土壤固化剂在道路路基工程中的试验应用

【摘要】本文主要结合土壤固化剂和路基工程展开分析，分析了土壤固化剂在路基工程中的试验和应用问题，针对当前土壤固化剂在路基工程中的使用情况进行了深入的探讨，以期能够有效提升土壤固化剂在路基工程的使用效果。

【关键词】土壤固化剂；路基；试验；应用

中图分类号：U41文献标识码： A

一、前言

在道路建设的过程中，路基工程是整个项目的重点工程，所以，为了保证路基工程的施工质量，一定要确保路基建设的质量。土壤固化剂在路基工程中的合理使用将可以大大提升路基工程的施工效果。

二、室内试验

1、击实试验

选取3个土样进行试验,试验结果见表1。

2、室内无侧限抗压强度试验

对不同固化土进行无侧限抗压强度试验,试验结果见表2。从表2可以看出,固化土7d无侧限抗压强度最小为0.82MPa,大于JTGD50-20065公路沥青路面设计规范6中石灰稳定类作为基层或底基层关于7d无侧限抗压强度的要求,随着试件压实度的增大,试件无侧限抗压强度提高很快,因此,施工时提高压实度标准能有效提高固化土的强度。

3、室内回弹模量及CBR值

利用试验段配比进行室内承载比试验,每种配比取4个试样试验,试验结果见表3。各种配比固化土CBR值均在9%以上,满足公路路基规范对CBR值的要求。

利用不同配比进行室内回弹模量试验,试验结果见表4。

表4回弹模量试验结果表明,试验路所采用的固化土室内回弹模量均大于135MPa,满足JTGF10-20065公路路基施工技术规范6对回弹模量的要求。

三、反应机理

1.水化反应

固化剂水化反应生成硅酸钙、铝酸钙等胶凝性物质,使粘土颗粒表面形成凝结硬化壳。与粘土物质发生化学反应,形成硅酸钙、铝酸钙等胶凝性物质,使粘土表面产生凝结硬化,具有水稳性、强度高等优点。

2.置换水反应

固化剂与土壤混合后生成钙矾石针状结晶体3CaOA12033CaSO432H20,将土壤中自由水以结晶水的形式固定下来。这种水化反应形成的结晶体使得材料的体积增加有效地填充土团粒间孔隙。

3.离子交换

固化剂与水作用产生大量的Ca2+,以及激发素中含有的高价阳离子,如Fe3+、A13+等,由于具有较高的离子强度,与土颗粒中的Na+、K+、Ca2+进行离子交换作用,使得粘土胶团表面毛电位降低,胶团所吸附的双电层减薄,电解质浓度增强、颗粒趋于凝聚,清除土壤内的液相和气相,生成的硫酸钙结晶,体积膨胀而进一步填充孔隙。

四、土壤固化剂在道路路基工程中的应用施工技术

我单位通过对天津滨海新区中海石油配套基础设施工程，室外道路工程项目对固化剂的处理应用，做出总结。

1、路拌法施工（水泥固化土施工）

（一）测量放线

用全站仪按坐标法测量恢复中线，每10米设一排桩，并根据路基设计宽度，放出路基边线，为保证路基有效压实度和边坡的稳定，在放路基边线时应使两侧边线各宽出20cm-40cm力宜。然后测量技术员精确放出水准测量线，确定纵横断面的标高，并按设计高程在侧钎上作好标记，在进行水准高程控制时应考虑到松铺系数。

（二）备土整平

根据施工阶段所需的土方量拉入施工段路床，按测定的高度和宽度进行大致整平，整平方法一般采用人工配合推土机。

（三）喷洒固化剂、湿拌

技术人员首先取有代表性的点测试含水率，精确计算作业段所需的补水总量。（根据施工天气和土质，含水量宜大于最佳含水率1%-2%左右）然后计算作业段的体积，按每立方应加固化剂数量计算所需的固化剂用量。最后将计算出来的补水量和固化剂一并倒入洒水车并充分搅拌均匀，稀释后均匀地洒在作业段内。喷洒土壤固化剂水溶液时，宜采用压力式洒水车或喷管式洒水车，喷洒应均匀，中途不得停车。直接掺入混合料中的固化剂水溶液应分两次喷洒，首次先喷洒40%，用机械拌合不得少于两遍，再喷洒40%拌合两遍，达到拌合颜色一致为止，其余20%的固化剂水溶液应在碾压成型后喷洒封层。

（四）闷料

混合料拌合均匀后即可进行闷料，闷料时间为：沙土不小于6小时，粘土不小于10小时，但不超过两天。

（五）摊布水泥

首先将水泥用量进行计算，将施工路段划成若干个方格，每个方格按计算的水泥袋数堆放水泥，进行摊布。在摊布时应派专职施工人员控制每一个方格内的水泥数量，保证厚度和宽度，表面应没有空白的位置，也没有水泥过分集中的位置，平面力求平整。摊料过程中，应将超尺寸颗粒及其他杂物捡除。

（六）补水、再次拌合

闷料后，再次测定混合料的含水率，确定是否还需补水，然后用路拌机或其它合适的拌合机械进行拌合，拌合完成的标志是混合料颜色一致，没有灰条、灰团和花面，没有粗细颗粒“窝”，没有素土夹层，且水分合适、均匀。

（七）固化土初压、整平

混合料拌合均匀后，要立即用推土机初步排压，人工挂线精确整平，再用平地机进行整型。整平过程中，对于局部低洼处，应用齿耙将其表层厚度耙松5cm以上，并用新拌的混合料进行找补整平，整平时切忌在光滑的平面上进行薄层找补。

（八）碾压

整型后，应在最佳含水量时压实，要根据路宽、压路机轮距的不同，制定相应的碾压方案。通常采用l8T-22T振动压路机，先静压一遍再对固化土层进行压实作业。具体碾压时，应本着“先轻后重，先慢后快，先两边后中间，先静压后振动”的原则，速度控制在头两遍应是低速，1.5km/h-1.7km/h为宜，以后可用2.0km/h-2.5km/h的碾压速度。

碾压采用纵向进退式，压路机轮迹一般要求重叠二分之一轮宽，后轮必须超过两段的接缝处，后轮压完固化土面全宽时，即为一遍。碾压过程中固化土的表面应始终保持潮湿，如表层水分蒸发过快，应及时补洒少量的水。如有“弹簧”、松散、起皮、剪切推移现象，应及时翻开重新拌合。注意：整个施工过程从水泥摊布到碾压必须在水泥终凝期内完成。

2、集中拌合法施工

对于二级和二级以下的公路，若无合适的强制式厂拌设备时，也可以将混合料集中在路旁的料场用人工配合挖土机的方式进行拌合。集中拌合法施工应符合下列要求：

土应粉碎，防止团块；应严格按所选定的固化土配合比配料。固化剂称量必须准确；出料时，混合料的含水量应大于最佳含水率1～2%；进入料斗的素土的干湿状态应基本一致，固化剂水溶液宜当天配制，当天使用；经拌合均匀的固化土混合料应立即运输到铺筑现场进行施工。若运距远，运输过程中宜加以覆盖，以防水分过早蒸发；运输距离与时间应能保证使固化土在凝结时间内碾压完毕；宜采用自卸式运输车与摊铺、碾压机械相配套，做到随拌随运随铺随压；固化土铺筑前，下承层表面应拉毛、去除杂物、洒水湿润；到场的固化土混合料可按数量均匀分散地直接卸于下承层面上，避免集中堆料过高，造成松实不一致。

摊铺可采用各类摊铺机，亦可采用人工加抓斗式挖掘机联合摊铺。在较低等级道路上，没有摊铺机时，可采用自动平地机按以下步骤摊铺混合料：

（一）根据铺筑层的厚度和要求达到的压实干密度，计算每车混合料的摊铺面积；

（二）将混合料均匀地卸在路幅中央，路幅宽时，也可将混合料卸成两行；

（三）用平地机将混合料按松铺厚度摊铺均匀；

（四）设一个3～5人的小组，携带一辆装有新拌混合料的小车，跟在平地机后面，及时铲除粗集料“窝”，补以新拌均匀的混合料，并与粗集料拌合均匀。

五、固化土施工技术的经济评价

1、材料费．采用固化剂固化路基，首先是不需要换土，就可以就地取材，能节约大量的沙石材料；其次是加入一定量的固化剂在短期就可以提高整体路基强度，而路基材料在造价上增加不大．

2、挖运费．由于强度的提高，达到设计要求可减薄道路厚度，减少路用材料，且无需大量挖弃不良土壤，使运费节省约80％，工程成本费用得到降低．由于挖弃和运量减少，还可以减轻或避免环境的破坏和污染．

3、施工费．由于固化土路基与一般路基的施工工艺基本相同，使用机具也大致相同，施工简单．除增加搅拌混合工序外，施工方法与常规方法相当，不会提高大量工程费用．

4、养护费．固化土呈良好的板体性能．稳定性、不透水性及抗冻性能均良好。

六、结束语

综上所述，土壤固化剂在道路路基工程的使用比较广泛，所以，必须要做好土壤固化剂的使用试验工作，确保土壤固化剂质量合格，效果显著之后，才能够真正的投入到道路路基中使用。

【参考文献】

[1]鞠石泉.土壤固化剂在黏性土路基工程中的试验应用[J].水利水电施工,2012,01:77-79.

[2]王德库,雷秀玲,王槟,李艳萍,黄如卉.DKASS土壤固化剂在道路工程中应用[J].低温建筑技术,2012,06:131-132.