新型固化材料在市政道路軟基地的應用探索

王常青

（太原市城市建設管理中心，山西 太原 030000）

在市政道路建設中，對道路建設質量影響最大的是軟土地基。在該類型土質區(qū)域進行施工，難度大，甚至可能無法取得預期的效果。鑒于此，本文對市政道路施工的軟基特點和現(xiàn)階段使用的新型軟土地基固化材料類型進行分析，并通過工程實例的形式對土壤固化劑在道路建設中的應用展開論述，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

1.1 流變性較強

市政道路的運行時間一般較長，通行的車輛也較多，重型貨車的往來運輸更會對道路地基產生影響，軟土地基在強壓負荷下會發(fā)生較大的形變問題，進而在一定程度上縮短道路的應用壽命。如果施工單位不采用合理的加固技術對其進行處理，還可能引發(fā)大面積土基流動問題，嚴重者甚至會造成路面坍塌。

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，土壤中會產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產生較多負電荷，負電荷會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，那么會增加空氣中的水蒸氣，這對工程路基施工的處理效率會產生極大影響。

1.3 壓縮系數(shù)較大

與一般地基土質相比，軟土地基的壓縮系數(shù)相對較大，且抗剪強度較低。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。當外界荷載對該區(qū)域造成極大壓力時，會發(fā)生嚴重的沉降問題。如果不對其進行及時加固處理，那么路面坍塌率會不斷加大，對其運行應用情況造成極大影響。

2 市政道路施工中的軟基加固技術應用類型分析

軟土地基在道路施工中容易出現(xiàn)塌陷、沉降等問題，對交通運行安全造成影響。同時，私家車數(shù)量增加，以及受雨雪天氣影響，這都對市政道路的使用安全是一個巨大考驗。鑒于此。施工人員必須對軟基加固技術格外重視，相關研究人員也應該對該技術的應用進行深入研究創(chuàng)新，此外還要努力實現(xiàn)市政道路的標準化和規(guī)范化管理。

2.1 土壤固化技術

土壤固化技術是近年來新興的軟基加固技術之一。在該技術的應用中，能夠遵循就地取材原則，無論是黏土、風沙土還是其他，只要根據(jù)土壤性質進行配比就能夠得到相應的固化劑，極大地節(jié)約能源，降低材料購置成本，同時，施工方法也極為簡單，后期維護也較為輕松，最重要的是，其抗壓強度能夠達到一級公路施工的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)濟效益顯著。

2.2 表層加固處理技術

該類型加固技術通過有計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、煤灰土或石灰土對路基滲水層進行隔斷。在排水溝的布設方面，一般根據(jù)現(xiàn)場的水質情況和地形進行操作。

2.3 強夯法

強夯法是利用噸位較大的重錘（8-30t不等）夯實軟土地基，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，提高其應用強度，使軟土地基中的水分可以迅速排出，路基完成固結反應。在強夯法的應用中，需要根據(jù)工程實際情況對夯錘重量進行選擇，對落距進行設定，同時還要根據(jù)填土高度確定夯擊次數(shù)，再根據(jù)夯實情況和地基土質量確定夯實次數(shù)，最后根據(jù)加筋土的孔隙水壓力確定強夯的間隔時間。當設置好相關參數(shù)之后，準備施工設備，對施工區(qū)域進行“清場”，平整施工場地，進行放線測量，確定夯點位置，之后開展夯實作業(yè)。

2.4 排水固結技術

排水固結技術在飽和軟土處理中較為適用，一般在天然土中設置垂直排水井，將路基內的水排出，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，增強地基強度，達到固結目標。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，通常采用強夯法改變土層結構，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。當土壤液化為100%時，土層中的水會變成自由水，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，改善土壤結構。

3 市政道路工程實例

以某市政公路建設項目為例。該區(qū)域位于平原西部，地下水位較高，且道路經(jīng)過農田，地勢低洼，有很多植物腐殖質。路基1m深的土壤幾乎呈飽和狀態(tài)。土壤多為粉土、淤泥質土，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。鑒于工程預算少，初期施工費用超預算，綜合考慮工期、成本、質量等因素，施工方?jīng)Q定在該段選擇一段長500米、寬6米的路基作為土壤固化劑試驗段。該段軟土厚度4～6m，地勢較低，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，同時選用水劑和粉劑作為本次試驗的固化材料。在固化劑的應用中，可充分利用施工區(qū)的軟土，減少土方的搬運次數(shù)，減小棄土對周圍農田的破壞力度和破壞范圍。在該區(qū)域中，土質多為低塑性沙土，黏土含量低于15%，為了達到預期的土壤固化效果，土壤取樣點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小時后噴灑固化劑，噴灑狀態(tài)為霧狀。在這一過程中用挖掘機進行二次攪拌，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小時對土壤含水率監(jiān)測一次。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)生降雨問題，因此含水率有所增加，但是總體來說處于下降趨勢。

在符合最佳含水率標準時，攤鋪處理過的土，然后按照三攤三壓的形式進行三次碾壓。傳統(tǒng)的軟基固化處理方式會在路基表面留下3-5cm的車轍，難以對其進行壓實，就算在后期作為便道使用，也會產生不均勻沉降問題。而添加固化劑之后，土壤的含水率大大降低，壓實工作進展順利，并無明顯車轍。在路基填筑完成后，對其壓實度進行檢測，數(shù)值在65.6%左右，在使用過程中也沒有出現(xiàn)凹陷、局部隆起和不均勻沉降問題。

再如山西某市政道路建設項目。該路段交通量相對較大，車輛多為小型車，其次為重型車。試驗路段的路面狀況極佳，表面平整，沒有不均勻沉降問題出現(xiàn)。這說明，在使用土壤固化劑之后，該區(qū)域的軟土性質得到了極大改善，且土基含水率在降低后也不會因為客觀因素的影響而發(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，能夠實現(xiàn)地層的緊密貼合，極大提升其變形抵抗能力和行車荷載能力。如果路面損壞，只需翻面層下的土，然后加入養(yǎng)護劑，再進行碾壓就可以完成養(yǎng)護，避免了剛性或半剛性材料受力破壞后不能通車，以及處理困難、成本高、工期長的缺點。因此，采用新型土壤穩(wěn)定劑在市政工程中對軟土進行處理具有效果好、速度快、成本低、后期維護簡單快捷的特點。

4 結語

傳統(tǒng)的軟土處理方法造價昂貴，只注重初始強度的治理，忽視了土壤復水的可能性，這必然導致道路質量參差不齊，極易出現(xiàn)坍塌問題。新型土壤固化劑的應用能夠解決工程建設中的許多實際問題，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，應用范圍廣。從環(huán)保角度看，無毒無害，對環(huán)境、人體無影響，不需要太多的勞力和機械，施工噪音小，也適用于生態(tài)景區(qū)道路建設。從工程造價來看，新型土壤固化劑的價格較低，具有顯著的高效率、短工期的應用特點，實用價值較強，可操作性較強，值得推廣。