新型固化材料在市政道路軟基地的應(yīng)用探索

王常青

（太原市城市建設(shè)管理中心，山西 太原 030000）

在市政道路建設(shè)中，對(duì)道路建設(shè)質(zhì)量影響最大的是軟土地基。在該類(lèi)型土質(zhì)區(qū)域進(jìn)行施工，難度大，甚至可能無(wú)法取得預(yù)期的效果。鑒于此，本文對(duì)市政道路施工的軟基特點(diǎn)和現(xiàn)階段使用的新型軟土地基固化材料類(lèi)型進(jìn)行分析，并通過(guò)工程實(shí)例的形式對(duì)土壤固化劑在道路建設(shè)中的應(yīng)用展開(kāi)論述，以期為后期市政工程的軟基處理提供有效參考。

1 軟土地基特點(diǎn)

1.1 流變性較強(qiáng)

市政道路的運(yùn)行時(shí)間一般較長(zhǎng)，通行的車(chē)輛也較多，重型貨車(chē)的往來(lái)運(yùn)輸更會(huì)對(duì)道路地基產(chǎn)生影響，軟土地基在強(qiáng)壓負(fù)荷下會(huì)發(fā)生較大的形變問(wèn)題，進(jìn)而在一定程度上縮短道路的應(yīng)用壽命。如果施工單位不采用合理的加固技術(shù)對(duì)其進(jìn)行處理，還可能引發(fā)大面積土基流動(dòng)問(wèn)題，嚴(yán)重者甚至?xí)斐陕访嫣?/p>

1.2 含水率較高

相較于常規(guī)土層，軟土地基中的水分含量“超高”，在水分含量超高的背景下，土壤中會(huì)產(chǎn)生一定量的黏土和粉土。在市政道路路基施工中，粉土和黏土含量較高會(huì)產(chǎn)生較多負(fù)電荷，負(fù)電荷會(huì)吸收空氣中的水蒸氣以保持其自身的含水率，而含水率越高，地基的土層孔隙就越大。如果施工區(qū)域降水頻繁，那么會(huì)增加空氣中的水蒸氣，這對(duì)工程路基施工的處理效率會(huì)產(chǎn)生極大影響。

1.3 壓縮系數(shù)較大

與一般地基土質(zhì)相比，軟土地基的壓縮系數(shù)相對(duì)較大，且抗剪強(qiáng)度較低。在其含水量大的影響下，土粒之間存在較多孔隙，這加大了軟土地基的壓縮系數(shù)，使其抗壓性能大大降低。當(dāng)外界荷載對(duì)該區(qū)域造成極大壓力時(shí)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的沉降問(wèn)題。如果不對(duì)其進(jìn)行及時(shí)加固處理，那么路面坍塌率會(huì)不斷加大，對(duì)其運(yùn)行應(yīng)用情況造成極大影響。

2 市政道路施工中的軟基加固技術(shù)應(yīng)用類(lèi)型分析

軟土地基在道路施工中容易出現(xiàn)塌陷、沉降等問(wèn)題，對(duì)交通運(yùn)行安全造成影響。同時(shí)，私家車(chē)數(shù)量增加，以及受雨雪天氣影響，這都對(duì)市政道路的使用安全是一個(gè)巨大考驗(yàn)。鑒于此。施工人員必須對(duì)軟基加固技術(shù)格外重視，相關(guān)研究人員也應(yīng)該對(duì)該技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行深入研究創(chuàng)新，此外還要努力實(shí)現(xiàn)市政道路的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化管理。

2.1 土壤固化技術(shù)

土壤固化技術(shù)是近年來(lái)新興的軟基加固技術(shù)之一。在該技術(shù)的應(yīng)用中，能夠遵循就地取材原則，無(wú)論是黏土、風(fēng)沙土還是其他，只要根據(jù)土壤性質(zhì)進(jìn)行配比就能夠得到相應(yīng)的固化劑，極大地節(jié)約能源，降低材料購(gòu)置成本，同時(shí)，施工方法也極為簡(jiǎn)單，后期維護(hù)也較為輕松，最重要的是，其抗壓強(qiáng)度能夠達(dá)到一級(jí)公路施工的1.6倍以上，收縮率與水泥混凝土相比僅為1/20。與傳統(tǒng)修筑方法相比，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.2 表層加固處理技術(shù)

該類(lèi)型加固技術(shù)通過(guò)有計(jì)劃地排出路基中的積水，以此降低地基表面的含水量，再采用墊層處理的方式，利用石灰粉、煤灰土或石灰土對(duì)路基滲水層進(jìn)行隔斷。在排水溝的布設(shè)方面，一般根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的水質(zhì)情況和地形進(jìn)行操作。

2.3 強(qiáng)夯法

強(qiáng)夯法是利用噸位較大的重錘（8-30t不等）夯實(shí)軟土地基，重錘在一定高度落下，在自身重量和下落沖擊力的影響下，降低路基壓縮性能，提高其應(yīng)用強(qiáng)度，使軟土地基中的水分可以迅速排出，路基完成固結(jié)反應(yīng)。在強(qiáng)夯法的應(yīng)用中，需要根據(jù)工程實(shí)際情況對(duì)夯錘重量進(jìn)行選擇，對(duì)落距進(jìn)行設(shè)定，同時(shí)還要根據(jù)填土高度確定夯擊次數(shù)，再根據(jù)夯實(shí)情況和地基土質(zhì)量確定夯實(shí)次數(shù)，最后根據(jù)加筋土的孔隙水壓力確定強(qiáng)夯的間隔時(shí)間。當(dāng)設(shè)置好相關(guān)參數(shù)之后，準(zhǔn)備施工設(shè)備，對(duì)施工區(qū)域進(jìn)行“清場(chǎng)”，平整施工場(chǎng)地，進(jìn)行放線測(cè)量，確定夯點(diǎn)位置，之后開(kāi)展夯實(shí)作業(yè)。

2.4 排水固結(jié)技術(shù)

排水固結(jié)技術(shù)在飽和軟土處理中較為適用，一般在天然土中設(shè)置垂直排水井，將路基內(nèi)的水排出，并輔以砂墊層，使其呈水平排放狀態(tài)，然后施加壓力于地基，增強(qiáng)地基強(qiáng)度，達(dá)到固結(jié)目標(biāo)。這種方法在提高地基穩(wěn)定性，解決地基沉降方面具有積極作用。在市政工程施工中，通常采用強(qiáng)夯法改變土層結(jié)構(gòu)，在土層中形成裂縫，保證排水暢通，然后利用沉降效果，使其固結(jié)。當(dāng)土壤液化為100%時(shí)，土層中的水會(huì)變成自由水，從而提高孔隙水的排出速度，并被土壤顆粒吸收變成吸附水，改善土壤結(jié)構(gòu)。

3 市政道路工程實(shí)例

以某市政公路建設(shè)項(xiàng)目為例。該區(qū)域位于平原西部，地下水位較高，且道路經(jīng)過(guò)農(nóng)田，地勢(shì)低洼，有很多植物腐殖質(zhì)。路基1m深的土壤幾乎呈飽和狀態(tài)。土壤多為粉土、淤泥質(zhì)土，含少量砂，廣泛分布且呈軟塑狀態(tài)，厚度3～4m，承載力低，壓縮性高。鑒于工程預(yù)算少，初期施工費(fèi)用超預(yù)算，綜合考慮工期、成本、質(zhì)量等因素，施工方?jīng)Q定在該段選擇一段長(zhǎng)500米、寬6米的路基作為土壤固化劑試驗(yàn)段。該段軟土厚度4～6m，地勢(shì)較低，整體條件最差。新型土壤固化劑包括粉劑和水劑兩種類(lèi)型，其使用范圍為粘土（包括粘粒30%以上）。為了使該路段取得良好的固化效果，同時(shí)選用水劑和粉劑作為本次試驗(yàn)的固化材料。在固化劑的應(yīng)用中，可充分利用施工區(qū)的軟土，減少土方的搬運(yùn)次數(shù)，減小棄土對(duì)周?chē)r(nóng)田的破壞力度和破壞范圍。在該區(qū)域中，土質(zhì)多為低塑性沙土，黏土含量低于15%，為了達(dá)到預(yù)期的土壤固化效果，土壤取樣點(diǎn)選擇黏土含量較高的區(qū)位，取土量為施工土方量的20%。

先用小型挖掘機(jī)充分混合挖出的粘土和軟土，然后再混合粉料與軟土，24小時(shí)后噴灑固化劑，噴灑狀態(tài)為霧狀。在這一過(guò)程中用挖掘機(jī)進(jìn)行二次攪拌，使其與土壤充分混合。在完成以上操作后，軟土塊逐漸變散，含水量降低，之后每24小時(shí)對(duì)土壤含水率監(jiān)測(cè)一次。在此期間，該區(qū)域的環(huán)境溫度較低，陰天居多，偶有降水，含水率變化如表1所示。

表1 含水率變化

由表1數(shù)據(jù)可知，在添加固化劑之后，由于第三天發(fā)生降雨問(wèn)題，因此含水率有所增加，但是總體來(lái)說(shuō)處于下降趨勢(shì)。

在符合最佳含水率標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，攤鋪處理過(guò)的土，然后按照三攤?cè)龎旱男问竭M(jìn)行三次碾壓。傳統(tǒng)的軟基固化處理方式會(huì)在路基表面留下3-5cm的車(chē)轍，難以對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)，就算在后期作為便道使用，也會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降問(wèn)題。而添加固化劑之后，土壤的含水率大大降低，壓實(shí)工作進(jìn)展順利，并無(wú)明顯車(chē)轍。在路基填筑完成后，對(duì)其壓實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)值在65.6%左右，在使用過(guò)程中也沒(méi)有出現(xiàn)凹陷、局部隆起和不均勻沉降問(wèn)題。

再如山西某市政道路建設(shè)項(xiàng)目。該路段交通量相對(duì)較大，車(chē)輛多為小型車(chē)，其次為重型車(chē)。試驗(yàn)路段的路面狀況極佳，表面平整，沒(méi)有不均勻沉降問(wèn)題出現(xiàn)。這說(shuō)明，在使用土壤固化劑之后，該區(qū)域的軟土性質(zhì)得到了極大改善，且土基含水率在降低后也不會(huì)因?yàn)榭陀^因素的影響而發(fā)生反彈，且其膨脹性甚至被有效消除，使路基一直保持在穩(wěn)定狀態(tài)。在本次工程中，路基以加了固化劑的土壤為主，路面以瀝青為主，這兩者都是柔性材料，能夠?qū)崿F(xiàn)地層的緊密貼合，極大提升其變形抵抗能力和行車(chē)荷載能力。如果路面損壞，只需翻面層下的土，然后加入養(yǎng)護(hù)劑，再進(jìn)行碾壓就可以完成養(yǎng)護(hù)，避免了剛性或半剛性材料受力破壞后不能通車(chē)，以及處理困難、成本高、工期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。因此，采用新型土壤穩(wěn)定劑在市政工程中對(duì)軟土進(jìn)行處理具有效果好、速度快、成本低、后期維護(hù)簡(jiǎn)單快捷的特點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的軟土處理方法造價(jià)昂貴，只注重初始強(qiáng)度的治理，忽視了土壤復(fù)水的可能性，這必然導(dǎo)致道路質(zhì)量參差不齊，極易出現(xiàn)坍塌問(wèn)題。新型土壤固化劑的應(yīng)用能夠解決工程建設(shè)中的許多實(shí)際問(wèn)題，且水穩(wěn)性較高，能夠有效防止土的崩塌和膨脹引起的垮塌問(wèn)題。在處理上，因地制宜，適用于大多數(shù)粘土，只要黏土含量在30%左右就可使用，應(yīng)用范圍廣。從環(huán)保角度看，無(wú)毒無(wú)害，對(duì)環(huán)境、人體無(wú)影響，不需要太多的勞力和機(jī)械，施工噪音小，也適用于生態(tài)景區(qū)道路建設(shè)。從工程造價(jià)來(lái)看，新型土壤固化劑的價(jià)格較低，具有顯著的高效率、短工期的應(yīng)用特點(diǎn)，實(shí)用價(jià)值較強(qiáng)，可操作性較強(qiáng)，值得推廣。