固化劑改良土在某堤防道路工程中的應用

劉宇飛

（湖南省水利水電第一工程有限公司 長沙市 410007）

1 固化劑簡介

土壤固化劑簡稱固化劑，是指在常溫下能夠直接膠結土粒表面或與土粒的粘土礦物成分反應生成膠結物質的改性劑，能改善和提高土壤性能的材料。它能與各種土壤發(fā)生反應，形成具有一定承載能力、防滲能力和耐久性的固化土。利用固化劑加固土壤具有以下優(yōu)點：

（1）利用天然土壤進行固化，就地取材，節(jié)省工程造價；

（2）防滲效果良好，滲透系數可達到10-8cm/s；

（3）固化土可承受一定壓力，具有一定的耐久性，經水浸泡后不發(fā)生泥化；

（4）固化劑施工簡便快捷，環(huán)境污染小。

由于土壤固化劑具有以上優(yōu)點，在日本、美國等國的土木工程界受到極大重視，并被廣泛應用于水利、交通、建筑等領域的固化、防滲工程中。土壤固化劑根據其狀態(tài)的不同可分為液體和粉狀兩種，根據其固化原理主要可分為電離子類、生物酶類和水化類三種。

2 某堤防道路試驗段工程

洞庭湖區(qū)某堤防道路試驗段工程全長1.5km，路寬5.0m，厚度設計為20cm。

2.1 試驗段所用材料

（1）土。在試驗段路附近取土，土質為粘性土，實驗室重型擊實試驗得出該土的擊實最佳含水率13.2%，最大干密度1.82g/cm3。

（2）土壤固化劑。土壤固化劑采用武漢水利電力大學生產的HAS高性能土壤固化劑。

（3）水。就近取水，可以選用井水或地表水。

（4）石子。石子采用人工碎石，石子為單粒級，最大粒徑20mm。

2.2 配比設計及室內試驗

首先進行土壤固化劑室內適應性試驗，取試驗段土進行室內顆分試驗，結果表明該土與室內系統(tǒng)試驗所用土基本相似。結合HAS固化劑改良土室內抗壓強度試驗結果，我們選擇三種固化土配比進行現(xiàn)場試驗，具體配比方案見表1，擊實試驗結果見表2。對選定的配比按95%壓實度進行成型及標準養(yǎng)護，然后測試其無側限抗壓強度、浸水無側限抗壓強度、凍融循環(huán)和干濕循環(huán)試驗。

表1 右堤試驗工程采用配比方案

表2 HAS固化土擊實試驗

試驗表明，配比方案二較優(yōu)，即土壤固化劑占土比例12%，石子摻入量50%，固化土28天無側限抗壓強度達到6.56MPa，28天浸水無側限抗壓強度5.56MPa，干濕循環(huán)強度4.78MPa，凍融循環(huán)強度4.73MPa。

2.3 試驗路現(xiàn)場施工

某港區(qū)堤防路試驗工程現(xiàn)場施工采用路拌法施工工藝，所需施工機械為：公路拌和機1輛，鏈軌1輛，整平機1輛，14t振動壓路機1輛，灑水車1輛。

HAS土壤固化劑道路的施工工藝流程見附圖。

2.3.1 準備下承層

土壤固化劑的道路的下承層表面需要平整、堅實，具有規(guī)定的路拱，下承層的平整度和壓實度符合《公路路面基層施工技術規(guī)范》（JTJ032000）規(guī)定。對原有路基用14t三輪壓路機進行了三遍碾壓檢驗，在碾壓結束后下承層平整堅實。

2.3.2 備 料

（1）采集土之前，先將樹木、草皮和雜土清除干凈；

（2）土中的超尺寸顆粒人工篩除；

（3）按設計配比一、二、三計算材料用量，路面5m寬，厚度20cm。

按照設計配比計算出每車土和石子的堆放距離。在運輸車將土和石子運到指定地點之前，用灑水車預先灑水，使其表面濕潤，但注意不能過分潮濕而造成泥濘。

2.3.3 攤鋪混合料

（1）將土和石子均勻地攤鋪在預定的路面上，表面力求平整，并有規(guī)定的路拱；

（2）攤料過程中注意將大的土塊、超尺寸顆粒人工揀除。

2.3.4 擺放和攤鋪固化劑

按前面計算出的結果放置土壤固化劑，方案一：500 m試驗段總共需要2160袋土壤固化劑，每10延米放43袋；方案二：500m試驗段總共需要1146袋土壤固化劑，每10延米放23袋；方案三：500m試驗段總共需要932袋土壤固化劑，每10延米放18袋。根據計算結果確定每袋固化劑的縱橫間距，在土層上做安放標記。將固化劑直接卸在做標記的地點，并檢查有無遺漏和多余。

2.3.5 拌 和

對于修筑的土壤固化劑道路采用徐州生產的公路專用路用拌和機進行拌和，并設專人跟隨拌和機，隨時檢查拌和深度并配合拌和機操作人員調整拌和深度。拌和深度需要達到原有路基（5～10）mm，以利上下層粘結。施工中嚴禁在拌和層底部留有素土夾層，施工中控制拌和兩遍。在上述拌和過程結束時，檢驗混合料的含水率，經檢驗混合料的含水率均比最佳含水率大1%～2%,符合施工要求。

2.3.6 整 形

（1）混合料拌和均勻后，立即用路用刮平機初步整形；

（2）用推土機鏈軌立即在初平的路段上快速碾壓一遍，以暴露潛在的不平整；

（3）對于局部低洼處，用齒耙將其表層5cm以上耙松并用新拌的混合料進行找平；

（4）在整形過程中嚴禁任何車輛通行，并保持固化土拌合均勻。

2.3.7 碾 壓

（1）根據路寬、壓路機的輪寬和輪距的不同，制定碾壓方案，應使各部分碾壓到的次數盡量相同，路面的兩側控制多壓三遍。

（2）在整形后，等到混合料為最佳含水率時，立即用14t壓路機進行碾壓。碾壓時應注意重疊1/2輪寬，后輪必須超過兩段的接縫處，后輪壓完路面的全寬時即為一遍。施工時控制碾壓6遍。壓路機的碾壓速度，頭兩遍碾壓速度控制在1.5km/h左右，后四遍碾壓速度控制在（2.0～2.5）km/h。

（3）嚴禁壓路機在已完成的或正在碾壓的路段上調頭或急剎車，以保證穩(wěn)定土表面不受破壞。

2.3.8 灑水養(yǎng)護

在碾壓完成以后，采用灑水車灑水進行養(yǎng)護，灑水車灑水不得將水流直接沖擊固化土路面，均勻灑在固化土路面。每天灑水車灑水次數根據現(xiàn)場路面潮濕狀態(tài)和天氣情況，始終保持固化土路面潮濕。灑水的養(yǎng)護期在7天以上，在養(yǎng)護期間除灑水車外禁止任何車輛通行。

2.4 試驗路現(xiàn)場檢測

試驗路施工過程中通過用核子密度儀對壓實度進行跟蹤檢測，并現(xiàn)場成型抗壓強度試件，以評價道路施工性能。檢驗結果見表3、表4。

表3 馬廠堿河右堤試驗路壓實度測定結果

表4 馬廠堿河右堤試驗路7天無側限抗壓強度測定結果無側限抗壓強度 MPa

由表3、表4可以看出：用14t振動壓路機碾壓六遍后，各段壓實度均能達到95%以上。強度試驗結果中各配比7天無側限最低浸水強度為1.99MPa，遠遠大于《公路路面基層施工技術規(guī)范》（JTJ034-2000）規(guī)定的要求。各試驗段固化土的現(xiàn)場檢測結果與室內配比結果有一定的差異，現(xiàn)場基本達到室內試驗的60%左右，這主要是由于現(xiàn)場施工時機械攪拌不均勻、土壤固化劑輕微受潮等原因引起的。

3 結語

土壤固化劑是一種性能較好的土壤固化穩(wěn)定材料，固化土強度較高、耐久性較好，其初步的技術經濟指標基本令人滿意，它是堤防道路和路面基層施工的優(yōu)質材料，具有廣闊的應用前景。

1 樊恒輝，高建恩，吳普特.土壤固化劑研究現(xiàn)狀與展望[J].西北農林科技大學學報，2006 ,34 （2 ）.

2 王忠軍，艾賀申，李國勝.高速公路長壽命路面理論與實踐[J].河南科技，2006 ,（1 ）.

3 石麗萍.土壤固化劑在道路工程中的應用[J].寧夏工程技術，2004 ,3（4 ）.

4 彭波，原健安，戴經梁.固化劑加固土的研究[J].西安公路交通大學學報，2008 ,（7 ）.