EN-1型土壤固化剂在井场道路中的应用研究

题要：路邦EN-1型土壤固化剂能够与土壤中的矿物质和颗粒发生化学反应，使土质路基形成较高的强度与稳定性，延长道路的使用寿命，降低建设成本和养护费用。在江苏油田井场道路的施工中，对该型固化剂进行了应用研究，对固化后的土质路基的强度、弹性模量及弯沉值进行了测定，并对其施工方法进行了探讨。

关键词：土壤固化剂、主结构层、无侧限抗压强度、弯沉值

中图分类号： U41 文献标识码：A 文章编号：

江苏油田位于苏皖两省6市12县内，地处高邮湖、邵伯湖、洪泽湖和里下河地区，河湖星罗，素有“水乡油田”之称，地下水位高，井场区道路水损严重。道路结构层采用8％～12％石灰土做为基层，泥结碎石做为面层，这种结构在正常使用下一般2～3年就需要维修，使用寿命短、维护成本较高，而如采用混凝土结构，虽能增加使用寿命，但综合成本很高。使用路邦EN-1型土壤固化剂能有效延长使用寿命并降低综合成本。

1、EN-1型土壤固化剂的作用机理

EN-1型土壤固化剂是一种离子型土壤稳固剂，它是由多种强离子化合物组成有机液体，其中含有一种活性成分硫化油，是一种阴离子型表面活性剂。经稀释后按比例均匀掺入土壤中，经平整压实后就会形成高强度高稳定的结构层。其作用机理是将土壤中水分的电荷与土壤颗粒电荷充分交换，使土体结构中的吸附水全部游离出来，不可逆地脱离土壤颗粒，从而使经过处理的土壤由“亲水性”变成“憎水性”。经过碾压，可将水分排走，使土壤中的空隙和含水量均大大减少，形成土壤固化体，有效地提高了土壤的密实度、承载能力和抗渗性，破坏了土壤毛细管结构，封闭了土壤孔隙，减少了表面张力所引起的吸水作用，大幅度提高了道路的稳定性、耐水性和承载能力。

这种反应是永久的化学离子交换，是不可逆的，土壤经处理后将不会出现第二次“泥化”，同时土壤粒子发生胶结作用。该产品不但可以固化和稳定路基顶层，而且能够逐渐向下渗透，将土壤凝固和稳定至50厘米深度以下，有效地控制因淤泥质粘土和含水量过高引起的变形，随着时间的推移以及车辆荷载的反复作用，最终使路基路面产生良好的胶结效果，逐步形成稳定的整体板块结构，使其水稳性与承载力得到进一步提高。

2、路基土质分析与反应性试验

在江苏油田选取两条典型的井场区道路作为试验段，一条为兴化区块中沙26-1井场路，另一条为黄珏区块中韦8-10井场路。根据取回的土壤分析，沙26-1井场路土壤属于粘性土（含少量的重粘土），塑性指数为25左右，韦8-10井场路为亚粘土（包括淤泥质亚粘土），塑性指数15左右，符合使用EN-1型土壤固化剂常规形产品。该产品具有较强的渗透性，良好的稳定性，其施工工艺简单，适合于高含水量的粘性土土质。土质分析结果如表-1所示。

取样在试验室中进行试配并进行反应性试验。取四份土壤试样，掺入4%石灰，分别按5%、5L/m3和3%、3L/m3掺入EN-1，并用10%石灰土作为对照组，分别测定其技术指标。测定结果如表-2所示。

由测试结果可知，掺土壤固化剂的复合土，其无侧限抗压强度，明显高于10%石灰土。因路面基层材料的无侧限抗压强度应不小于2.0Mpa，因此当固化土作基层时，应在4%灰土中掺入不小于5L/m3固化剂。

井场区道路试验段土壤分析表-

试验段土壤反应性试验结果表-2

注：（1）表中试样编号S1是指用S1组土壤配制，余类推；试件采用重型击实试验法制作。

（2）EN—1经稀释后使用，按原液计算其掺量。

3、试验段结构拟定与原材料检测

在兴化区块中沙26-1井场路铺筑试验段，路面结构分为二层：面层为5cm泥结碎石磨耗层，实验组主结构层为20cm EN-1固化土基层，采用4%石灰土外加5L/m3固化剂，路床为50cm EN-1渗透稳定层，对照组采用20cm 10%石灰土基层，普通土基作路床，两者同步施工。路面结构设计简图见图-1。

井场区试验段结构层示意图图-1

施工前对各种材料进行检测，检测结果分别见表-3、表-4、表-5。

EN-1产品物理指标 表-3

该产品是一种无害、不易燃、100%有机体且对环境无污染的产品

磨耗层碎石检测结果表-4

磨耗层碎石筛分结果表-5

根据GB/T14685-2001标准测定方法检验评定，按含泥量，泥块含量，针片状含量及碎石筛分结果，判定碎石等级为优等品

4、EN-1固化土基层的施工

（1）清表工作

固化土基层施工前必须将土基顶面上的杂草、树根、农作物残根、腐殖土、垃圾杂物清除掉，并填平坑、洞、穴等，确定道路中心线、边线与顶面高程；

（2）基层备料与地基处理

用“宝马”灰土拌和机耕翻表层25厘米左右，掺入4%经充分消解的石灰再次用“宝马”耕翻拌和均匀，并用平地机将其推开置于两侧，让其自行进行“砂化”处理，作为基层备料，再用“宝马”耕翻破碎第二层土壤约25厘米深，并检测含水量，在其接近最佳含水量时用重型机械碾压4~6遍，至规定压实度后作为路床。

（3）EN-1固化土基层施工

将两边已掺4%石灰的砂化土用平地机翻回，并用“宝马”旋耕，使土壤充分破碎至最大颗粒不大于1厘米为止；均匀喷洒EN-1稀释液并反复旋耕，使之与土壤充分混合，用量控制在10~20L/m2（保证EN-1原液用量不小于5L/m3，同时含水量不过大），控制含水量在混合土壤的最佳含水量的+3%至-1%间；用平地机修整出接近3%的路拱后，先用小型压路机稳压，再用平地机精确地整修出路拱，然后用重型压路机碾压三次以上（每次碾压后先洒清水并停压一段时间，待其固化）。检测压实度，代表值达95%以上时可停止碾压。

（4）EN-1固化土基层养护

固化土基层压实成型后，至少养护三天，每天洒清水二至三遍；洒水时间应安排在日出前后或日落后。养护期间禁止一切车辆通行，特别禁止车辆在已成型的结构层上转弯、调头或急刹车，防止结构层破坏。基层养护成型后即可进行泥结碎石磨耗层的施工。

5、施工质量检测

在主结构层施工养生结束后，进行路面弯沉的检测。弯沉检测结果如表-6。从检测结果可知，采用固化剂结构层比普通石灰土层，其弯沉值要提高35%左右。

弯沉值检测结果（1/100mm）表-6

说明：测定用车辆实测后轴重102.5KN，轮胎内压0.74Mpa，换算为双圆荷载当量圆半径为10.5cm，双轮间隙５cm；对照组采用10%灰土作基层。

6、EN-1型土壤固化剂应用

沙26-1井场路试验段自2005年6月施工结束以来，已正常使用6年，运行情况良好，全段面未出现明显损坏，很好的发挥了井场区道路的功能，充分说明EN-1型土壤固化剂在江苏油田井场区道路的应用是成功的。

EN-1是一种新型的离子型土壤稳定剂，具有显著的优点，它对周边环境不产生污染或其它影响，是环保型产品。其结构层施工较简单，只须将其与水混合溶解即可喷洒，施工工期短，成型快、强度高、耐水性强。固化土基层稳定坚固，和磨耗层能紧密粘结，使路面在重载作用下也不易损坏，因此可广泛适用于各类道路，特别适用于水稳性要求较高的道路。在同等条件下，该种道路结构自身稳定性好，寿命比普通道路长三倍以上，养护费用少，完全可以取代传统的石灰土或水泥土等。

目前EN-1材料的价格相对偏高，因技术原因，国内尚不能生产，产地单一、运费较高，不如传统的稳定材料如石灰、水泥等来源丰富。本试验段工程造价折合约为15.82元/平方米，而同等级道路如采用10%石灰土施工，材料单价仅为10.25元/平方米。但使用EN-1材料的优势在于施工能就地取材，速度快、工期短、工艺简单，施工过程不受地形限制，工程受控性好，其增加的费用完全可由养护费用降低而抵销。特别是其耐水性好的特点，尤其适合地势低洼的江苏油田井场区道路。

作者简介：邓会芳

主要研究方向：道路工程施工技术及材料

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。