土壤固化劑在道路基層施工應用及經濟優勢分析

陳 鋒

（南京江寧經濟技術開發總公司， 江蘇 南京 211100）

1 土壤固化劑相關概述

以往建筑工程多使用石灰、水泥等材料對土壤進行固化，但隨著交通行業的快速發展，這些固化材料的缺點逐漸暴露出來且越發明顯，難以滿足實際施工的需求。采用石灰材料所固化的土壤，其強度較差，且很容易發生開裂、軟化等情況，且其對材料的比例要求較高，若添加的石灰量過多，則會使得土體的強度出現減弱，無法滿足道路工程對土體強度的要求。而以水泥為材料所固化的土壤，則很容易發生溫縮較大的情況，經常發生開裂，且其防凍能力與抗滲能力均較差[1]。而土壤固化劑作為一種新型材料，不僅具有抗壓能力好、斥水性能強的優點，且可以適應各種土壤，如砂土等，另外該材料還具有環保性，可滿足不同等級道路工程的要求，與傳統固化材料相比，其性能更強，且經濟優勢更高。

2 土壤固化劑機理

土壤固化劑是一種新型工程材料，具有環保節能的特點，其是由多種無機材料與有機材料所合成的。該材料與土壤混合到一起后，會發生物理反應與化學反應，使土壤的性質發生變化，會將土壤中的自由水轉變成結晶水，并將其固定，會降低土壤膠團的表面電流，減弱吸附于膠團上的雙電層，增強了電解質濃度，進而起到凝聚顆粒的作用，其體積會發生膨脹，進而將土壤中的孔隙填充，通過壓實功作用，固化土會更加穩定且緊實，其圧密度更大[2]。

3 土壤固化劑施工應用

3.1 處理下承層

為保證路面墊層的橫坡、平整度與強度等指標符合設計的要求，在進行土料堆放前，要對墊層進行檢查，平整其凹凸不平的位置；

3.2 土質取樣

施工前，先分析土樣的成分和類型，根據分析結果，確定合適的土壤固化劑及配合比；

3.3 試驗段

在施工現場，選擇 100-150米的試驗段，以確定現場的土方松鋪系數、最佳含水量、固化劑用量等數據；

3.4 備料

確保所采集的土中沒有腐殖土、樹枝、雜物等，對采集土進行過篩，將超過標準尺寸的土壤、砂石等剔除，且要保證堆土平整且均勻。

3.5 測量放樣，備土整平

根據設計圖紙，將中線、邊線每20米放樁，路基邊線寬度宜超路床寬30 公分，把施工段所需的土方拉入路床，按測定的高度和寬度用推土機大致整平，并對攤鋪的厚度進行檢查；

3.6 噴灑固化劑、悶料

根據試驗段數據，精確計算試驗段的補水量，噴灑固化劑，拌和均勻后悶料6-10小時，通過該方法可以防止局部出現水分過多的情況；

3.7 整型

操作平地機對路段進行初步整型，然后操作輪胎壓路機或拖拉機碾壓一遍路段，以此發現路段中不平整之處，使用齒耙將低洼路段耙松，深度約為表層下10厘米，將準備好的固化劑混合料填充于該位置使其平整，然后使用平地機再進行一次整型；

3.8 碾壓

在最佳含水量進行碾壓，通常使用三輪壓路機（12噸）進行碾壓，進行6到8遍碾壓后，進行檢查，確保路段上沒有出現明顯的輪胎痕跡，將混合碎石撒鋪到路面上，厚度約為 3厘米，確保其均勻撒鋪，然后再次碾壓，保證碎石嵌進基層中，且路面沒有出現明顯的露臺痕跡；

3.9 養生

在上述碾壓完成后，經壓實度測試后立即中斷交通，開始養生一周，將草袋鋪在路面進行養護，或灑水養護，若選擇灑水，則要保證每天至少灑水兩次[3]。

4 土壤固化劑的經濟優勢分析

4.1 節能環保

隨著社會經濟發展，道路建設體量迅速增大，其中砂、石等原材料需求量隨著增大。大量原材料需求造成山體破壞，植被砍伐，環境污染。尤其是石灰，水泥生產中要消耗大量的能源。而利用土壤固化劑則可以減少傳統固化材料的用量，對節約能源與保護環境有著重要意義，符合我國的可持續發展戰略，推動了資源節約型社會的建設進度。同時，黏土固化劑所用的材料均為就地取材，無需運輸廢土，不僅不會對周圍的環境造成污染，且不會出現影響交通的情況。

4.2 施工工藝相對簡單，施工和養護成本降低

土壤固化劑可以將總量豐富，成本低廉的自然土壤固化改性后，作為道路基層及底基層，可利用老路路基材料，就地取材，且施工機械與傳統道路路基施工機械基本相同，勞動力需求減少。相比于以往所使用的路基材料，其成本節約可達到 15%。同時使用土壤固化劑進行處理的基層，無論是強度，還是密實度均得到提高，其表層對自然條件的抗性增加，使用壽命得到延長，降低了后期維修的次數，進而節約了成本。

4.3 工期縮短

道路路基基層和底基層一般采用水泥穩定碎石或者石灰穩定土，這增加了開采、運輸環節，且供貨半徑受限，而高濃縮的土壤固化劑，用量少，運輸費用低，供用半徑大；不燃燒。因此，固化劑使用可以縮短工期50%。

4.4 各項性能指標優異

經現場檢測，經固化劑處理過的基層或底基層無側限抗壓強度提高 40%，常溫下浸水不解散，防滲性能好且可以在冬季地區進行應用，其具有抗壓強度高、水穩定性好，耐久性和抗凍性好等優點，可以大大提高道路的使用壽命。

5 道路施工實際案例分析

某市政道路，路線全長1128.782米，路幅寬12米，設計速度40km/h。因其在道路K0+502.5位置下穿機場高速公路，其路面標高受限，使得該處為整個道路最低點。因周邊匯水較大，雨季無法及時排水，該處道路長期浸水，路面斷裂、破損并出現路基下沉。

該處道路于2019年進行老路改造，施工過程在該處底基層采用土壤固化劑處理技術代替6%灰土。經現場檢測，設計彎沉值38mm，現場檢測為27.2mm，均達到設計值。

6 結論

隨著經濟水平的發展，交通行業迅速發展，道路通車的數量隨之增加，車輛的載重也會增長，在這種背景下土木工程的要求會越來越高，其對道路強度、密實度等要求會提高，以往的固化材料難以滿足這種需求，而土壤固化劑可以達到標準，且具有很大的潛力與發展空間。通過大量實驗都已證實土壤固化劑可以改變土體的力學特征，具有明顯經濟優勢，國內公路、港口建設都已開始應用[5]。