吹填土原位固化产生裂缝原因及解决措施

吹填土原位固化产生裂缝原因及解决措施

孙占山 郑徐扬

中交水利水电建设有限公司 浙江宁波 315000

摘要：在现代工程建设中，人们对建筑物安全性的要求越来越高。为确保工程的安全性，对每个钻孔都进行工后沉降及边坡稳定计算，严格按照试验段固化土技术参数进行复核。为充分体现固化土在实际工程中的优势，建设单位邀请专业检测部门，对整个项目的沉降进行实时检测。

关键词：吹填土;原位固化;裂缝;解决措施

引言

吹填土又名冲填土，是在航道整治和疏浚时绞吸船把原状淤泥在水中搅拌成一定比例浓度的泥浆，经过水力吹填而成的沉积土。通过吸泥管吸取的海底泥浆具有含水含盐量高、孔隙比大、压缩性强和排水固结时间长等不良工程地质特征。

1工程概况

某市堤路沿线均为吹填土，且未经过真空预压，土质含水量高、天然孔隙比大，压缩系数高，为典型的软土路基。工程进场难度大，为了加快工程进度，经过方案比选、现场施做试验段及专家论证后，拟采用吹填土原位固化的路基处理方案，吹填土厚度4.2～6.5m，吹填年限约3a，且未经过真空预压。同时吹填土以下还有3.6～5.7m厚的浅海相沉积层（淤泥质粘土）。上述土层天然孔隙比大于1、天然含水量一般在35%以上，局部区域天然含水率高达50%以上、压缩系数大、透水性差、抗剪强度低等，且均为流塑状态，地基承载力较低，其高含水率是该区域最为显著的特征，也是影响着其他性能的主要原因。该方案具体为在现状吹填土中掺入一定剂量的固化剂进行原位搅拌，固化剂与吹填土之间发生一些列的物理、化学作用，产生的胶凝水化物使松散的土颗粒胶结为一体，并不断硬化，最后形成具有一定整体强度的固化土，该固化土作为路基的承托层，还作为施工进场的通道，最后在固化土上部施做80cm路床（40cm6%石灰土+40cm8%石灰土）。

2吹填土原位固化产生裂缝的产生原因

在填筑40cm6%石灰土完成后，对左侧8m绿化带进行填土，货车满载40t左右，石灰土表面局部产生如图1（a）、（b）所示的两种裂缝形式，通过对现场裂缝的形式和受力分析发现，裂缝的滑裂方向大致分为图2（a）裂缝一剖面图和图2（b）裂缝二剖面图两种情况。

图1填筑后产生的裂缝

图2两种裂缝剖面图

通过对裂缝一剖面图分析可知，由于设计标高高于原地面标高，高于原地面标高均为附加应力，附加应力是产生沉降及滑裂的主要原因，况且绿化带一侧未与道路路基同时铺设，未起到反压护道的作用，是产生滑裂的主要原因。

通过对裂缝二剖面图分析可知，滑裂方向主要在右下方，根据受力分析，产生滑裂的主要原因是固化土层没有达到足够的强度，即未达到设计提出的7d无侧限抗压强度≥0.4MPa的要求。

3传统路基处理与固化土路基处理方案对比

根据总体发展规划，除航道、港池外，5m等深线内的海域将全部吹填成陆，目前已进入了吹填造陆的高峰期，吹填地域已由高滩涂向低滩浅海推进。由于吹填泥浆含水量高、容重小、孔隙比大、强度极低的特点，吹填后表面为流态，基本无承载能力，施工车辆无法进入场地施工。同时传统的真空预压方法在吹填后，需要经过自然沉积固结2~3a，表层形成具有一定承载力硬壳后，才能使用机械进行地基处理，而处理加固还需近1a左右时间，随着快速发展建设对土地资源的迫切需求，传统的真空预压处理吹填地基的方法，无论在技术可性行上还是工期上都满足不了快速发展的需要。

3.1打坝清淤换填

打坝清淤换填山皮土。山皮土厚度应根据现场确定,满足施工机械能够施工作业即可，然后按序施做路基路面结构。

特点：山皮土后期强度较低，工后沉降不满足规范要求且造价高。

3.2真空预压浅层换填

先真空预压，达到交工验收标准后，清淤换填山皮土作为路基承托层，然后按序施做路基路面结构层。

特点：真空预压工期较长，工期不能保证且造价高，后沉降能满足规范要求。

3.3原位固化路基

特点：

（1）避免山皮土开山炸石，保护环境。

（2）避免石料运输对现状道路的损坏。

（3）避免清淤工程量，同时避免了淤泥运输与处置。

（4）固化土后期强度高。

（5）工期较短。

（6）工后沉降能够满足要求。

（7）造价相对较低。

4吹填土原位固化产生裂缝解决措施

4.1解决方案

石灰土表面开裂的最终原因可以理解为固化土的破坏，由于现状吹填土深度为10m左右，固化土一旦破坏，固化土下层10m左右的软土无法承受附加荷载而导致石灰土开裂。处理方案如下：首先对裂缝处进行开槽，挖除石灰土及固化土，然后按照如图3所示进行处理，重新回填固化土及石灰土。由于固化土层以下为10m左右的软土，吹填土原位固化作为板体承受上部荷载，板体一旦破坏，一方面在附加应力的作用下直接产生滑裂，另一方面软土在附加应力的作用下会向上翻浆，所以为了避免破坏固化土的整体性以及防止翻浆，裂缝处理方案应避免直槽开挖。

图3裂缝开槽剖面图（单位：cm）

4.2预防措施

在设计过程中，通过理正岩土计算软件6.0PB1版进行路基边坡稳定计算，由于计算软件建立模型模拟是按照8m绿化带回填完成后计算的，绿化标高与道路设计标高大致相同，起到反压护道的作用，对阻止路基的开裂起到关键的作用。建议在道路路基的施工过程中，道路两侧绿化应与路基同步实施，起到反压护道的作用，对道路边坡的稳定起到重要作用。同时，由于是软土地基路段，道路路基两侧应避免大填大挖造成边坡的失稳。

路基沉降与稳定性观测：

（1）观测范围。全线共16个观测断面。

（2）路堤中部沉降观测方法。埋设沉降板，埋设于场地现状冲填土固化后顶面。每观测断面设置沉降板3个。

（3）地面水平位移。采用水平位移边桩测定路堤侧面地面水平位移量，并兼测地面沉降或隆起量。边桩埋在路基两侧下坡脚处、距离下坡脚6.5m处。沉降板及边桩必须在同一断面上。每观测断面边桩2~4个。

（4）路堤稳定出现异常情况，必须立即停止加载并采取果断措施；待路堤恢复稳定后方可继续填筑。判断路基可能失稳的条件：沉降速率≥1cm/（24h）或水平位移≥0.5cm/（24h）。

（5）路堤中部沉降。沉降板由钢板或钢筋混凝土底板、金属测杆和保护套管组成。底板尺寸不小于50cm×50cm×3cm，金属测杆直径42mm的热轧无缝钢管制作，每节50cm，以螺口相接；保护套管以直径60mm的聚氯乙烯硬套管制作，长度与测杆相同。

结束语

现场产生的裂缝，经过挖补后，固化土基本形成板体，可以作为路基承托层，到目前为止，该工程已经竣工通车，未发现较大的道路病害。固化土原位固化技术，该工程也是我们开始的第一个项目，一门新技术从前期的研究到最终的技术成熟需要漫长的学习与总结过程。通过现场施工的情况来看，一方面固化土是否能够得到很好的推广，固化土的施工工艺还是一个亟待解决的问题。

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