土壤固化劑在城市道路設計中的應用

■陳軍波 ■上海市義昌市政工程設計有限公司，上海 201100

土壤固化劑是指能改善和提高土壤性能的復合材料，作用對象是各種土壤。現在土壤固化劑已大量應用于市政工程、機場跑道、高速公路、高速鐵路、水利工程等方面，效益非常明顯，被美國稱為20世紀的偉大發明創造之一，日本稱為21世紀的新材料。

1 固化劑在城市道路中的應用

在城市道路路基處理設計中，通常采用水泥、石灰、粉煤灰，石料等對道路路基、基層土壤進行固化處理，不僅工程造價較高，而且道路長期經過車輛的碾壓和雨水的侵蝕，路基路面整體結構的強度、剛度和穩定性發生變化，路基路面均會出現各種裂縫、松散、坑槽等病害，因此，需要一種能改善土壤水穩定性、增加強度、降低干縮性、提高路基綜合性能的添加劑來提高道路的使用壽命。

根據城市道路使用情況，針對城市道路路基特點，提出土壤固化劑適應于新建和改建各級城市道路的技術方案:

1．1 固化類混合料材料的選擇與技術要求

1．1．1 土壤固化劑

(1)夜粉固化劑中溶液的固體體積含量不得大于3%，不得有沉淀或絮狀現象，粉狀固化劑的細度在0．074mm標準篩上篩余量不得超過15%。

(2)固化劑摻入土中，在最佳含水量狀態下施工作業，其初凝時間應大于4h。

1．1．2 水泥、石灰

(1)普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質硅酸鹽水泥均可用于固化路面基層和底基層。但水泥標號不得低于32．5號，且選用終凝時間≥6h的水泥。

(2)固化路面基層和底基層，不得使用快硬水泥、早強水泥及受潮變質過期的水泥。

(3)石灰應采用消石灰或生石灰粉，消石灰中不得含有未消解的生石灰顆粒。

1．1．3 土

(1)凡能被粉碎的或原來松散的土，都可用作固化類混合料的基料。

(2)基層土中石料不應大于30mm，底基層土中石料不應大于40mm。

(3)基層、底基層用土，土中石料的壓碎值不得大于40%。(4)土中有機質含量(重量比)不宜超過10%。

1．1．4 水

人和牲畜的飲用水均可使用，水的PH值應≥6。

1．2 固化類混合料的組成與配合比設計

(1)固化類混合料宜按下表(表1)比例進行配制。

(2)通過擊實試驗確定固化類混合料的最佳含水量和最大干密度。

(3)城市道路固化類混合料7d的抗壓強度應符合下表(表二)規定。

(4)施工現場實際采用的水泥用量、石灰用量或土壤固化劑用量應高于室內試驗確定用量。

(5)固化類混合料的無側限抗壓強度根據試驗確定，試驗方法參照《固化類路面基層和底基層技術規程》(CJJ80－1998T)和《無機結合料穩定圖的無側限抗壓試驗方法》(T0805－94)。

表1 固化類混合料的配合比設計表

表2 固化類路面基層和底基層結構組合

1．3 固化類路面基層和底基層結構設計

(1)固化類路面基層和底基層結構設計應符合現行行業標準《城市道路工程設計規范》(CJJ37－2012)、《城鎮道路路面設計規范》(CJJ169－2011)的有關規定。

(2)采用固化類路面基層和底基層時，應進行技術經濟比較，以確定選用的路面結構層與厚度方案。

(3)固化混合料路基結構的最小厚度，當位于承受路面及車輛荷載影響的部位時，不小于15cm;用于邊坡等防護時，不小于10cm。固化混合料施工分層最大壓實厚度每層不大于20cm。

(4)瀝青面層與固化類路面基層和底基層層間結合應緊密牢固，并應噴撒透層瀝青，其用量為0．8～1．0kg/㎡。

(5)城市快速路、主干路的基層應采用砂礫或碎石類粗粒土，不用采用水泥、石灰類土壤固化劑穩定細粒土混合料。但可用于底基層。

(6)對交通量較大的道路，應在面層與固化類混合料基層之間加鋪連接層。

(7)常用固化類路面基層和底基層結構組合如下:a．在路基頂部設置單層式或多層式固化類混合料，每層壓實厚度為15～30cm。位于矮路堤或挖方路基頂部的單層式固化類混合料可減薄為15～20cm。b．舊路補強時，舊路基加寬、加高部分路基頂部可設置15～20cm固化類混合料路基結構層。c．在填方路基邊坡表面設置10～15cm固化混合料。，但需經論證后使用。

1．4 固化類混合料在軟基處理中的應用

(1)采用固化類軟基處理時，應進行技術經濟比較，以確定合理結構層與厚度方案。

(2)采用固化類混合料對軟基進行處理，與水泥、石灰、二灰等處理軟基方案相類似，土壤固化劑的劑量可根據室內試驗確定，一般經驗劑量為4%～8%，按照土料的原鋪厚度確定固化劑的用量，灑鋪均勻后進行拌合，拌合均勻后進行碾壓，碾壓成型后進行灑水養生。一般鋪筑厚度為30cm為宜，當厚度大于30cm時應分層鋪筑。

2 土壤固化劑應用實例

南京市鼓樓區科技園橫一路

2．1 工程概況

南京市鼓樓區科技園橫一路，道路全長349m，道路寬度為7m，兩側人行道分別為2．5m。

2．2 工期

該工程路特固材料路基結構下基層厚度為18cm，上基層為15cm，總土方量900m3。下基層施工3天完成，上基層施工3天完成。

2．3 工程造價

采用路特固設計變更后比原設計方案工程造價降低約20%。

2．4 路面結構及測量數據

橫一路路面結構及測量數據如下:

(1)面層:厚度40mm，壓實度≥98，竣工驗收彎沉值0．45mm;

(2)上基層:厚度180mm，壓實度≥97，竣工驗收彎沉值0．50mm;

(3)下基層:厚度150mm，壓實度≥96，竣工驗收彎沉值1．20mm;

(4)土基頂面:厚度200mm，壓實度≥95，竣工驗收彎沉值2．60mm。

圖1 橫一路路特固指標檢測報告

3 結束語

目前固化劑在城市道路工程中運用廣泛，如:京市二環路、北京市長辛店工業區道路，鐵路南京市南站北廣場站前路，南京市玄武區后宰門大街、南京市玄武區珠江路、鐘學路、南京市鼓樓區廣州路以及江蘇省鎮江市茅山風景區大型生態停車場、南京市浦口區湯泉等大型停車場等。土壤固化劑可以達到增強基層、底基層強度，改善基層、底基層性能，并且可以節約工程造價、縮短工期，值得在市政領域推廣使用。

［1］樊恒輝，高建恩，吳普特．土壤固化劑研究現狀與展望［A］．西北農林科技大學學報(自然科學版)．2006，34(2)141－146．

［2］王新歧，胡軍，徐京闊，任翠青，李長升．土壤固化劑在路基處理中的應用研究［B］．中國市政工程．2007，126(2)74－76．

［3］周子兵．土壤固化劑在公路工程路面基層［C］．黑龍江省隆興公路勘測設計有限公司．

［4］劉福然，王佳梅，劉勇．土壤固化劑在軟基處理中的應用．1998，77(4)63－64．

［5］美國高科技路特固低碳抗水強基材料技術(RODAGOOD)研究與應用．美國威林頓國際有限公司，2011年．

［6］周恩飛．美國路特固抗水強基材料的室內試驗研究及探討［A］．交通標準化．2009，202(8月上半期)111－113。