浅析道路施工中土壤固化剂的施工工艺

　　摘要：本文作者结合多年的道路与桥梁施工经验对道路施工中，土壤固化剂的应用及施工工艺的要求进行论述。
　　关键词：固化剂；掺入；路基；施工工艺
　　
　　
　　1土壤固化剂（Soilstabilizer）是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料。对于需加固的土壤，根据土壤的物理和化学性质，只需掺入一定量的固化剂，经拌匀、压实处理，即可达到需要的性能指标。
　　
　　1.1土壤固化剂主要特点
　　
　　土壤固化剂可以适用于不同粒径的土壤，并可根据工程要求随意调整延迟时间。能充分提高土体的抗渗、抗冻、抗裂性能，较好地解决传统固结材料存在的早期强度低、水稳定性差、疲劳强度低、干缩性大、易开裂、延迟时间短等问题。处理后的固化土渗透系数K=5.0×10-7cm/s，路基层原状土K=1.0×10-7cm/s。固化土的抗冻性，当冻融次数为15次时，抗压强度由3.5MPa降至2.89MPa。固化土使用寿命15~2O年，抗冲刷能力不小于0.2MPa。且固化剂工程造价低土壤固化剂市场价格在200一280元/t，土壤固化剂与传统防渗材料相比在施工工艺、工程投资、施工工期等方面均有显著的优点。
　　
　　1.2工程材料
　　
　　该工程使用路邦EN-1土壤固化剂，路邦EN-1是一种离子型类固化剂，是一种高浓缩的酸性有机溶液。具有很强的氧化、溶解能力，并含有多种天然分散剂成分的化合物。可将土壤中的矿物质和土壤分子分解，使其重新结晶形成金属盐，产生新的化学键，保持土壤持久稳定。土壤固化剂在浓缩状态下无挥发性，不燃烧，有强烈刺激酸味。液体呈酱棕黑色，稀释后无任何危害，对生态无破坏、对环保无影响。
　　
　　1.3土壤固化剂作用
　　
　　土壤固化剂是一种由多种无机、有机材料合成的用以固化各类土壤的新型节能环保工程材料。它的应用范围十分广泛，除了用于加固道路基层、底层和面层以外，还可运用于各种建筑物的地基处理、地质灾害防治、水利水电工程防渗堵漏、油田灌浆、沼气池等领域。现结合某公司承建的高速公路使用土壤固化剂的情况，对土壤固化剂在道路施工中的应用进行探讨。该段软土路基全长305m，多为高山峡谷中的稻田及农用耕地，不适合高速公路路基填筑土质标准，必须全部进行换填施工。按照高速公路软土路基施工标准，在进行换填的同时，掺入石灰粉及土壤固化剂，分层碾压。
　　
　　
　　2下层固化处理施工工艺
　　2.1下层固化处理层施工的工艺流程
　　
　　
　　工艺流程：准备碎石层→施工放样→备料拌和混合料→摊铺整平→碾压→养生。
　　
　　2.2准备碎石层及防渗土工膜
　　
　　（1）对已实施碎石层进行整平，采用12t或以上压路机静压至无轮迹为止，保证应有的路拱。
　　（2）在碾压过程中，如发生弹簧“现象”，应采用挖开、重新回填或掺石灰或水泥等进行处理。
　　（3）在碎石层上铺筑防渗土工膜，铺设好后用砂袋压住，进行焊接后铺筑固化土。
　　
　　2.3施工放样
　　
　　在碎石层上恢复中线，直线段每15～20m设一桩，并在两侧固化剂处理层边缘设指示桩，在两侧指示桩上明显标记出固化处理层边缘的设计高程。
　　
　　2.4备料及拌和混合料
　　
　　（1）将现场所需固化素土进行晾晒。土中树根、草皮和杂物应清除干净，不应将不合格的土采集一起。
　　（2）根据固化处理层的宽度、厚度及预定的干密度、石灰剂量，计算路段需要的干燥土数量，计算每一立方米固化处理土需要的石灰用量和固化剂用量。
　　
　　（3）在预定堆料的场地堆放满足要求的现场素土，将晾晒的土和石灰先干拌1～2遍，在堆拌过程中使大粒径土自然滑落，然后用推土机排压、碾碎，如此反复数遍。
　　
　　（4）干拌数遍后加水拌和含水量宜大于最佳值，使混合料运到现场摊铺后碾压时含水量不小于最佳值，拌和至均匀（应不少于3遍）、灰土最大粒径不超过15mm为止，闷放1～2d。
　　
　　（5）测定混合料的含水量，按土壤固化剂稀释液中掺水量=（石灰土最佳含水量-石灰土实际含水量）×石灰土总重量计算，再根据固化剂占干土重量比确定加入固化剂浓缩液用固化剂浓缩液重量：固化剂稀释液中掺水量确定固化剂稀释比例。用水罐将固化剂浓缩液按比例稀释，采用压力式洒水车或喷管式洒水车均匀喷洒灰土中，待掺入固化剂40min后继续拌和，应不少于3遍，直到均匀。
　　
　　（6）如现场土塑性指数较高，较难拌和，应采用两次拌和，第一次加70%～100%预定计量的石灰进行拌和，闷放1～2d；此后补足需要的石灰，再进行二次拌和。
　　
　　2.5摊铺整平
　　
　　（1）确定松铺系数
　　
　　考虑下层固化处理层摊铺在相对松散的碎石层上，因此将拌和好的固化土按松铺34cm进行摊铺，即摊铺厚度为20cm×1.7（松铺系数）=34cm或根据现场高程情况确定。
　　
　　（2）摊铺整平。
　　
　　①将拌和好的混合料运到道路中进行摊铺，立即用平地机进行整形。在直线段，平地机由两侧向路中心刮平；在平曲线，平地机由内侧向外侧进行刮平。
　　②用推土机在初平的路段上快速排压一遍，以暴露潜在的不平整。
　　③对于局部低洼处，应将其表层5cm以上翻松，并用新拌和的混合料进行找平。
　　④再用平地机整形一次，应将高出的料直接刮出路外，不应形成薄层填补现象。
　　⑤每次整形都应达到规定的坡度和路拱，并应注意接缝必须顺势平整。
　　⑥整形过程中，严禁任何车辆通行，并保持无明显颜色不一现象。
　　
　　2.6碾压
　　
　　（1）整形后当混合料的含水量为最佳含水量（+1%～+2%）时，应立即用轻型压路机并配合12t压路机全宽内进行碾压，静压两遍后，采用18t以上三轮压路机进行碾压（不挂振），碾压时应由两侧向路中心碾压，需重叠1/2轮宽，后轮必须超过两段的接蜂处，一般需碾压6～8遍。压路机的碾压速度，头两遍以1.5～1.7km/h为宜，以后以2.0～2.5km/h为宜。
　　
　　（2）应使各部分碾压到的次数尽量相同，路面的两侧应多压2～3遍。
　　
　　（3）严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车，应保证固化处理层表面不受破坏，碾压过程中，固化处理层的表面应始终保持湿润，如水分蒸发过快，应及时补洒少量水，但严禁洒大水碾压。
　　
　　（4）在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适，路拱符合设计要求。终平应仔细进行，必须将局部高出部分刮除并扫出路外；对局部低洼之处，不在进行找补，可留待铺筑上层时处理。
　　
　　2.7养生
　　
　　（1）混合料碾压完成后7d的洒水养生，不应过湿或忽干忽湿，每次洒水后，应用两轮压路机将表层压实。
　　
　　（2）在养生期间未采用覆盖措施的固化处理层，洒水车外，应封闭交通。
　　
　　（3）如塑性指数过大，为防止出现裂缝，洒水车养生不得间断，尤其在高温天气下。
　　
　　3上层固化处理层施工工艺
　　3.1固化剂固化水泥石灰土施工工艺流程
　　
　　工艺流程：准备下承层→施工放样→备料拌和混合料→摊铺初平→掺加水泥、固化剂及拌和→碾压→拌和。其中：准备下承层、施工放样、备料及拌和混合料、摊铺初平施工工艺要求同下层固化处理层。
　　
　　3.2掺加水泥、固化剂及拌和
　　
　　（1） 掺加水泥。
　　
　　
　　①根据固化剂固化水泥石灰土的宽度、厚度及预定的干密度、水泥剂量，计算出每袋水泥的纵横间距，在固化层上安放标记。
　　②根据纵横间距画出方格，在每方格内将一袋水泥卸在指定位置，检查有无遗漏和多余。
　　③用刮板将水泥均匀摊开，并注意使每袋水泥的摊铺面积相等。水泥摊铺完后，表面应没有空白位置，也没有水分过分集中地点。
　　
　　（2）将拌和机初拌，使水泥与摊铺的灰土拌和均匀，推土机排压正。
　　
　　（3）掺加土壤固化剂。
　　
　　①测定混合料的含水量，将土壤固化剂按最佳含水量-实际含水量=实际掺入量计算需掺入灰土中的水量，用水灌按比例稀释，采用压力式洒水车或喷管式洒水车均匀喷洒在排压后的表面撒有水泥的石灰土层上。
　　②喷洒土壤固化剂水溶液时，喷洒应均匀，不遗漏，中途不停车，应防止喷洒量过大。
　　
　　（4）拌和机二次拌和。
　　
　　
　　①拌和机应紧跟洒水车后进行拌和，根据固化剂固化水泥石灰土层厚度的要求，应确定拌和深度，由两侧拌向中心，并略破坏下层表面，其深度宜为1cm。两层之间不得留有未掺拌的“素土”夹层。
　　②每次拌和应有重叠和翻透，并不得漏拌，且固化类混合料拌和颜色应一致，半和应不少于三遍或粒径达到要求为止。
　　
　　（5）整形。
　　①再用平地机整形一次。应将高出料直接刮出路外，不应形成薄层填补现象。
　　
　　②整形达到规定的坡度和路拱，并应注意接缝必须顺势平整。
　　
　　3.3碾压
　　
　　（1）应使各部分碾压到的次数尽量相同，路面的两侧应多压2～3遍。
　　（2）整形后，当混合料的含水量为最佳含水量（+1%～+2%）时，应立即用轻型压路机并配合12t压路机全宽内进行碾压，静压两遍后，然后采用18t以上三轮压路机进行碾压（挂强振）。压路机的碾压速度，头两遍以1.5～1.7km/h为宜，以后以2.0～2.5km/h为宜。
　　（3）严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车，应保证固化剂固化水泥石灰碎石土表面不受破坏。
　　（4）在碾压结束之前，再终平一次，使其纵向顺适，路拱符合设计要求。
　　
　　3.4养生
　　
　　（1）混合料碾压完成后进行7d的洒水养生，不应过湿或忽干忽湿，每次洒水后，应用两轮压路机将表层压实。
　　（2）在养生期间为了防止出现干缩裂缝，建议采用覆盖现场土或加盖土工膜保水养生措施，避免太阳爆晒，养生期间除洒水车外，应封闭交通。
　　（3）如塑性指数过大，为防止出现裂缝，洒水养生不得间断，尤其在高温下。
　　
　　4施工注意事项
　　
　　
　　（1）现场拌和灰土时一定要保证灰土粒径不大于5mm，且要把灰土中的杂质、未消解的灰块、石块、大粒径灰块剔除干净。
　　
　　（2）在上层固化处理层中摊铺初平时将拌和好的固化土按松铺28～30cm进行摊铺，即摊铺厚度为20cm×1.4（或1.5，松铺系数）。
　　
　　（3）不要直接在土壤中加入固化剂浓缩液，要按150～200：1或更高的体积比用水稀释固化剂浓缩液，稀释浓溶液时，应把固化剂浓缩液加入水中，不要把水加到固化剂浓缩液中。
　　
　　（4）整型后的混合料应在最佳含水量时压实，当表层含水量不足时，应洒水再进行碾压。
　　
　　（5）碾压时下层不能挂振进行碾压，上层可进行强振碾压。
　　
　　（6）混合料碾压成型后，不应忽干忽湿，养护期不应少于7d，且由于本工程土壤的特殊性，洒水养生不能间断，未达到强度要求之前，禁止各类车辆通行。土壤固化剂具有使用方便、施工工艺简单的特点，同时可替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石等传统筑路材料。国外在高速公路建设中的应用非常普遍，大大节约了材料成本，并且起到了对自然资源的保护作用。而我国在这方面的应用还处于探索阶段，土壤固化剂作为一种新型建筑材料将具有较好的发展前景。
　　
　　
　　参考文献
　　
　　[1]JTJ034-2000，公路路面基层施工技术规范[S]．
　　[2]苏群，徐渊博，张复实.国际以及国内土壤固化剂的研究现状和前景展望[J].黑龙江工程学院学报，2005，19（3）

《浅析道路施工中土壤固化剂的施工工艺》

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