利用磷石膏加固软土地基的工程实例

第３３卷（２ＯＯ２年）第３期　Ｖ０ｌ　３３　Ｎｏ．３　建　筑　技　术　ｌ７ｌ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　利用磷石膏加固软土地基的工程实例　刘毅　黄新　摘要：工程实践表明．与单纯用水泥加固相比，用磷石膏与水泥配合加固软土地基可大幅度提高加固土强　度．且拓宽了水泥加固技术适用的土质条件范围，技术、经济和环境效益显著。对不同的土质，磷石膏的增强效果差　异很大。在多土层地基施工时，应注意固化剂配台比对各土层的适用性。采用正确的加固土强度试验方法才能得到　对礴石膏增强效果的正确评价。　关ｔ词：磷石膏；水泥；地基加固　中围分类号：ＴＵ　４７１．８　文献标识码：Ｂ　Ｓ０皿文章编号：１０００—４７２６（２００２）０３—０１７１—０３　ＴＩｏＮ　ＷＩＴＩ－Ｉ　Ｐｌ田　弹Ｈｏ砌ＵＳ　ＧＹＰ囵Ⅲ　ＣＡＳＥ　ｒ【ⅢＹ　０Ｆ　Ｓｏ丌鄙　ＢⅡ　ＵＵ　Ｙｉ　ＨＵＡＮＧ　Ｘｉｎ　Ａｂ曲ｒａ吐：Ｅｎｇａ￣ｅｆｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｐｒｏｖｅｄ吐ｌａｔ：ｔｈｅ　ｆｌｌＡ￣ｎｇｔｈ　ｏｆ　ｓｔａｂｉ　ｏｉｓｌ　ｓｔａｈｉｌｌｚｄ　ｂｏｙ　ｃｔｍｌｅｎｔ　ｗｉｔｈ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ　ｇｙ￣ｓｌＪｍ　ｉｔｓ　ｍｕｃｈ　ｈｉｇｈｅｒ　ｔｈａｎ　ｂｙ　ｃｅｍｅｎｔ　ｏｎｌｙ　Ｉｔ　ｂｒｏａｄｅｎｓ　ｔｈｅ　ｓｃｏｐｅ　ｏｆ　ｓｏｉｌ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｔｏ　ｂｅ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ａｎｄ　ｂｒｉｎｇｓ　ｍａｄ【址　ｔｏｅｈｎｉｃａ］，ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ａｎｄ　ｅｎｖｌｔｏｎｍｅｎｔａｌ　ｂｅｎｅｆｉｔｓ．Ｔｈｅ　ｓａｅｎｇｔｅｎｉｂｎｇ　ｅｆｆｃｔｅ　ｔｏ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｓｏｉｌ　ｂｙ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ　ｇｙｐｓｕｍ　ｉｓ　ｄｉｆ－　ｆｅｒｅｎｔ．８０　ｔｈｅ　ｒａｉｔｏ　ｏｆ　ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒｓ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ａｄｊｕｓｔｄ　ｗｈｅｎ　ａｐｐｌｅｉｄ　ｔｅｏ　ｍｕｌｔｉ—ｌａｙｅｒ　ｓｏｉｌ．Ｃｏｒｒｅｃｔ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｔｏ　ｓａｃｎｇｔｅｎｂｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｏｂ￣ｌｅｄ　ｉｆ．ａｎｄ　ｏｎｌｙ　ｉｆ．ｐｒｏｐｅｒ　ｔｅｓｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｓｐｂｅｒｏｔ￣ｓ　ｓＬｍ；ｏｅＩｎｅｍ；ｓｏｉｌ　ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　利用工业废渣磷石膏与水泥配合加固软土地基．　其加固土强度可比纯用水泥加固成倍提高，且可节省　每罐拌固化剂干料０．２２５ｔ，水灰比０．６，每罐固化剂浆液　泵出时间４ｍｉｎ。根据工程经验和实际施工的可能性，确　定ｂ１土层采用两次慢挡喷浆提升（喷浆４ｍｉｎ／ｍ），ｂ２土　层采用一慢一快喷浆提升（喷浆３／ｌ￣ｎ／ｍ），ａ土层采用　一大量水泥、降低固化剂成本，减少废渣磷石膏对环境　的污染“　。　。本文通过工程实例，讨论磷石膏加固地　基的技术效果、施工工艺的确定方法和加固土配方试　次慢挡喷浆提升（喷浆２ｍｉｎ／ｍ）。ｂｌ、ｂ２和ａ土的重　验的试验方法等问题。　１梅山上怡新村地基加固工程　梅山上恰新村场地表层为新填土（ａ），其下主要土　层为饱和、流塑、高压缩性、富含有机质的湖相沉积的　泥炭质土（ｂ１）和淤泥质粉质粘土（ｂ２）。土层物理力学　性能指标见表１。由于天然地基承载力不能满足设计　要求，决定采用水泥搅拌桩复合地基，设计要求搅拌　桩加固土强度为９００ｋＰａ。　衰１主要土层的鞠理力学性能指标　土层　名称　ｂｌ　ｈ２　度分别为１３．５ｋＮ／ｍ３、１７．５　ｋＮ／ｍ￣和１９．０　ｋＮ／ｍ￣．则ｂ１　土层固化剂掺人比Ａ　为：Ａ　㈨＝（０．２２５ｔ／４ｍｉｌ１）×４　（ｍｉｎ／ｍ）÷［０．７１　×１．３５（ｔ／ｍ３）］×１（３０％＝２３．５％。　同理’ｂ２土层和ａ土层的固化剂掺人比分别为：Ａ　㈦　＝１３．６％和Ａ　ｈ）＝８．４％。　在固化剂总掺人比不变的前提下，用磷石膏置换　不同比例的水泥，进行加固土强度试验。部分试验结　果见表２。试验表明：ｂ１土和ｂ２土用纯水泥加固效果　极差，水泥掺人比分别为２４％和１３，６％时，加固土强　／　％　１６２　６　３８．１　７／　Ｌ￣ｑ／ｎ／　Ｃ　０Ｌ一２／　ＭＰａ一　／　ｃ／　＾／　度仅３６２ｋＰａ和５３４ｋＰａ，与设计要求的强度９００ｋＰａ相　差甚远。用磷石膏取代部分水泥后，加固土强度显著　提高，并能达到设计要求的强度。ａ土用纯水泥加固，　水泥掺人比为８，４％的加固土强度可以满足设计强　度，当磷石膏置换水泥量小于２０％时也都能满足设计　要求。　（。）　ＬＰａ　Ｉｄ　ａ　１０　５０一　４　５０一　ｌ３．５　２．４５　３．９６　４．８８　７１　７　９　Ｉ７．５　２．７１　１．０２　Ｏ．６５　１４　６　１４　施工前，从施工场区内选取原状土样进行了加固　土强度试验。　首先根据施工机型确定固化剂掺人比。该工程采　根据试验结果，当ｂｌ、ｂ２、ａ土层的固化剂掺人比　分别为２４％、１３．６％和８．４％时，满足加固土９（３ＯｋＰａ　的强度要求，且水泥用量最小的配合比分别为６号、ｌＯ　号和ｌ４号配方。其中ｂ１土层和ｂ２土层中，固化剂中　磷石膏与水泥之比为３０％；而ａ土层中，固化剂中磷　石膏与水泥之比不能高于２ｏ％。由于各软土层厚度与　用町Ｂ一Ⅱ型深层搅拌机，每次搅拌加固面积Ｏ，７ｌ　，　喷浆提升速度快挡１ｍ／ｍｉｎ，慢挡０．５ｍ／ｒａｉｎ，灰浆搅拌机　刘毅，１９６０年７月生．江宁｛孽城＾，冶金部建筑研究总院地基所，所　长，高级工程师，硬士，１￣０８８，北京　收藉日期：２００１—０９—２５　维普资讯 http://www.cqvip.com

建筑技术　第３３卷　表２上怕新村加固土强度试验结果　无侧限抗压强度　加固　试件　加固　／　０　【Ｐ日　土样　编号　配方　％　７　ｄ　３０ｄ　９０ｄ　ｌ　Ｈｕ　０　２２９　３６２　ｂ１　２　Ｈ！】一ｇ　１０　５４８　ｍ　１１２２　４　Ｈ＂｜ｇ　１５　５７４　９＂３９　ｌ３４８　５　Ｈ∞ｇ　２ｏ　Ｗ　９１３　１ｏ３２　６　Ｈｌｌ，　ｊ　３０　６９０　９９３　７　Ｈｌ】６　０　３ｌ０　４８７　５３４　ｂ２　８　Ｈ　ｇ】３　ｌ０　８０Ｄ　ｌ３３９　１８４６　９　Ｈｌｌ　３Ｅｚ，　２０　６６Ｉ　１５３０　１８６４　ｌ０　ＨｌＵ‘Ｅ　１　３０　７９８　１８６ｌ　２埘　１ｌ　Ｈ＿　Ｏ　４５０　７１３　Ｉ１９５　ｌ２　Ｈ＇　０　ｌ０　６１７　９０４　ｌ３３９　ｌ３　Ｈ７，Ｅ】】　ｌ５　５５６　９１３　ｌ芷ｌ　１４　Ｈ　７Ｅ¨　２ｏ　４５２　６４４　９８９　ｌ５　Ｈ　６¨Ｅ】　３０　３４８　５５７　７４２　注：Ｈ．ｇｂ表示水泥和南京辞石膏（干）的掺＾比分别为ｎ％和　％　为辞石膏与水泥的重量比。　分布变化较大，故施工时固化剂浆液配合比不宜改　变。最后选用磷石膏与水泥之比为２ｏ％的配方，即５　号、９号和１４号配合比，以保证三种土的加固土均能　满足强度要求，且能节省较多水泥。施工时，根据石膏　的实际含水量调整磷石膏用量，每罐固化剂用２ＯＯ虹　水泥加５０虹磷石膏。　轻便动力触探和载荷试桩检验表明．加固土强度　和单桩承载力均满足设计要求。竣工后经多年沉降观　测表明，上怡新村数十栋住宅楼竣工后沉降均在设计　计算范围内，一般为５—６ｃｍ。　泥炭质土用２４％水泥加固的强度不足４００ｋＰａ，　而此掺量已达到当时施工技术允许的最大限度。因　此，若不掺废渣磷石膏，水泥搅拌加固方案是不可　行的。利用废渣磷石膏的增强作用，使水泥搅拌桩　加固方案获得成功，与原桩基方案相比节省投资　４５％。　由于当时机械提升速度为分挡变速．使固化剂掺　入比的选择受到，故只能选择固定固化剂总量、尽　量减小水泥用量的方法，但这并不是最经济的方法。　例如４号配合比，石膏与水泥之比为１５％，加固土强　度达１　３４８　ｋＰａ。若采用此配合比，降低固化剂掺入比至　２ｏ％时，加固土强度肯定可达到９００ｋＰａ，此时水泥用　量低于６号配合比，且固化剂总用量降低２５％。减少　固化剂总量可以提高工效。目前深层搅拌机已可无级　变速提升，允许固化剂掺入比连续变化。固化剂配合　比的选择应是磷石膏与水泥之比最佳、水泥用量最小．　且固化剂总用量最小．参见文献【２］。　２南湖小区二期工程地基加固　南湖小区主要土层为深厚层高压缩性流塑状态　淤泥质粉质粘土，天然地基承载力仅６５　ｋＰａ。一期工程　采用水泥搅拌加固，完成的１８项地基加固工程取得　了良好的技术经济效果。二期工程用废渣磷石膏取代　部分水泥，完成３０余项搅拌桩加固工程，取得了更显　著的技术经济效益。　施工前，从施工场区选取原状土样进行加固土强　度试验。根据一期工程经验，用ＳＪＢ—Ｉ型搅拌机施工，　一次快速加一次慢速喷浆提升，水泥掺入比为１２％，　加固土强度可达１　０００ｋＰａ以上，满足设计要求．因此　本次加固土强度试验采用１２％的总掺入比，进行磷石　膏置换水泥的试验。同时进行了总掺入比为８％（相当　于一次慢速喷浆量）配合比的试验．试验结果选摘于　表３。试验结果表明，磷石膏对该区淤泥质土加固的效　果极好，磷石膏置换率可达３０％以上；掺加磷石膏，在　相同水泥用量的条件下，加固土强度可提高２、９倍以　上（比较Ｎ８、Ｎ９试件强度）；当加固土强度相同时，可　节省水泥５０％以上，节省总固化剂用量３０％以上（比　较　１４、Ｎ１的配合比和试件强度）。　按试验结果，采用Ｎ１４配方即能满足设计强度要　求。但当时对磷石膏加固土的使用尚缺乏经验，故采用　了保守的配合比，固化剂按磷石膏与水泥之比为３Ｏ％配　制。施工时４ｍ以下加固土采用一次慢挡喷浆提升（Ｈ　：　ｇ【１日配合比），４ｍ以上采用一快一慢喷浆提升（Ｈ，　ｇ：ｓ　配方）。与Ｈ　ｎ配方相比分别节省水泥４Ｏ％和２３％。　建筑物沉降实测与使用效果检验表明，南湖二期　３１项地基加固工程与一期工程取得同样效果。表４是　有代表性的栋号在相同效果情况下所进行的效益对　比。二期工程使用磷石膏后普遍节省水泥３０％。３１项　地基加固共节省水泥２　７００ｔ。　３利用磷石膏加固软土地基的注意事项　３．１做好配方试验　影响磷石膏增强效果的因素很多，如水泥品种、　强度等级、掺量，磷石膏来源、掺量及土体的性质等。　因此，在用磷石膏加固软土地基施工前。必须做好磷　石膏加固土的配方试验，弄清磷石膏对拟加固土体所　产生的作用，找到磷石膏的最佳掺量。应特别注意：对　不同的土质，磷石膏加固效果不同，磷石膏的最佳掺　量也不同。当被加固的软土地基有多层性质不同的土　层时，必须综合考虑磷石膏对不同土层的加固效果．　选择使各土层均能满足设计强度要求又便于施工的　配方。配制固化剂浆液时，要注意实际使用的磷石膏　维普资讯 http://www.cqvip.com

２Ｏ０２年第３期　利用磷石膏加固软土地基的工程实例　・１７３・　裹３南瑚二期加固土强度试验结果　试件　加固　／　无但限抗压强度　编号　配方　％　口　＾＿Ｐａ　７ｄ　３０ｄ　９０ｄ　Ｎ１　ｔｔ１２　Ｏ　５７ｌ　９３９　ｌ１９４　Ｎ　３　ｔｔｌａ　ｇ　２０　８１３　ｌ研　２０５９　Ｎ　５　ｔｔ　９ｌｇ２・　３０　ｌ　２１９１　Ｎ　７　ｔｔ‘６ｇ｜　４０　４１５　ｌ∞　２９０６　Ｎ　８　ｔｔ　Ｒｇ４　５ｏ　５Ｉｌ　ｌ２５９　ｌ９０３　Ｎ　９　Ｈ・　Ｏ　２９４　３ｌｌ　４８４　ＮｌＯ　Ｈ　Ｔ　３ｇａ　１０　４５０　５４ｌ　８３０　ＮＩ】　Ｈ　６　ｇ　Ｌ｜　３０　４１５　６１６　ｌＩ∞　Ｎｌ４　Ｈ，Ｔ　ｊ　４０　４３２　ｌ　１３４９　注：Ｈ．ｇ　表示水泥和南京辞石膏（干）的掺人比分别为４％邦６％　为辞石膏与水泥重量比。　裹４南瑚二期工程效益与一期工程对比　工程　总建兢面积　总水泥量　单位面积水泥　节省水泥　节省水泥量　名称　用量／｛ｔ／　）　／％　一期　１２０００　１３９３　０．１１６　二期　１６８７６　１２９３　０．０７７　３４　６６８　的湿度变化及与室内试验磷石膏样品的差别。　３．２重视养护条件对磷石膏增强效果的影响　采用相同配合比制备的高磷石膏掺量的加固土　试件，用三种不同的养护方式（Ａ为标准养护室中无侧　限养护、Ｂ为水下浸泡无侧限养护、ｃ为密实饱水湿砂　有侧限养护）得到的３０ｄ的试验结果见表５　Ｂ养护的　试件膨胀量一般较大．且开裂早、裂缝发展快；而Ｃ养　护的试验膨胀量最小，未发生开裂，强度最高。用不同　土样所做的同类试验均得到相似的结果。　裹５不同养护方式下加固土试件的膨胀与强度对比　体积膨胀事　抗压强度／　加固配方　养护方式　△Ｆ／！ｔ（％）　ｋＰａ　试件外形　＾　２０．４　１０２　开裂０　２ＩⅢＩｌ　Ｈ　８　ｇ，　Ｂ　２３．９　６７　开裂０．６　ＴⅢＩｌ　Ｃ　４．９　完好　表６是相同配合比的加固土试件用相同的养护方　式、不同的养护温度进行对比试验的结果。在温度高　于ｌ８℃的条件下养护，加固土试件膨胀量小，未发生　开裂现象，强度高；而在温度低于ｌ２℃的条件下养护，　加固土试件膨胀量大，试件开裂严重，强度低。　在实际工程应用中，加固土是在有侧限、１８℃左右　的地温环境中形成的。因此，为取得较切合实际的试　验结果，从而得到对磷石膏增强效果的正确评价．磷　裹６加固土试件不同养护温度的膨胀与强度对比　加固　养护　养护温　体积膨脓卓　抗压强度／　试件外形　配方　方式　度／＇Ｅ　。７ｄ　３０ｄ　９０ｄ　７ｄ　３０ｄ　９Ｏｄ　７　△　／　｛％）　ｋＰｌｌ　ｄ　３０ｄ　９Ｏｄ　ＨＤｇ　Ｃ　）１８　２　５　３．０　３．２　９３８　２　７　２４６７　完好　完好　完妇　．＜１２　４　９　９　２　９．４　３３５　１０６ｌ　１４３９　微裂纹　开裂　开裂　石膏加固土的试验应采用标准养护温度和有侧限的　养护方式。　３．３防止造成二次污染　磷石膏是厂矿企业排弃的废渣，应注意所用磷石　膏应符合有关卫生防护标准，避免造成二次污染。　４结束语　工程实践证明，与单纯用水泥加固地基相比，用　磷石膏与水泥配合加固软土地基可大幅度提高加固　土强度。在强度要求相同的条件下，可显著降低水泥　用量和固化剂总用量。特别是对单纯用水泥加固效果　不好的泥炭质土，磷石膏的增强效果更加突出，从而　拓宽了水泥加固技术适用的土质条件范围。因此，用　工业废石膏与水泥配合加固软土地基能够带来显著　的技术、经济和环境效益。　磷石膏与水泥的比例存在最佳值，固化剂中的磷　石膏比例过大，会降低加固土强度。对不同的土质，磷　石膏与水泥的比例最佳值和磷石膏的增强效果相差　很大。在多土层地基施工时，应注意固化剂配合比对　各土层的适用性。　养护条件对磷石膏的增强作用影响很大。在实际　应用中，加固土是在有侧限、ｌ８℃左右的地温环境中形　成的。因此，为取得比较符合实际的试验结果，从而得　到对磷石膏增强效果的正确评价，磷石膏加固土的试　验应该采用标准养护温度和有侧限的养护方式。　参考文献　１胡同安，扬小剐，刘毅水泥一辞石膏固化剂的试验研究第七届垒国　土力学及基础工程学木会议论文集．北京：中国建筑工业出版杜　２黄新，胡同安水泥一辞石膏加固软土的试验研究．岩土工程学　报，￣ｏ１．２０，Ｎｏ．５　３黄新．胡同安．工业废石膏与水泥配台加固软土地基建兢技术．　２∞ｌ（３）