1、 预拌流态 固化土回填基槽技术 北京波森特岩土工程有限公司 中国地基基础技术创新知识产权联盟 2018 年 6 月1 目 录 第一部分 预拌流态固化土技术 1 一、预拌流态固化土简介 1 二、预拌流态固化土适用范围： 2 三、预拌流态固化土回填基槽的特点 2 第二部分 科技成果鉴定结果 4 第三部分 预拌流态固化土回填基槽技术研发 . 9 一、工程概况 9 二、课题组的成立 . 10 三、固化土试验研究 . 11 四、专家论证会 . 22 五、试验段的施工 . 26 六、施工工艺及验收标准认证 . 31 七、预拌流态固化土填筑技术标准 . 36 第四部分 主要工程案例 . 38 第五部分 企业
2、标准 . 44 1 第一部分 预拌流态固化土技术 一 、 预拌流态固化土简介 在各类工程基槽回填施工过程中，往往 会遇到基槽回填空间狭窄、回填深度较大、回填土夯实质量不稳定、回填土要求质量高等难题。 近年来深基坑支护的工程越来越多，因回填土不密实造成建筑物散水、管道、入户道路等部位沉陷破坏，丧失使用功能的事故时有发生。同时基槽回填受回填条件、空间等因素限制无法回填密实，这种情况的存在给高耸建筑物的抗震性能带来危害。 传统工艺多采用素土或者灰土分层使用小型夯实设备进行施工，施工难度较大、回填工期较长、回填的质量还难以控制，因此多数工程为确保回填质量只好采用素混凝土进行回填。采用素混凝土回填造价较
3、高，强度较大给后期维修、维护带 来了难题 预拌流态固化土是针对以上难题而专门研究创新的一种新型建筑材料，其充分利用肥槽、基坑开挖后或者废弃的地基土，在掺入一定比例的固化剂、水之后，通过独创工艺和特殊机械进行充分拌合均匀，形成具有可泵送的、流动性的加固材料，用于各类肥槽、基坑、矿坑的回填浇筑，还可广泛用于道路路基、建筑物地基等加固处理领域。 拌合均匀后的预拌流态固化土塌落度为 8 20cm。预拌流态固化土硬化后强度为 0.5 10MPa。拌合时根据土质和设计要求加入外加剂。预拌流态固化土可以根据使用的要求调整配合比，来调整其强度及流动性。 2 预拌流 态固化土具有强度高和适于泵送施工的流动性，不
4、仅施工速度快，而且形成的预拌流态固化土强度高，质量可控，成本低，适用范围广泛，环境友好，是一种非常好的施工材料。 二、预拌流态固化土适用范围： 1、 采用特殊设备将土从地下取出后，经过地面机械预拌，形成预拌流态固化土浆，同时将预拌流态固化土浆液灌入或压入孔中形成预拌流态固化土桩。做为复合地基的增强体使用，或固化流塑状土体使用，也形成预拌流态固化土桩墙结构做为止水帷幕使用。采用该工艺施工的预拌流态固化土桩，拌制均匀、强度高、固化等固化剂利用率高等特点。也可作为换填材料进行 地基换填。 2、 预拌流态固化土由于具有类似于混凝土的工作性能，可以做为施工垫层材料使用，也可以做为固化地面使用。 3、 预
5、拌流态固化土具有一定的强度和流动性，可作为市政道路或者施工道路的基层材料使用，该预拌流态固化土具有自密性在施工时不用再采用大型机械进行碾压处理，节约了施工成本。 4、 深基础施工完成后肥槽部位的回填一直是施工的控制重点和难点，采用预拌流态固化土，利用其流动性和强度可将该问题解决。预拌流态固化土还可以用于矿坑和地下采空区的回填。 三、 预拌流态固化土回填基槽的特点 采用预拌流态固化土进行基槽回填具有以下优点 ： 3 1、 预拌流态固化土早期强度较高，固化时间短，工期快 按照目前的回填要求，只需 12 小时即可达到上人进行下一步施工的强度。这种特性可保证回填的连续进行，同时可以保证基坑内支撑的随回
6、填随拆除。预拌流态固化土回填基槽所需工作面较小，可多段同时施工，施工速度工艺环节少，工期短。 2、 预拌流态固化土具有极强的流动性和自密性 ， 施工质量可控 预拌流态固化土 的流动性可以 将 狭窄空间和异形结构空间的 所有 空隙填实 。预拌流态固化土具有自密性的特点，施工时不用采用大型夯实和碾压设备，减少了施工对结构层的影响和破坏。 预拌流态固化土浇筑时不对 防水层造成破坏，因此在回填时不用采取采用夯实回填的方法时 需要对回填基槽的地下结构外墙防水进行保护 ， 既节省了建设成本又解决了有些狭小空间时无法进行保护施工的问题 。 同时预拌流态固化土采用机械预拌、集中搅拌、现场浇筑的施工方法，预拌流
7、态固化土搅拌均匀、质量稳定，现场浇筑受现场条件及施工人员因素影响较小。批量预拌流态固化土材料具有抽样代表性。 3、 预拌流态固化土具有抗渗性 固化土是利用固化剂对土颗粒进行填充固结等机理 ， 因此固化土具有抗渗性 。 该特性 既 可 防止 地下水对固化土本身的破坏 ， 同时还可以与基础结构紧密结合 ，防止 地表水 沿结构与回填土的界面 下渗。 4、 预拌流态固化土具有经济、环保的特点 预拌流态固化土回填基槽可以解决采用灰土回填时存在的对土的要求高 、 作业面较小夯实难度大 、 夯实质量 不稳定、与基础结构界4 面结合不好、干法施工无法保证遇水后发生沉陷等问题，其在基槽回填的效果可以达到素混凝土
8、的效果。但其造价远低于采用混凝土回填。同时施工时采用集中搅拌，现场浇筑时材料为液态不会产生扬尘污染，绿色环保。 第二部分 科技成果鉴定结果 2018 年 3 月 15 日北京市住房和城乡建设委员会组织召开了明挖法地下工程预拌流态固化土基槽回填关键技术科技 成果鉴定会。以王思敬院士为 主任 的鉴定专家组听取了课题组的汇报，查看了相关资料， 鉴定委员会一致认为该成果在北京行政副中心综合管廊等工程中的成功应用，填补了国内外利用预拌流态固化土进行基槽回填施工的空白，应用前景广阔 。 5 6 7 8 9 第三部分 预拌流态固化土回填基槽技术研发 一 、 工程概况 北京城市副中心综合管廊基坑深 18m，
9、回填 基槽 宽度 分为 3.5m和1m两种，基坑支护多采用桩支护方案，基槽回填具有回填工作面狭小 ，质量要求高，存在异形断面结构， 传统回填工艺难以 达到 质量要求，需要采用新材料、新工艺解决。 10 二 、 课题组的成立 2017 年 4 月 12 日课题组召开启动会 在北京城市副中心行政办公区工程建设办公室和北京新奥集团有限公司的支持下，由北京市政建设集团有限责任公司和中国地基基础技术创新知识产权联盟牵头成立了 “ 固化土回填基槽技术 ” 课题组，参研单位包含产、学、研、用各领域。并在行政副中心设立研发试验基地。 课题组成员单位包括：北京城市副中心行政办公区工程建设办公室、北京新奥集团有限
10、公司、北京市政建设集团有限责任公司、中国地基基础技术创新知识产权联盟、北京市市政工程 设计研究总院有限公司、北京华城建设监理有限责任公司、中国建筑科学研究院地基所、中国建筑科学研究院材料所、北京交通大学、铁道部第三勘察设计集团有限公司、中铁工程设计咨询有限公司、北京城建集团有限责任公司 11 三 、固化土试验研究 固化土回填基槽可以解决 采用 灰 （素） 土回填 时存在的对土的要求高 、 作业面较小夯实难度大 、 夯实质量 不稳定、与基础结构界面结合不好、干法施工 无法 保证遇水后发生 湿 陷等问题。同时施工时现场浇筑时材料为液态不会产生扬尘污染，绿色环保。 1、 固 化剂 的研究 根据通州副
11、中心 综合 管廊 基槽 回填的工程特点和回填土性能要求，采用的土壤固化剂为以 CaO、活性 Al2O3和 SiO2为主要成分的无机水硬性胶凝材料，其技术路线为：复合矿物设计 +化学激发作用。基本组成为： 50%的水泥， 25%-40%的富含活性 Al2O3和 SiO2的 工业废渣（如矿渣、钢渣、粉煤灰等）， 1% 5%的表面改性剂（改善土颗粒的表面活性和电荷状况）， 5% 10%的活性激发剂，促进水泥和其他矿物的水化反应。 其作用机理为：固化剂与土料加水充分拌合后，通过其自身各组分之间以及与土料之间的物理、化学反应 ，可显著改善土的物理力学性质，强度、水稳性以及长期体积稳定性满足工程需求。 2
12、、固化剂掺入量试验 为确认固化剂掺量 ， 试验基地进行了不同固化剂 种类、 不同掺入量、 不同的坍落度的对比试验。 12 固化剂种类 编号 掺量 编号 掺量 编号 掺量 编号 掺量 固化剂 1+粉煤灰 A1 掺量8% A2 掺量 15% A3 掺量 20% A4 掺量 25% 固化剂 1 A1 掺量 8% A2 掺量 15% A3 掺量 20% A4 掺量 25% 固化剂 2+粉煤灰 B1 掺量8% B2 掺量 15% B3 掺量 20% B4 掺量 25% 固化剂 2 B1 掺量 8% B2 掺量 15% B3 掺量 20% B4 掺量 25% 固化剂 3+粉煤灰 C1 掺量8% C2 掺量
13、 15% C3 掺量 20% C6 掺量 40% 固化剂 3 C1 掺量 8% C2 掺量 15% C3 掺量 20% C4 掺量 40% 13 固化剂掺入量试验统计表 14 序号 类别 坍落度 制作日期 龄期 平均值 强度值（Mpa）32 200 4月5日 7天 16.26 16.13 14.63 15.67 1.5733 150 4月6日 28天 52.06 53.73 53.57 53.12 5.3134 150 4月5日 28天 57.34 60.14 63.33 60.27 6.0335 80 4月5日 28天 76.26 71.40 75.31 74.32 7.4336 200 4
14、月5日 28天 47.97 48.54 49.81 48.77 4.8837 80 4月5日 7天 34.14 36.26 31.66 34.02 3.4038 150 4月5日 7天 34.60 35.28 33.38 34.42 3.4439 150 4月5日 7天 21.69 22.90 23.26 22.62 2.2640 200 4月5日 7天 18.53 21.07 19.63 19.74 1.9741 150 4月5日 28天 89.81 95.00 90.97 91.93 9.1942 200 4月5日 28天 57.54 59.13 58.35 58.34 5.8343 80
15、 4月5日 28天 95.27 90.79 96.87 94.31 9.4344 150 4月5日 28天 75.13 75.14 68.55 72.94 7.2945 150 4月7日 7天 8.70 9.31 7.54 8.52 0.8546 80 4月7日 7天 12.11 12.60 10.70 11.80 1.1847 80 4月7日 7天 11.13 13.13 12.38 12.21 1.2248 200 4月7日 7天 7.61 7.76 7.13 7.5 0.7549 80 4月7日 28天 35.66 40.39 43.19 39.75 3.9750 150 4月7日 28
16、天 27.51 32.99 31.86 30.79 3.0851 80 4月7日 28天 46.95 47.93 45.15 46.68 4.6752 200 4月7日 28天 26.34 25.69 24.91 25.65 2.5653 150 4月9日 7天 8.74 8.83 8.73 8.77 0.8854 80 4月9日 3天 7.99 9.06 7.67 8.24 0.8255 150 4月9日 3天 7.28 7.56 6.60 7.15 0.7156 200 4月10日 3天 5.24 5.36 4.83 5.14 0.5157 80 4月9日 28天 34.70 32.51
17、37.86 35.02 3.5058 150 4月9日 28天 33.10 30.32 33.19 32.20 3.2259 150 4月9日 28天 30.44 30.72 32.38 31.18 3.12力值（KN）A3A4B1B115 序号 类别 坍落度 制作日期 龄期 平均值 强度值（Mpa）61 80 4月7日 7天 23.27 20.36 19.72 21.12 2.1162 150 4月7日 7天 16.91 14.40 15.66 15.66 1.5763 80 4月7日 28天 75.90 69.22 75.13 73.42 7.3464 150 4月7日 28天 73.33
18、 66.73 72.74 70.93 7.0965 150 4月9日 7天 17.40 17.42 17.22 17.35 1.7366 80 4月9日 3天 11.71 10.13 11.27 11.04 1.1067 200 4月10日 3天 8.97 8.91 8.43 8.77 0.8868 80 4月9日 28天 80.68 74.67 74.44 76.60 7.6669 150 4月9日 28天 58.45 64.66 55.66 59.59 5.9670 150 4月9日 28天 36.10 38.48 35.80 36.79 3.6871 150 4月9日 7天 18.22
19、18.87 13.75 16.95 1.6972 150 4月9日 7天 17.03 13.18 16.00 15.40 1.5473 200 4月10日 7天 21.24 24.32 26.16 23.91 2.3974 80 4月9日 3天 10.56 9.58 9.86 10.00 1.0075 80 4月9日 28天 104.35 97.94 96.96 99.75 9.9876 150 4月9日 28天 68.01 65.68 68.64 67.44 6.7477 150 4月9日 7天 28.61 27.30 28.21 28.04 2.8078 80 4月6日 7天 24.53
20、23.17 25.70 24.47 2.4579 200 4月6日 7天 12.22 12.69 11.65 12.19 1.2280 80 4月6日 7天 25.07 18.33 20.21 21.20 2.1281 80 4月6日 28天 47.80 51.73 54.94 51.49 5.1582 200 4月6日 28天 23.70 27.55 27.82 26.36 2.6483 80 4月6日 28天 42.56 51.83 47.37 47.25 4.7384 150 4月6日 7天 41.28 34.67 39.36 38.44 3.8485 150 4月6日 7天 43.17
21、 41.82 42.99 42.66 4.2786 200 4月6日 7天 25.71 24.97 29.42 26.70 2.6787 150 4月6日 28天 70.43 87.09 80.62 79.38 7.9488 200 4月6日 28天 62.18 66.27 70.52 66.32 6.63B3C1C2力值（KN）B2B216 序号 类别 坍落度 制作日期 龄期 平均值 强度值（Mpa ）89 C2-5 150 4月6日 28天 91.32 98.81 94.22 94.78 9.4890 80 4月7日 7天 45.63 47.48 47.40 46.84 4.6891 15
22、0 4月6日 7天 33.45 39.67 26.18 33.10 3.3192 200 4月6日 7天 33.97 31.20 35.45 33.54 3.3593 80 4月7日 28天 73.47 90.44 79.18 81.03 8.1094 200 4月7日 7天 38.12 44.36 44.71 42.40 4.2495 80 4月7日 7天 61.30 60.10 58.49 59.96 6.0096 150 4月7日 7天 41.11 41.83 41.42 41.45 4.1597 150 4月7日 28天 82.46 102.44 84.72 89.87 8.9998
23、200 4月7日 28天 64.95 73.33 78.53 72.27 7.2399 80 4月7日 28天 121.79 150.98 151.42 141.40 14.14100 200 4月11 日 7天 50.71 50.58 53.54 51.61 5.16101 80 4月11 日 7天 65.73 74.49 67.22 69.15 6.91102 150 4月11 日 7天 77.97 77.24 66.96 74.06 7.41103 150 4月11 日 7天 68.57 73.10 70.39 70.69 7.07104 80 4 月1 1 日 3天 37.58 35.
24、13 37.63 36.78 3.68105 200 4 月1 1 日 3天 25.35 19.11 21.79 22.08 2.21106 200 4 月1 1 日 3天 26.11 25.21 24.02 25.11 2.51107 150 4 月1 1 日 3天 36.05 35.23 33.25 34.84 3.48C3C4C6力值（KN）17 3、 固化土拌合设备 （ 专利号为： 201710332607.3） 固化土拌和系统 土筛分计量设备 18 固化剂浆液制备及输送系统 固化土制备 19 4、固化土施工工艺研究 取土检验土质养护施工完毕浆液与土混合搅拌 加水拌和成浆液液态固化土运
25、输至现场检验外加剂检验固化剂清理槽底 分层浇筑20 5、试验基地模拟试验 研发阶段在施工现场附近设置了研发试验基地，在该基地进行了实际工况的施工模拟试验，经过模拟试验结果表明所有的指标达到了要求。 模拟基槽回填完成 21 回填 12 小时后状态 回填 24 小时后状态 22 四 、专家论证会 课题组在完成上述研发试验后 ， 2017 年 4 月 25 日召开了以王思敬院士为主任委员，钱立航研究员、李广信教授为副主任委员 等院士大师 组成的专家组的评审。与会专家包括： 序号 姓名 单位 专业 职称 1 王思敬 中国工程院 岩土工程 院士 2 何满潮 中国科学院 岩土工程 院士 3 顾宝和 建设综
26、合勘察研究设计院 岩土工程 勘察大师 4 任庆英 中国建筑设计研究院 结构工程 结构大师 5 许再良 铁道第三勘察设计院 岩土工程 勘察大师 6 钱力航 中国建筑科学研究院 岩土工程 研究员 7 李广信 清华大学 岩土工程 教授 8 闫明礼 中国建筑科学研究院 岩土工程 研究员 9 周永祥 中国建筑科学研究院 建筑材料 研究员 住房和城乡建设部科技发展促进中心、北京市城建科技促进会、北京市住建委质量监督总站、北京行政副中心工程建设办公室、北京新奥集团通州分公司、北京市政设计院、北京市政集团、中国地基基础技术创新知识产权联盟等单位领导到会并参与了技术论证。与会专家 肯定了课题组前期的研发工作，经
27、论证 一致认为采用采用 预拌 固化土 技术 进行 基 槽回填，技术可行、方案合理 ，具有创新性； 并提出了23 “施工应符合国家相关技术标准，并根据工程条件制订作业指导书，确定检测和验收标准；严格控制施工工艺参数，确保施工质量；建议正式施工前进行试验段施工”的意见。 24 2017 年 4 月 25 诶 专家现场观摩 25 26 五 、 试验段的施工 为了将该技术在实际工程中进行应用验证 ， 确定在综合管廊二标段进行试验段施工 。 施工试验段的实施 ， 使 固化土回填基槽技术 从固化土的拌制 、运输、浇筑、养护 等一系列施工工艺方法和控制标准得到了验证，取得了宝贵的经验，为全面实施该技术奠定了坚实的基础。
