HAS土壤固化劑在淺層軟基處理中的應(yīng)用研究

葉朝棟

摘 要：HAS土壤固化劑是以工業(yè)廢渣為主要原材料生產(chǎn)的一種新型水硬性硅鋁基膠凝材料，該產(chǎn)品能有效固結(jié)土壤、粉煤灰、尾礦等細(xì)粒料，具有早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度穩(wěn)定持久及良好的耐水性等特點(diǎn)。與傳統(tǒng)的換填方式相比，HAS固化劑處理淺層軟基具有經(jīng)濟(jì)效益高、技術(shù)指標(biāo)優(yōu)及生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，本文結(jié)合工程實(shí)例，簡(jiǎn)要介紹HAS固化劑在淺層軟基處理中的具體應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：HAS固化劑;淺層軟基;技術(shù)指標(biāo);生態(tài)環(huán)保

0 引言

隨著道路建設(shè)的不斷發(fā)展，路基處理方式越來越豐富，傳統(tǒng)的淺層軟基處理主要有清淤換填法、拋石擠淤法、土工聚合物法、石灰樁法等。清淤換填需要外來土置換軟弱土，浪費(fèi)土地資源，影響生態(tài)環(huán)境;拋石擠淤地基沉降不均勻，工程質(zhì)量不易控制;土工聚合物法提高地基承載力特征值不顯著。

HAS土壤固化劑是一種灰渣膠凝材料，它由礦渣及礦渣組合物為主體原料 （80%以上），配以適量的活化劑混合粉磨制成一種新型水硬性膠凝材料。 HAS固結(jié)體早期強(qiáng)度高，后期強(qiáng)度穩(wěn)定持久，固化土體耐水性和耐久性好，軟化系數(shù)大于0.9， 抗硫酸鹽介質(zhì)侵蝕系數(shù)大于1.0，HAS固化劑本身有微膨脹性，克服了水泥干縮大、易開裂等問題[1]。與傳統(tǒng)的淺層軟件處理方式相比，HAS固化劑處理淺層軟基具有經(jīng)濟(jì)效益高、技術(shù)指標(biāo)優(yōu)及生態(tài)環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。

1 HAS固化劑的作用原理

固化劑本自身的一部分組成材料遇水后發(fā)生水化反應(yīng)， 能夠生產(chǎn)氯酸鈣、硅酸鈣等膠凝物質(zhì)， 這些膠凝物質(zhì)在黏土顆粒表面形成硬化殼 還有部分成分可以與黏土物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成膠凝物質(zhì)，使黏土表面硬化，可以提高軟土地基水穩(wěn)性， 增強(qiáng)土壤強(qiáng)度高，同時(shí)土壤固化劑中還含有激發(fā)劑，它可以有效地使礦渣、粉煤灰中的玻璃體結(jié)構(gòu)遭到破壞， 產(chǎn)生很多缺陷，造成玻璃體中的四氧化硅陰離子解聚， 進(jìn)而與軟土中活性成分發(fā)生水化反應(yīng)，有助于軟弱土的硬化。固化劑與土壤混合后， 將會(huì)在反應(yīng)中奪取多余的水分，生產(chǎn)鈣礬石針狀結(jié)晶體， 把土壤中大量的自由水轉(zhuǎn)化為結(jié)晶水的形式， 這種水化反應(yīng)形成的結(jié)晶體使得材料體積增加， 能夠有效填充土團(tuán)顆粒間的孔隙， 從而提高了土壤密實(shí)度， 能夠明顯提高抗壓、抗?jié)B、抗硫酸鹽侵蝕等性能。

2 HAS固化劑的技術(shù)性能特點(diǎn)

2.1 固結(jié)對(duì)象廣泛

HAS土壤固化劑固結(jié)基土對(duì)象廣泛，可固結(jié)有機(jī)質(zhì)含量不超過10%、含石料粒徑不大于40 mm的雜填土、素填土及淤泥質(zhì)粘土等軟弱土。

2.2 高強(qiáng)耐水性

HAS土壤固化劑耐水性強(qiáng)，固結(jié)一次性到位，遇水不會(huì)出現(xiàn)“二次泥化”現(xiàn)象。

2.3 生態(tài)環(huán)保

HAS土壤固化劑淺層軟基處理主要利用現(xiàn)場(chǎng)原狀土，較少采用外部購?fù)粒瑢?duì)環(huán)境影響小，同時(shí)現(xiàn)狀軟弱土不需外運(yùn)堆棄，不會(huì)造成棄土污染。另一方面，通過固化劑固化改良后，可有效降低土體中有毒有害及重金屬物質(zhì)的溢出，避免軟弱土對(duì)環(huán)境的二次污染。

3 HAS固化劑的施工工藝流程

路基固化技術(shù)的基本原理是化學(xué)固化技術(shù)，即是向路床填料中添加固化材料，通過固化材料與土壤中的組分發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，生成的水化產(chǎn)物具有良好的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和水穩(wěn)性能。路基固化處理技術(shù)，前期主要工作包括現(xiàn)場(chǎng)的勘察和取樣分析，確定現(xiàn)場(chǎng)施工條件和填料性質(zhì)。施工時(shí)具體固化劑摻量根據(jù)各個(gè)料場(chǎng)的土源、土料性質(zhì)，通過配合比試驗(yàn)結(jié)果確定，同時(shí)施工時(shí)保障固化材料的布料均勻。

4 HAS固化劑在淺層軟基處理的具體應(yīng)用（以武漢某道路為例）

4.1 工程地質(zhì)概況

武漢某道路具體軟弱土情況如下：道路沿線局部分布有0.3 m～6 m（1-1）層雜填土，土質(zhì)不均，主要由黏性土混碎磚、碎石、混凝土塊等建筑垃圾及生活垃圾組成，堆積年限大于5年，硬物質(zhì)塊徑約2 cm～12 cm，含量約30%～40%，不能直接作為擬建道路、管涵的地基使用。全線分布有0.8 m～5.5 m（1-2）層素填土，土質(zhì)不甚均勻，以黏性土為主，混少量碎石、磚塊等，堆積時(shí)間大于5年，不能直接作為擬建道路、管涵的地基使用。

4.2 路基處理實(shí)施方案

根據(jù)地勘報(bào)告，雜填土層的有機(jī)質(zhì)含量及硬塊物質(zhì)粒徑都不適合HAS固化劑的應(yīng)用，考慮清除路床設(shè)計(jì)標(biāo)高以下全部雜填土外運(yùn)丟棄，將路床設(shè)計(jì)標(biāo)高以下（1-2）層素填土翻挖后實(shí)地測(cè)定素填土的含水量，然后采用濕法計(jì)算確定HAS固化劑加入后混合改良土的最佳含水量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取3%、5%、7%不同的3組摻和劑量作為試驗(yàn)段進(jìn)行試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)3%～5%之間的摻和劑量時(shí)混合料最接近最佳含水量，最終確定采用4%的摻和劑量作為大面積施工的指導(dǎo)劑量。

4.3 施工控制

采用拌合機(jī)將4%的固化劑摻和劑量與素填土在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行充分拌和，然后按照每層30 cm的攤鋪厚度進(jìn)行攤鋪整平，先采用輕型壓路機(jī)穩(wěn)壓后再采用重型壓路機(jī)碾壓，每層壓實(shí)檢測(cè)合格后方可進(jìn)行下一層的攤鋪壓實(shí)工作。分層攤鋪壓實(shí)至路床設(shè)計(jì)標(biāo)高后，對(duì)路基進(jìn)行7天養(yǎng)護(hù)直至強(qiáng)度形成。

5 路基指標(biāo)檢測(cè)

整個(gè)路基成型養(yǎng)護(hù)完成后，對(duì)路基進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)，相關(guān)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求，具體詳見表1所示。

6 結(jié)論

根據(jù)工程實(shí)際應(yīng)用的結(jié)果分析，與傳統(tǒng)的淺層軟基處理相比，HAS固化劑處理淺層軟基具有固結(jié)對(duì)象廣泛、經(jīng)濟(jì)效益好、技術(shù)質(zhì)量指標(biāo)優(yōu)、生態(tài)環(huán)保及施工工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在淺層軟基處理中具有較好的處理效果。在土壤地質(zhì)條件允許的前提下，結(jié)合工程實(shí)驗(yàn)段摻和劑量等參數(shù)，適合大面積應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹懷兵.土壤固化劑在軟基處理中的應(yīng)用[J].黑龍江交通科技，2017（5）：8.