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市政道路路基垃圾場原地固化處理技術

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中國建筑一局（集團）有限公司科技創效推廣應用技術名錄
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（一二四）市政道路路基垃圾場原地固化處理技術
1. 技術背景
隨著社會進步、經濟發展，城市垃圾日益增多，目前國內垃圾處理多采用簡單填埋形式處理，
污染環境嚴重，垃圾處理再利用已成為社會一項長久研究課題。特別南方地區地質情況差，雨水
充足，地下水位高，垃圾的簡單填埋已造成環境、地下水源污染嚴重。
原地固化垃圾場作為路基基礎是一種經濟、簡單、有效、環保的施工方法。本工法通過采用碎
石樁進行地基加固、三軸水泥攪拌樁進行封堵防滲、頂部綜合排水層的綜合處理形式，成功解決了
南方某地區一處垃圾填埋場作為道路路基基礎的承載力、抗剪強度及防滲止水問題，取得了良好的
固化效果。
2. 技術簡介
垃圾填埋場表層為建筑、生活垃圾，下層多為受垃圾腐蝕、已液化的腐蝕土及承載力低、抗剪
強度低的軟粘土地質。通過碎石樁處理的原理主要是擠密、置換、排水。經碎石樁處理后，大部分
荷載將由碎石樁承擔，地基的沉降量自然比天然土的沉降量要小很多。有以下下特點：
1.整體施工不產生廢水，不會污染周圍環境，綠色環保。施工機具常規，操作工藝簡單，現場
施工安全性高。
2.碎石樁原材價格低廉，可就地取材，大量降低工程成本。施工速度較快，單根樁施工時間短，
可節約工期。
3.碎石樁不易被垃圾腐蝕，能夠很好地固化、擠密垃圾，且能保證樁身的完整性。
4.三軸水泥攪拌樁圍封處理可形成連續的止水帷幕，有效封堵垃圾場內受污染的地下水。
5.通過在樁基頂部設置過濾層與排水層，能夠確保滲濾液按規定路線方式排出進行收集處理。
2.1 碎石樁加固機理
1.擠密效應
表層垃圾填埋區地質松散，具有高壓縮性，高孔隙率的特點，碎石料將土體向周圍擠壓，不斷
壓縮，提高其相對密度，降低孔隙率，提高地基承載力。
底層砂土在碎石樁施工過程中因強烈的高頻強迫振動下產生液化，重新排列致密，且在樁孔中
填入大量的碎石料后，被強大的水平力擠入周圍土層中，孔隙率降低，增大了其相對密度和內摩擦
角，改善土的物理力學性能，大幅度提高地基承載力和抗液化性能。
2.排水通道效應
碎石樁體在地基中形成滲透性能良好的豎向排水減壓通道，可順利將垃圾覆蓋層的地下水排出，
同時有效地防止超孔隙水壓力的增高，縮短了超孔隙水的水平向滲透途徑，并加快地基的排水固結，
使沉降速度穩定加快。
3.置換作用
碎石樁對原地基土進行置換，使地基應力向碎石樁集中，達到降低樁體周圍土附加應力的作用，
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提高其抗剪強度。同時與周圍固結后的土層形成復合地基，提高整個區域地基承載力。
圖2-1 碎石樁施工原理圖
4.綜合排污機理：
在垃圾場外側設置混凝土防滲護腳、加筋碎石墊層、泄水孔及排水溝，將其作為一個綜合排水
層，頂部填筑土方作為封水層處理，在土方填筑過程中，基底滲漏液通過碎石樁可導排至頂部排水
層，滲濾液經過濾緩解從泄水孔排出至專用的排水溝，統一收集輸送至污水管網系統。
圖2-1 碎石樁施工原理圖
2.2 三軸水泥攪拌樁隔離封閉機理
三軸水泥攪拌樁是通過深層攪拌機具，使用水泥作為加固劑，在鉆進同時將原有地層與水泥漿
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進行攪拌，把土體和水泥漿固結成樁體，通過咬合樁位形成一層止水帷幕，以阻擋帷幕兩側地下水。
采用三軸水泥攪拌樁，能夠有效隔離垃圾場內部的受污染地下水，同時可以阻擋外界臨江地質條件
下較多的地下水進入路基。
2.3 綜合排污機理
在垃圾場外側設置混凝土防滲護腳、加筋碎石墊層、泄水孔及排水溝，將其作為一個綜合排水
層，頂部填筑土方作為封水層處理，在土方填筑過程中，基底滲漏液通過碎石樁可導排至頂部排水
層，滲濾液經過濾緩解從泄水孔排出至專用的排水溝，統一收集輸送至污水管網系統。
3. 適用范圍
本工法適用于施工區域地形開闊，周圍無建筑物干擾的地帶，可用于處理道路基礎較為松散，
地層條件復雜，臨江地下水位高，表層存在建筑、生活垃圾，地下有一定軟弱夾層，復合地基承載
力設計要求在100-180KN 的情況。
4. 施工工藝流程及操作要點
4.1 地基基礎處理
4.1.1 碎石樁施工工藝流程
圖4.1-1 碎石樁施工工藝流程圖
4.1.2 碎石樁施工操作要點
1.場地整平
施工現場將原地面平整碾壓，填筑碎石墊層作為工作平臺，對碎石墊層進行二次碾壓。平整壓
實后的地表高程應高出設計樁頂標高50cm 左右，表面無積水。
2.測量放樣
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根據設計參數繪制平面樁位圖，按照樁位圖實地測放樁位，先用全站儀放樣兩端定位樁，中間
樁位采用鋼尺實測放樣。
3.樁機就位
振動沉樁機就位，將活瓣樁尖的尖點對準樁位中心；調整機架確保樁管垂直，在樁機樁管上用
紅油漆標示出沉管深度，確保控制沉管深度達到設計要求。
4.樁管下沉
啟動振動器，以2～3m／min 的速度使樁管邊振動邊下沉，至設計高程(以樁管上的紅油漆標
記線為準)，控制樁底高程偏差不大于10cm。振動過程中記錄全過程的電流值、速度、時間等數據，
并隨時校正樁錘與樁身的中心線重合，以防偏振。沉樁過程中，如發現下沉速度突然變小， 此時可
能遇到障礙物，應降低沉管速度，提高震動頻率，緩慢穿透。
5.填料
在樁機沉入至樁底標高位置后，稍提升樁管使樁尖打開，停止振動，向管內裝入與樁長等體積
數量的碎石，作為第一次填料。采用小型裝載機裝載碎石加入樁機下料斗內，通過下料斗送入樁管。
6.振動拔管、樁管下沉、反插
根據試樁確定的工藝性參數來控制每次拔管高度、下壓高度和留振時間。提升樁管，開啟投料
口并停止振動，進行投料直至灌滿。繼續邊拔管邊振動，根據試樁記錄參數進行多次投料、反插工
作，及時進行孔口補料至該樁設計碎石用量，邊拔管邊振動提升樁管高于地面，停止振動。樁管于
垃圾層以下每提升1m 導管反插30cm，反插3 次，留振10～20s,拔管速度1～2m/min； 于垃圾層應
做到每提升1m 導管反插入50cm，留振10～20s,拔管速度1m/min，以保證成樁效果。
7.樁機移位
成樁后，關閉振動器，移至下一樁位進行施工。
4.2 封堵防滲處理
4.2.1 三軸水泥攪拌樁施工工藝流程
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圖4.2-1 三軸水泥攪拌樁施工工藝流程圖
4.2.2 三軸水泥攪拌樁施工操作要點
1.場地平整
施工現場將原地面平整碾壓，鋪設25cm 砂墊層，壓實度不小于85%。垃圾場處理須在碎石樁施
工完成后進行三軸水泥攪拌樁施工。
2.測量放樣
根據設計參數，首先放線測出止水帷幕主軸線，然后測放三軸水泥攪拌樁溝槽圍護內邊線， 繪
制平面樁位圖并標明排列編號，最后現場實地放出具體樁位。
3.開挖溝槽
根據測設的主軸線，按設計圖紙標注的尺寸，采用挖機開挖施工導向槽。
4.樁機就位
在開挖的工作溝槽兩側定位輔助線，鉆機樁架的移動就位，就位誤差不大于5cm。開鉆前用水
平尺將平臺調平，并調直機架，確保機架垂直度不小于1/200。在樁機樁管上用紅油漆標示出沉管
深度，確保控制達到設計要求。
5.制備水泥漿液
在施工現場配備電腦計量的自動攪拌系統和散裝水泥罐，以確保漿液質量的穩定。水泥漿液制
備系統每一個時間段，計算水和水泥的量。自動拌漿系統配制好的水泥漿液輸送至儲漿罐為三軸攪
拌設備連續供漿。
水泥漿的制備須有充分的時間，大于3 分鐘，以保證攪拌均勻性。水泥漿從灰漿拌合機倒入
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儲漿罐時，必須通過過濾網，把水泥硬塊剔出。漿液進入儲漿罐中必須不停地攪拌，以保證漿
液不離析。
拌制漿液的時間超過二個小時的應作為廢漿處理，施工時泵送水泥漿必須連續。
6.攪拌、注漿
鉆機在鉆孔和提升全過程中，保持螺桿勻速轉動，勻速下鉆，勻速提升。鉆進攪拌速度宜為
0.5m/min，提升速度宜為0.8～1.0m/min。
三軸水泥攪拌樁在下沉和提升過程中均應注入水泥漿液，并采取高壓噴氣在孔內使水泥土翻攪
拌和，在樁底部分必須重復攪拌注漿，保證整樁攪拌充分，均勻，確保攪拌樁的質量。
圖4.2-2 攪拌時間關系圖
7.樁機移位及三軸水泥攪拌樁連接方式
成樁后，可移至下一樁位進行施工。
三軸水泥攪拌樁應采用連續搭接的施工方法，相鄰攪拌樁要求錯位咬合，且應連續施工，機械
設備沿基坑圍護邊線移動施工。
相鄰樁施工間隔不得超過10-16 小時，樁與樁的搭接時間不大于24h。
4.3 滲漏液體處理
垃圾場四周進行封堵后，污染水也有效的與地下水相互隔離，隨路基填筑壓實沉降穩定，垃圾
場內的滲漏液體的需進行導排。
樁基頂部通過樁體導排、防滲墻堵截的方式進行滲漏液體的收集及處理，垃圾場通過振動碎石
樁進行擠密，達到復合地基承載力滿足路基基礎穩定要求，同時基底滲漏液在路基自重作用下通過
碎石樁可導排至頂部排水層。排水層采用級配碎石加筋墊層，加筋墊層土工合成采用采用雙向鋼塑
復合土工格柵。
排水層頂部填筑土方作為封水層處理，側邊采用混凝土防滲護腳處理，并預留泄水孔，滲濾液
經過濾緩解從泄水孔排出至專用的排水溝，統一收集輸送至污水管網系統。
5. 材料與設備
5.1 材料
工程采用的主要施工材料如下：
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1 碎石：碎石樁主體材料、碎石加筋墊層主要材料。應采用設計要求的碎石，其各項指標應符
合規范要求。
2 水泥：三軸水泥攪拌主體材料，一般選用42.5 級普通硅酸鹽水泥，其各項指標應符合規范
要求。
5.2 設備
碎石樁選用履帶式振動沉樁機或具有同等以上施工能力的機型，配套機具有：帶活瓣樁尖的與
碎石樁同直徑的樁管、下料斗等。要求活瓣樁尖的尖點必須在樁管中軸線上。同時施工前應核算振
動錘激振力是否能使樁管順利打入設計樁底。
振動錘的選擇方法如下：
表5.2.1 施工主要機具設備表
序號設備名稱型號規格用途
1 振動碎石樁機ZCQ-75 用于土層鉆進成孔
2 挖掘機CAT320D 用于場地清表
3 裝載機柳工ZL30E 用于載運填裝碎石
4 運輸車東風用于運輸材料
5 三軸式連續墻鉆孔機（頭） SWWT85 用于止水帷幕成孔
6 JB160A 步履式打樁機機架JB160 用于止水帷幕成孔
7 注漿泵BW-250 用于止水帷幕注漿
8 散裝水泥自動拌漿系統BZ-15 用于后臺拌制水泥漿
9 電子配料秤XK31CB4 用于后臺拌制水泥漿
10 霧炮車HQ-300 用于揚塵治理
6. 效益計算分析
1.經濟效益分析
（1）碎石取材方便，原料價格低，相比采用大開挖換填碎石、CFG 樁等形式處理地基，較為經
濟。以下以南江濱路工程為例，分別比較換填碎石、CFG 樁加三軸水泥攪拌樁、碎石樁加三軸水泥
攪拌樁三類綜合處理垃圾場的效果和經濟效益。
表6.1 經濟效益分析表
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項目換填碎石CFG 樁+三軸碎石樁+三軸備注
工期長最長較長
詳見下方①②③
費用低最高稍高
處理效果差較好較好
環保效益差一般好
①采用碎石換填，處理效果一般，且支護費用較高，雖能夠滿足地基承載力要求，但同時垃圾
外運堆放對環境影響大，處理費用高，而且在垃圾運送過程中，有害氣體易揮發，造成空氣污染。
全部處理費用1641 萬元。
②采用CFG 樁施工，處理效果較好，其造價相對較高，單樁水泥、砂、碎石用量均較大，且施
工中易產生粉塵，飄散至空中對人體可能造成損害。CFG 樁綜合單價為148.72 元/米（僅含人機料），
另單根樁需破除樁頭費用74.12 元/根。綜合三軸攪拌樁等，全部處理費用2362 萬元。
③采用碎石樁施工，可以滿足地基承載力要求，施工難度較低，操作簡單。碎石樁綜合單價為
122.53 元/米（僅含人機料），無其他費用。綜合三軸攪拌樁等，全部處理費用1980 萬元。
（2）碎石樁施工機械設備簡單，機動性強，操作簡單，相比其他樁型，施工速度快，縮短了工
期。
綜上所述，①碎石換填處理效果差，對環境影響較大，不適合作為深層垃圾場處理方法；②CFG
樁施工能夠達到處理效果，但相比③碎石樁施工，費用高出382 萬元，工程成本高；③碎石樁施工
處理效果與②CFG 樁施工，同時成本相較比較低，且施工速度快，工期短，工期成本低。故選擇碎
石樁+三軸攪拌樁處理垃圾場是一種比較合理的處理方式。
2.社會效益分析
（1）碎石樁施工使用原材料為碎石，取材方便。
（2）碎石樁施工效率高，施工噪聲小，減小了對周邊居民的影響。
（3）碎石樁施工過程中不產生廢料、廢水，對大氣、水資源幾乎無污染。
（4）三軸水泥攪拌樁可將垃圾場受污染地下水和外側地下水有效隔離。
（5）經排水層、封水層綜合處理，垃圾場滲漏液體可導排至污水管網，避免污染。
7. 應用實例
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碎石樁機具就位圖碎石樁樁管下沉圖
填料加入碎石圖填料加入碎石圖
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拔管提升、反插圖拔管提升、反插圖
碎石樁拔管至地面，成樁圖下一根樁施工圖
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三軸水泥攪拌樁機組裝圖三軸水泥攪拌樁施工圖
8. 技術咨詢服務單位聯系方式
技術提供單位中建一局集團第二建筑有限公司
主要完成人胡津萌、張波、于德強、李振民、劉衛東、牛小犇、陳永長
技術咨詢聯系人戴旭坤聯系電話15659185741

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