预拌液态固化土回填施工技术应用

预拌液态固化土回填施工技术应用

谷攀  ,胡军  ,裴鸿斌  ,周申斌  ,韩阳

（中国建筑第八工程局有限公司  上海  200122）

[摘  要]针对特殊部位回填困难这一问题，因此对预拌液态固化土的回填施工工艺进行了研究和运用。以天津某项目为例，通过固化土掺料配比，搅拌机械选型等研究，确定固化土施工技术，解决特殊狭窄空间回填难题。预拌液态固化土有效保障结构安全，降低资源投入并提高回填施工效率，保证了工期、质量以及经济效益和环境效益，可供相关工程施工提供参考。

[关键词]预拌固化土；固化剂；渣土；低品质固废；基槽回填

1.引言

某工程基坑采用一级放坡+钢筋混凝土钻孔灌注桩+一道水平支撑的支护形式。地下室外墙与支护桩间距为1600mm，肥槽深度4.9m。采用传统土方回填方式，存在肥槽分层回填步骤多、狭窄区域难压实、工期占用时间长、回填土密实度无法满足要求等施工难点，后期易发生地面道路或铺装下沉，遗留质量隐患且增加修复成本。计划本工程地下室肥槽局部区域预拌液态固化土技术，即采用工程废弃土通过加入不同掺量水泥、水、固化剂，搅拌均匀使其具有一定的流动性和自密实性，泵送至浇筑到回填部位，固化后达到一定强度，保证回填土密实稳定，解决基坑回填困难，密实度不易保证的问题，实现变废为宝、弃土利用、节能环保的目的。

2.作用机理分析

预拌固化土作为一种质量可控的低强度岩土工程材料[1-2]，可用于回填在地下室外墙与支护结构、桥头引道、涵洞四周、重要结构物等狭小位置，以及回填质量要求高的部位回填。预拌液态固化土施工工艺主要依靠胶凝材料与土发生物化反应，在此阐明主要胶凝材料的作用机理。

2.1水泥

土和水泥水化物之间的物理化学反应是以物理吸附和化学附着的相互作用的形式产生的，并且不可逆地吸收水泥水解作用的个别产物。首先是与水泥熟料矿物水解时所分解出的氢氧化钙发生物理化学作用。主要发生水泥的凝结和硬化，但这些反应过程是比较缓慢的，当土中含有大量粗砂颗粒时，在很长的过程中，石英砂粒表面才能与水泥水化产物发生作用[3-4]。一般条件下，粘砂土和粉细砂就与氢氧化钙，起强烈化学作用，并在固化土和矿物颗粒之间的接触表面上形成含水化合物，随着结晶的长大与土颗粒相搭接，形成空间网络结构，这增加了固化土的强度。

2.1粉煤灰

粉煤灰中有大量的SiO2及Al2O3，在潮湿环境中于Ca(OH)2等碱性物质发生化学反应，生成水化硅酸钙、水铝化酸钙等胶凝物质，对固化土能起到增强作用且堵塞其中的毛细孔，增加固化土的密实度。粉煤灰中粒径很小的微珠与碎屑，在水泥石中可以相当于未水化的水泥颗粒，极细小的微珠能明显地改善和增强混凝土及制品的结构强度，提高均质性和致密性。粉煤灰中含有70%以上的玻璃微珠，粒形完整，表面光滑，质地致密，促进初期水泥水化的解絮作用，改变固化土的流变性质、初始结构以及硬化后的多种性能，尤其是泵送固化土能起到良好的润滑作用[5]。

3 施工工艺流程

3.1 工艺流程

渣土筛分细化→循环钻机制浆→泵送至搅拌桶→加入固化剂 →搅拌装置搅拌→输入至储浆池→回填部位.

3.2施工准备

施工前应进行场地平整，水电布置。循环钻机、搅拌罐、泥浆泵的生产能力和设备性能提前检查，应满足连续作业要求。搅拌设备应具备固化剂、水及土等材料的配料和计量功能。将基底表面的杂物处理完毕，对原土进行压实，要求平整干净。如有淤泥、积水应清除、晾干，局部有软弱土层或孔洞，应及时挖除。

3.3 原土造浆

1、利用反循环钻机开挖一个直径深度2m左右，面积大约10m2的搅拌坑，方便随时注入清水或者加入原状土，原状土可由铲车或者挖掘机运输至搅拌坑，搅拌过程随时测定测试泥浆比重。

2、制备好的泥浆，保证泥浆比重≥1.3，根据比重以及质量，调整水与膨润土的添加量。利用泥浆泵将搅拌好的泥浆引入搅拌罐中，可设置多个水泥搅拌罐，并用三通阀门控制，可提高固化土搅拌效率，同时按照不同配比加入水泥等添加剂，搅拌均匀即可。液态固化土现场搅拌。加入一定比例的固化剂，机械强力搅拌3分钟后直接泵送浇筑到指定位置，从固化剂加入泥浆到泵送完毕，总时间控制在四个小时内，或者自流到储浆池中保持匀速搅拌，待满足条件后，再泵送至回填部位。

4.质量控制

4.1 加工质量控制

液态固化土的加工有以下材料要求：（1）土样应进行颗粒级配、天然含水率、液限、塑限等性能的试验，以了解土质的基本情况，并对土样进行工程分类。有特殊要求时，可增加土样其它相关性能的试验。（2）水泥土拌制宜采用强度等级32.5以上的普通硅酸盐水泥，有抗侵蚀性要求时，宜采用抗硫酸盐水泥。水泥质量应符合现行国家标准要求。（3）配制水泥浆用水宜用饮用水。采用其它水源时，应经有机质含量、pH值等方面性能检验合格后方可使用。

4.2 成品储存

利用高差或者泥浆泵将搅拌好的液态固化土，引入储浆池，泥浆池尺寸根据场地大小布置，原则为：大小适宜、位置合理。储浆池可以储存液态固化土，也可直接通过泥浆泵送至目的地。控制成品液态固化土的比重在2.0以内，不离析、不分层。制备好的成品固化土，泥浆比重不小于1.7，根据比重以及质量，调整水与固化剂的添加量。

浇注时，固化土自由倾落高度一般不宜超过2m。固化土搅拌至浇筑完成时间不应超过4小时，宜采用分层分块方式进行浇筑，浇筑作业应对称进行，浇筑高差不宜大于1m。首次浇筑不宜超过0.5m。在浇注过程中应保证每个浇注层基本水平进行，防止侧向应力过大，破坏防水层。若施工间歇时间较长，已浇筑的固化土已经硬化，则浇筑新固化土前，应清除接缝表面影响新老固化土结合的松散砂石、建筑垃圾、油污等，用清水冲洗干净表面不得有积水。

4.3 泵送质量控制

成品液态固化土泵送困难，水泥浆水灰比较低时（水泥浆较稠），可以通过适当调整泵送距离，设置泥浆中转坑或者IBC中型散装容器进行转运。

液态固化土的质量控制指标为泥浆比重、固化剂掺量，根据前期配合比试验，一般回填区域固化剂掺量不低于100kg/m3。液态固化土28天强度，设计要求不低于0.4兆帕。

4.4 成品保护

浇筑完成的固化土应及时覆水或覆盖洒水保湿养护，中雨以下不影响液态固化土浇筑施工。液态固化土的化学反应在4个小时内已完成，1天后已经有一定的强度，在留有安全系数的情况下，液态固化土3d 强度已经很可观，所以1天后即可浇筑上层，且对下层养护更有利。浇筑后出现泥浆不固结的情况后，可以再加入一定量的固化剂，进行震动搅拌，保证强度达到设计要求的回填土强度。新老液态固化土结合处应加强养护，养护期间应保持湿润。

5.环境效益

该施工方法涉及范围较广，可应用于狭小场地以及有特殊要求的回填施工。根据当地工程的场地条件、土质条件、环保形势、劳动力情况，选取该回填做法。该施工方法能够有效地保证结构安全、减少资源投入，提高回填施工效率。在当今社会环境，节能减排、绿色环保为发展趋势，该液态固化土制备储存泵送一体化施工方法，可以在类似工程项目中进行大面推广。

6.结语

本文针预拌液态固化土的施工技术进行了分析和研究，主要得出结论：

（1）预拌液态固化土相较以填埋处理更加环保，有利于周边环境的保护，特别适用于肥槽回填存在工作面狭窄等问题。

（2）为避免回填时固化土对结构主体造成压力，固化土回填施工时应严格执行留茬规定，固化土达到终凝后方可进行下一步施工。

（3）预拌液态固化土施工可节约人力、物力成本，为节能环保地处理渣土提供支持。

参考文献：

[1]吴良良.PRC剧院坑中坑狭窄肥槽回填预拌流态固化土施工技术[J].建筑技术,2022(05):585-586.

[2]周永祥，王继忠.预拌固化土的原理及工程应用前景[J].新型建筑材料,2019,(10):117-120.

[3]李建东,张延杰,王旭等.新型固化剂加固膨胀土研究现状及展望[J].材料导报,2023,37(05):90-100.

[4]孟凡伦.高含水率盾构废弃泥浆固化及强度特性研究[J].城市轨道交通研究,2023,26(03):152-159.

[5]任超,杨春,镡兰宇等.浅谈预拌流态固化土在某项目中的运用[J].城市建设理论研究(电子版),2022,No.419(29):82-84.

作者简介：

谷攀，单位：中国建筑第八工程局有限公司，职称：工程师，联系电话：15536037029，单位地址：天津市滨海新区滨河路2599号，邮编：300450，电子邮箱：gonpzero@163.com。