm深度處含水率由56.11%降低至43.72%。其后隨著固化時(shí)間的增加，含水率降低較少，與3 d時(shí)間含水率變化量相比，20 cm 深度處3～7 d的含水率變化量由24.13%降低至1.92%，50 cm深度處含水率變化量由18.23%降低至2.41%，80 cm深度處含水率變化量由12.39%降低至2.26%。結(jié)果表明，土體固化過(guò)程中前3 d的含水率降低最明顯，但隨著時(shí)間的延長(zhǎng)其降低幅度逐漸變小。

圖3 不同深度處土壤含水率變化Fig.3 Changes of soil water content at different depths

2.2.2 不同時(shí)間固化土含水率變化情況

在不同固化齡期的試驗(yàn)B段20 cm深度處取土進(jìn)行含水率試驗(yàn)，固化后3、7、10、14、20、28 d的固化土含水率變化規(guī)律如圖4所示。從圖4可以看出，固化3 d后的土體含水率由115.14%降低至61.67%，固化土的含水量變化量3 d時(shí)為53.47%，7 d時(shí)為3.43%，10 d時(shí)為-0.31%，14 d時(shí)為1.22%，20 d時(shí)為5.52%，28 d時(shí)為0.49%。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，水泥的水化速度逐漸變慢，水化反應(yīng)消耗的水也逐漸減少，固化土的含水率變化量逐漸減小。固化3 d后地基土的含水率顯著降低，這是由于水泥的水化反應(yīng)消耗了土壤中大量的水分。固化20 d后，水泥的水化反應(yīng)基本結(jié)束，固化土含水率基本不變。

圖4 不同齡期固化土含水率隨時(shí)間變化規(guī)律Fig.4 Regulation of moisture content of solidified soil at different ages changing with time

2.2.3 固化劑配比對(duì)固化土含水率的影響

在試驗(yàn)段A(3%水泥+2%粉煤灰)、B(4%水泥+2%粉煤灰)、C(5%水泥+2%粉煤灰)3區(qū)域分別取土，控制固化時(shí)間為14 d，取土深度為20 cm，每個(gè)區(qū)域取土3組，測(cè)其平均含水率。土壤固化14 d后不同固化劑配比下的土壤含水率如圖5所示，固化劑中水泥含量越高，固化后土壤的含水率越低。原因在于固化土中水泥含量越多，水化反應(yīng)越充分，水化反應(yīng)消耗的水就更多。

圖5 固化14 d不同配比固化劑對(duì)土壤含水率的影響Fig.5 Effect of curing agent with different ratio on soil moisture content after 14 days of curing

3 靜力觸探試驗(yàn)

工程采用履帶式靜力觸探車進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)。由于靜力觸探試驗(yàn)的貫入速率較快，因此可以作為測(cè)量地基土不排水抗剪強(qiáng)度的一種方法。經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)和研究，探頭錐尖阻力與土壤的不排水抗剪強(qiáng)度呈現(xiàn)確定的函數(shù)關(guān)系，因而可以用靜力觸探試驗(yàn)的錐尖阻力來(lái)表征地基土不排水抗剪強(qiáng)度。分別對(duì)A(3%水泥+2%粉煤灰)、B(4%水泥+2%粉煤灰)、C(5%水泥+2%粉煤灰)3個(gè)試驗(yàn)段的固化土進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)14 d靜力觸探錐尖阻力試驗(yàn)值不小于0.8 MPa或28 d錐尖阻力試驗(yàn)值不小于1 MPa時(shí)認(rèn)為地基土的強(qiáng)度符合要求。取固化28 d靜力觸探錐尖阻力試驗(yàn)值不小于1 MPa作為強(qiáng)度指標(biāo)，其試驗(yàn)結(jié)果如圖6所示，固化劑配比為3%水泥+2%粉煤灰(試驗(yàn)A段)且固化深度為1 m時(shí)土樣的強(qiáng)度不符合要求，其他配比的固化土基本都能滿足要求，因而在適當(dāng)?shù)呐浜媳纫约疤幚砩疃认拢偷毓袒夹g(shù)處理的灘涂軟土符合強(qiáng)度要求。此外，地下3 m的土層的密實(shí)度大于其上土層的密實(shí)度，其測(cè)出的強(qiáng)度普遍更大。當(dāng)固化劑配比為5%水泥+2%粉煤灰(試驗(yàn)C段)時(shí)，強(qiáng)度突變嚴(yán)重，部分點(diǎn)位上部土層強(qiáng)度遠(yuǎn)大于下部土層強(qiáng)度，主要原因是固化時(shí)攪拌不均勻，導(dǎo)致上部土層固化漿劑含量更高，從而測(cè)出的強(qiáng)度更大。

圖6 28 d各試驗(yàn)段靜力觸探結(jié)果Fig.6 Static contact result of each test section of 28 days

為了比較相同固化深度，相同固化時(shí)間，不同配合比條件下固化土強(qiáng)度的差異，在A、B、C試驗(yàn)段固化時(shí)間為28 d時(shí)開展試驗(yàn)，繪制不同配合比條件下的錐尖阻力圖如圖7所示，在固化深度，固化時(shí)間相同的條件下，固化土中水泥含量越高，固化土的強(qiáng)度越大，這與Kolias等[4]用水泥和粉煤灰作為固化劑加固土壤時(shí)得出的結(jié)論一致。其次，固化漿劑拌和的均勻程度對(duì)固化土強(qiáng)度影響明顯，當(dāng)固化深度為1 m時(shí)，隨著固化劑中水泥摻量的增加，固化土的強(qiáng)度增加顯著，當(dāng)固化深度為1.5 m及3 m時(shí)，固化土強(qiáng)度增長(zhǎng)隨水泥摻量增加變化不大。這是因?yàn)楣袒疃容^淺時(shí)，施工拌和比較容易，漿劑與土壤的拌和均勻度高，強(qiáng)度增長(zhǎng)就顯著，固化深度高時(shí)，難以充分拌和，均勻度不高，強(qiáng)度增長(zhǎng)不明顯。

圖7 28 d相同試驗(yàn)深度下不同配合比固化土錐尖阻力Fig.7 Cone tip resistance of solidified soil with different mix ratios at the same test depth for 28 days

為了比較同種配合比，相同固化深度的情況下，固化土強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，在A、B、C試驗(yàn)段固化土各取一點(diǎn)，繪制錐尖阻力與固化時(shí)間的關(guān)系曲線(圖8)。由圖8可知，隨著固化后時(shí)間的變長(zhǎng)，固化土強(qiáng)度逐漸增加，但仍存在強(qiáng)度突變的情況，且部分點(diǎn)位強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。主要原因在于取土位置的偏差，這也反映出同一深度處固化土強(qiáng)度差異明顯，固化時(shí)固化漿劑的含量差異明顯。試驗(yàn)中絕大多數(shù)點(diǎn)位強(qiáng)度都能達(dá)到要求，甚至強(qiáng)度偏高，這說(shuō)明就地固化技術(shù)改良軟土的效果顯著，但受限于拌和均勻程度的影響，使得土體強(qiáng)度分布稍顯復(fù)雜。

圖8 不同試驗(yàn)段錐尖阻力隨固化天數(shù)變化Fig.8 The variation of cone tip resistance in different test sections with curing days

4 固化土承載特性研究

4.1 靜載荷試驗(yàn)結(jié)果分析

本工程采用靜載荷試驗(yàn)法測(cè)量固化土的承載力。試驗(yàn)時(shí)采用面積為1 m2的方形鋼板作為承壓板，最大試驗(yàn)荷載(即壓強(qiáng))為260 kN(部分點(diǎn)位最大荷載為480 kN)，分8級(jí)加載，每150 min加一級(jí)，以確保荷載沉降的穩(wěn)定。根據(jù)荷載(P)和相應(yīng)的沉降(s)繪制修正的P-s曲線，在修正的P-s曲線上取s/b′=0.015(b′為承壓板寬度，本次試驗(yàn)為1 m，即沉降量為15 mm對(duì)應(yīng)的荷載)相對(duì)應(yīng)的荷載作為地基土的承載力特征值，且其值不大于最大加載量的1/2。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，28 d載荷板承載力特征值為130 kPa時(shí)符合要求，試驗(yàn)得到的各測(cè)點(diǎn)承載力特征值如表4所示，破壞點(diǎn)位的P-s曲線如圖9所示。

圖9 不同測(cè)點(diǎn)在A段固化1、1.5 m的P-s曲線Fig.9 The P-s curves of 1，1.5 m were solidified at different measuring points in section A

由表4可知，試驗(yàn)A段，固化深度為1 m時(shí)，均不符合承載力要求，固化深處1.5 m處，一處點(diǎn)位不符合承載力要求，考慮施工、土層性質(zhì)復(fù)雜等因素，認(rèn)為試驗(yàn)A段固化1.5 m時(shí)承載力能夠達(dá)到試驗(yàn)要求。其余試驗(yàn)段在不同固化深度下承載力均能滿足要求，可見(jiàn)本工程采用固化劑配比：5%水泥+2%粉煤灰，足夠滿足地基承載力需求。

表4 載荷試驗(yàn)得出的各測(cè)點(diǎn)承載力特征值

4.2 固化土的極限承載力預(yù)測(cè)

由于靜載荷試驗(yàn)中荷載未能做到極限值，為了更好了解固化土的承載能力，采用Origin軟件的指數(shù)曲線模型[8]來(lái)預(yù)測(cè)固化土的極限承載力。擬合方程為

P=P0-ae-s/b

(1)

式(1)中：P0為固化土所能承受的最大荷載，kN；a、b為模型參數(shù)；P為荷載，kN。采用該模型對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，得出的相關(guān)系數(shù)的平方R2均能達(dá)到0.99，因而采用該模型擬合固化土的P-s曲線是合理的。

最大曲率點(diǎn)是指數(shù)函數(shù)上的特征點(diǎn)。趙春風(fēng)等[9]用最大曲率點(diǎn)的坐標(biāo)值來(lái)預(yù)估極限承載力，發(fā)現(xiàn)極限承載力的預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的誤差僅為2.9%，因而可以采用這一特征點(diǎn)來(lái)預(yù)估地基極限承載力。取擬合曲線上最大曲率點(diǎn)對(duì)應(yīng)的函數(shù)值作為固化土的極限承載力。曲率公式為

(2)

對(duì)式(1)進(jìn)行求導(dǎo)并代入式(2)可得

(3)

求曲率k的最大值，得到的最大曲率點(diǎn)的荷載為

(4)

繪制各試驗(yàn)點(diǎn)極限承載力預(yù)測(cè)值如圖10所示。固化28 d后，試驗(yàn)A段固化1 m處的5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)及固化1.5 m處的一個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)極限承載力明顯低于其他試驗(yàn)點(diǎn)，這與載荷試驗(yàn)得到的結(jié)論相一致，即3%水泥+2%粉煤灰的配比下，固化深度為1 m時(shí)，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。其次，其余試驗(yàn)點(diǎn)由于固化施工時(shí)固化漿劑拌和均勻程度的差異，相同試驗(yàn)段相同固化深度下，預(yù)測(cè)的極限承載力相差較大，存在承載力突變的情況，但承載力仍然符合設(shè)計(jì)要求?？紤]到這一情況，設(shè)計(jì)配合比時(shí)，應(yīng)稍微提高固化劑中的水泥含量，避免因施工攪拌不足導(dǎo)致承載力不符合要求。將各試驗(yàn)段不同固化深度的試驗(yàn)點(diǎn)極限承載力取平均值，得到各試驗(yàn)段不同固化深度下的極限承載力預(yù)測(cè)值(表5)。

圖10 各試驗(yàn)點(diǎn)極限承載力預(yù)測(cè)值Fig.10 The predicted ultimate bearing capacity of each test point

表5 各試驗(yàn)段不同固化深度極限承載力預(yù)測(cè)值

由表5可知，各試驗(yàn)段的極限承載力總體表現(xiàn)為固化深度越深，承載力越大。但部分?jǐn)?shù)據(jù)并未呈現(xiàn)為水泥含量越高，承載力越大的規(guī)律，排除施工的因素，主要原因在于各試驗(yàn)段初始含水率的差異。本次試驗(yàn)中，試驗(yàn)C段初始含水率為139.42%，遠(yuǎn)高于試驗(yàn)B段的116.98%，因而試驗(yàn)C段即使固化劑中水泥含量更高，但相同固化深度下其承載力依然可能小于試驗(yàn)B段，這與文獻(xiàn)[1]提出的固化淤泥的強(qiáng)度隨初始含水率的增加呈乘冪形式降低相符合。

4.3 固化土承載力計(jì)算方法研究

采用規(guī)范方法對(duì)承載力進(jìn)行計(jì)算校核，確定就地固化硬殼層表面承載力的計(jì)算是合理的。規(guī)范方法主要內(nèi)容如下：根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50007—2011)[10]，根據(jù)土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)確定固化層表面承載力特征值，其表達(dá)式為

fsk=Mbγbw+Mdγmd+Mcck

(5)

式(5)中：Mb、Md、Mc為承載力系數(shù)，是φ的函數(shù)；γ為基礎(chǔ)底面以下土的重度，kN/m3，地下水位以下取浮重度；γm為基礎(chǔ)底面以上土的加權(quán)平均重度，kN/m3，地下水位以下取浮重度；bw為固化土層底面寬度，m。當(dāng)bw<3 m時(shí)取bw=3 m計(jì)算，但當(dāng)bw>6 m時(shí)只取bw=6 m計(jì)算；d為固化土層深度，m；ck、φk分別為基礎(chǔ)下二倍固化深度范圍內(nèi)土壤黏聚力加權(quán)平均值及內(nèi)摩擦角的加權(quán)平均值。

根據(jù)規(guī)范算得各試驗(yàn)段各點(diǎn)承載力如表6所示。取表5中擬合的極限承載力的1/2作為固化土承載力特征值，對(duì)比表6可知：當(dāng)固化劑配比為3%水泥+2%粉煤灰時(shí)，通過(guò)規(guī)范計(jì)算的承載力大于擬合得出的承載力，誤差分別為52.78%、26.11%及12.26%，但隨著固化深度的增大，誤差逐漸減小。當(dāng)固化劑中水泥含量大于3%時(shí)，通過(guò)規(guī)范計(jì)算的承載力小于擬合得出的承載力，4%水泥+2%粉煤灰配比下的誤差分別為18.32%、12.3%、21.75%；5%水泥+2%粉煤灰配比下的誤差分別為21.8%、22.96%、5.36%。因而，當(dāng)固化劑中水泥含量大于3%時(shí)，通過(guò)規(guī)范計(jì)算的固化地基承載力偏小，具有足夠的安全儲(chǔ)備[11-15]，且考慮到固化施工后土體的強(qiáng)度差異以及灘涂地區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)條件，采用規(guī)范法校核固化地基的承載力是合理的[16-18]。

表6 規(guī)范計(jì)算的試驗(yàn)段不同固化深度的地基承載力

5 結(jié)論

(1)針對(duì)工程中地基含水率高，承載力低，幾乎沒(méi)有持力層的情況，提出了采用浮式挖掘機(jī)進(jìn)行灘涂地區(qū)固化的軟土地基處理技術(shù)，形成了灘涂地區(qū)快速形成道路應(yīng)用技術(shù)研究。

(2)固化土的含水率在3 d內(nèi)顯著降低，3 d后含水率變化幅度逐漸變小，20 d后固化土含水率基本不變，水泥水化反應(yīng)基本結(jié)束，固化土土體強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。

(3)固化劑中水泥含量越高，固化土的含水率就越低，測(cè)出的錐尖阻力也更大。適當(dāng)增加固化劑中的水泥含量能夠有效降低土壤的含水率，提高土壤強(qiáng)度。

(4)采用指數(shù)曲線模型擬合了靜載荷試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果并將其與規(guī)范計(jì)算方法進(jìn)行對(duì)比。當(dāng)固化劑中水泥含量大于3%時(shí)，規(guī)范計(jì)算方法具有合理性。

(5)對(duì)于3%水泥+2%粉煤灰的配合比路段，固化深度為1 m時(shí)不能滿足承載力要求。建議工程中采用5%水泥+2%粉煤灰的固化劑配合比方案進(jìn)行土體固化。