簡(jiǎn)析公路路基施工中土壤固化劑的運(yùn)用

張自雨

鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，河南鄭州 450000

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的快速增長(zhǎng)，城市化進(jìn)程的發(fā)展步伐也在進(jìn)一步加快。由于車流量等條件的逐漸激增，越來(lái)越多的城市道路新建及改擴(kuò)建等工程增多，從城市主干道、次干道、區(qū)道到街巷小道都運(yùn)用分期、分批及計(jì)劃性的進(jìn)行新建及改擴(kuò)建處理。在城市道路建設(shè)中，通過(guò)對(duì)投資、環(huán)境及道路基層強(qiáng)度等因素的分析，運(yùn)用土壤固化劑不僅對(duì)舊料實(shí)施再利用節(jié)約了施工成本，而且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，為了確保道路處于全年通車狀態(tài)，使得行車速度提高，進(jìn)一步加強(qiáng)道路通行的舒適性及安全性，從而使公路運(yùn)輸成本降低，提升了公路的使用年限。

1 路基處理及土壤固化劑的作用

作為公路的生命，路基發(fā)揮著必不可少的作用。根據(jù)公路路基的處理看出，石灰、水泥及粉煤灰固化土中有一定的缺陷存在，要求土壤固化劑具備能夠?qū)ν寥浪€(wěn)性進(jìn)行改善，強(qiáng)度增加，干縮性降低以及節(jié)能環(huán)保的效果是現(xiàn)階段發(fā)展的要求。例如：土固精土壤固化劑則能滿足以上要求。

該類固化劑作為一種新型節(jié)能環(huán)保工程材料，通過(guò)多種無(wú)機(jī)和有機(jī)材料共同構(gòu)成，從而對(duì)各類土壤實(shí)施固化的效果。該固化劑通過(guò)和土壤的混合，從而產(chǎn)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，促使土壤的工程性質(zhì)的得到改變，能夠?qū)⑼寥乐写嬖诘拇罅孔杂伤ㄟ^(guò)結(jié)晶水的形式進(jìn)行固定，實(shí)現(xiàn)土壤膠團(tuán)降低電流的目的，膠團(tuán)自身對(duì)雙電層的吸附減薄，電解質(zhì)濃度加強(qiáng)，使得顆粒逐漸朝凝聚的效果發(fā)展，體積通過(guò)膨脹從而對(duì)土壤孔隙進(jìn)行填充，在壓實(shí)的作用下，使固化土的穩(wěn)定及壓實(shí)較為簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)整體結(jié)構(gòu)的形成，使其壓密度得到一定程度的提升。當(dāng)土壤通過(guò)土壤固化劑進(jìn)行處理后，都能進(jìn)一步將強(qiáng)度、回彈模量、密實(shí)度、CBR、回彈模量、彎沉值以及剪切強(qiáng)度等的性能得到提升，促使公路的使用壽命得到一定程度的延長(zhǎng)，降低了工程維修成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)環(huán)境效益，是現(xiàn)階段最佳的工程施工材料。在公路施工中對(duì)土壤固化劑進(jìn)行運(yùn)用，不僅能夠?qū)Υ罅康乃?、粉煤灰、水泥及碎石等傳統(tǒng)筑路材料進(jìn)行替代，而且還能達(dá)到資源、能源及土地的合理節(jié)約，促使經(jīng)濟(jì)效益得到顯著的提升。

2 土壤固化劑的固結(jié)原理

固化劑的固結(jié)原理不僅關(guān)系到材料的組成，而且還關(guān)系到固化時(shí)間的長(zhǎng)短以及土壤環(huán)境的不同，固結(jié)原理的類型通過(guò)固化劑的材料種類進(jìn)行判斷。通常情況下，無(wú)機(jī)穩(wěn)定類固化劑的狀態(tài)是呈固態(tài)狀，而離子類固化劑和有機(jī)類固化劑處于液態(tài)狀。

2.1 固態(tài)固化劑

固態(tài)固化劑中主要包括石灰、水泥等無(wú)機(jī)穩(wěn)定材料。固化的過(guò)程主要包括以下幾方面：

1）通過(guò)水的作用下有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，從而出現(xiàn)凝膠狀的水化物對(duì)土壤實(shí)施固結(jié)；

2）通過(guò)和水的相互作用，形成的額鈣、鎂、鋁離子會(huì)對(duì)土體中具備的鈉、鉀離子實(shí)施置換，從而使得電膜層的厚度減小；

3）通過(guò)和土混合物的作用，從而形成結(jié)晶體。對(duì)土中存在的自由水運(yùn)用結(jié)晶水的形式實(shí)施存儲(chǔ)，最終達(dá)到固結(jié)的目的。

2.2 液態(tài)固化劑

通常情況下，液態(tài)固化劑分為離子類固化劑和有機(jī)類固化劑。

1）一般離子類土壤固化劑的固化原理是：當(dāng)水稀釋之后，會(huì)有較大的離子作用產(chǎn)生，該類電化學(xué)作用能夠?qū)φ惩令w粒的雙電層結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，能夠使土壤的親水性永久性的轉(zhuǎn)化為疏水性，對(duì)土壤的壓實(shí)提供便利，從而產(chǎn)生固結(jié)穩(wěn)定的整體板塊；

2）有機(jī)類固化劑的固結(jié)原理：當(dāng)土體中有固化劑滲透時(shí)，會(huì)有化學(xué)反應(yīng)出現(xiàn)，從而產(chǎn)生無(wú)機(jī)膠凝體，最終達(dá)到固化的效果。

3 施工工藝

3.1 測(cè)量放線

根據(jù)坐標(biāo)法運(yùn)用全站儀實(shí)施中測(cè)量，對(duì)中線進(jìn)行恢復(fù)，每隔10m 位置進(jìn)行一排樁的設(shè)置，并按照路基對(duì)其寬度進(jìn)行確定，放出路基的邊線，為了使路基的壓實(shí)度及邊坡的穩(wěn)定性得到保證，在對(duì)路基邊線進(jìn)行放出時(shí)，應(yīng)對(duì)兩側(cè)邊線各進(jìn)行20cm～40cm 的寬度增加。其次，要求測(cè)量技術(shù)人員對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量線實(shí)施準(zhǔn)確的放出，當(dāng)縱橫斷面的標(biāo)高確定之后，在側(cè)釬上對(duì)設(shè)計(jì)高程進(jìn)行標(biāo)記，當(dāng)控制水準(zhǔn)高程時(shí)，應(yīng)對(duì)松鋪系數(shù)進(jìn)行合理的考慮。

3.2 整平

按照施工過(guò)程中對(duì)土量的使用狀況向施工段路床中進(jìn)行拉入，根據(jù)測(cè)量的寬度及高度實(shí)施大致的整平，通常整平的方式是運(yùn)用人工與推土機(jī)相結(jié)合。

3.3 固化劑的噴灑及濕拌

施工技術(shù)人員應(yīng)先選定具有代表性的一點(diǎn)對(duì)含水率進(jìn)行測(cè)試，精確的對(duì)施工作業(yè)段所需的補(bǔ)水總量進(jìn)行計(jì)算。其次計(jì)算出施工作業(yè)段的總體積，根據(jù)每立方需運(yùn)用固化劑的數(shù)量對(duì)所需固化劑的用量進(jìn)行計(jì)算。最后在灑水車內(nèi)將計(jì)算出的補(bǔ)水量及固化劑一并加入，通過(guò)充分的攪拌達(dá)到均勻狀態(tài)，經(jīng)過(guò)稀釋在作業(yè)段內(nèi)進(jìn)行均勻的灑布。在對(duì)土壤固化劑水溶液進(jìn)行噴灑時(shí)，應(yīng)先采用壓力式灑水車或噴管式灑水車進(jìn)行操作，確保噴灑達(dá)到均勻狀態(tài)，禁止中途有停車現(xiàn)象出現(xiàn)。對(duì)于在混合料中直接摻入的固化劑水溶液，應(yīng)采用兩次噴灑的方式進(jìn)行操作，首先應(yīng)先進(jìn)行40%的噴灑，機(jī)械拌和的次數(shù)不能低于兩遍，隨后再進(jìn)行40%的噴灑并實(shí)施兩遍拌合，促使拌和顏色達(dá)到一致狀態(tài)后即可。當(dāng)碾壓成型之后，即可對(duì)其余20%的固化劑水溶液實(shí)施噴灑封層。

3.4 悶料

當(dāng)混合料達(dá)到拌和均勻后即可實(shí)施悶料處理，通常情況下沙土的悶料時(shí)間不能低于6h，而粘土的悶料時(shí)間則應(yīng)超過(guò)10h，最多不能超過(guò)2 天時(shí)間。

3.5 水泥的撒布

首先應(yīng)計(jì)算水泥用量，對(duì)施工路段進(jìn)行若干個(gè)方格的劃分，每個(gè)方格根據(jù)計(jì)算的水泥袋數(shù)對(duì)水泥進(jìn)行堆放，實(shí)施撒布。在水泥撒布的過(guò)程中，應(yīng)設(shè)置專業(yè)的施工人員對(duì)每個(gè)方格內(nèi)所需的水泥數(shù)量進(jìn)行控制，促使其寬度及厚度得到保證，禁止表面有空白、水泥集中的現(xiàn)象出現(xiàn)，確保平面處于平整效果。在攤料的過(guò)程中，應(yīng)撿除其中存在的超尺寸顆粒及其他雜物。

3.6 補(bǔ)水及二次拌和

當(dāng)悶料結(jié)束之后，應(yīng)對(duì)混合料的含水量進(jìn)行再次測(cè)定，確定是否要進(jìn)行補(bǔ)水處理。其次運(yùn)用路拌機(jī)或合適的拌合機(jī)械及西寧拌和處理，當(dāng)拌和中混合料的顏色達(dá)到一致狀態(tài)后即可停止拌合，禁止有灰團(tuán)、灰條、花面、素土夾層及粗細(xì)顆粒窩存在，保證水分均勻且合適。

3.7 固化土的初壓及整平

當(dāng)混合料拌和均勻之后，應(yīng)運(yùn)用推土機(jī)實(shí)施及時(shí)的初步排壓，采用人工掛線的方式進(jìn)行精確整平，隨后采用平地機(jī)進(jìn)行整型。在整平的過(guò)程中，當(dāng)局部有低洼存在時(shí)，應(yīng)采用齒耙對(duì)其表面進(jìn)行超過(guò)5cm 的翻松，運(yùn)用新拌和的混合料實(shí)施找補(bǔ)整平處理，在整平的過(guò)程中禁止在光滑的平面上實(shí)施薄層找補(bǔ)。

3.8 碾壓

應(yīng)在路面處于最佳含水量的狀態(tài)下進(jìn)行壓實(shí)，運(yùn)用不同的路寬及壓路機(jī)的輪距，對(duì)合理的碾壓方案進(jìn)行制定。通常情況下，運(yùn)用l8T-22T 的振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，先實(shí)施一遍靜壓，隨后對(duì)固化土層實(shí)施壓實(shí)操作。嚴(yán)格按照碾壓原則對(duì)其碾壓過(guò)程進(jìn)行控制，按照1.5km/h～1.7km/h 的低速對(duì)前兩遍碾壓，隨后則需采用2.0km/h～2.5km/h 的速度實(shí)施碾壓處理。

運(yùn)用縱向進(jìn)退式進(jìn)行碾壓，通常要求壓路機(jī)的輪跡與二分之一輪寬相重疊，后輪應(yīng)和兩段接縫處超過(guò)，當(dāng)后輪對(duì)固化土面全寬進(jìn)行碾壓結(jié)束之后，則被稱之為一遍碾壓。在碾壓過(guò)程中，應(yīng)確保固化土的表面處于始終潮濕狀態(tài)，例如表面有過(guò)快蒸發(fā)時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行及時(shí)補(bǔ)灑。當(dāng)出現(xiàn)松散、彈簧、起皮、剪切推移問題時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行翻開并重新拌和處理。從水泥攤鋪到碾壓的整個(gè)過(guò)程中，都必須確保在水泥終凝期之內(nèi)進(jìn)行操作。

在碾壓過(guò)程中應(yīng)處理施工縫的位置，對(duì)于施工接縫位置進(jìn)行搭接拌和處理。當(dāng)?shù)谝欢伟韬椭?，?yīng)對(duì)5m～8m 位置進(jìn)行留出，且不對(duì)其實(shí)施碾壓。在第二段施工過(guò)程中，應(yīng)采用適量水泥和土壤固化劑水溶液對(duì)前段未實(shí)施碾壓的區(qū)域進(jìn)行添加并實(shí)施重新拌和，使其和第二段相結(jié)合進(jìn)行碾壓處理。

3.9 養(yǎng)護(hù)

每實(shí)施一段固化土層的碾壓并達(dá)到檢查合格要求之后即可對(duì)交通即可中斷，實(shí)施養(yǎng)護(hù)，使其養(yǎng)護(hù)時(shí)間控制為7h，養(yǎng)護(hù)方法主要包括以下幾點(diǎn)：

1）灑水養(yǎng)護(hù)，應(yīng)確保路面處于濕潤(rùn)狀態(tài)；

2）對(duì)塑料薄膜進(jìn)行覆蓋的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，要求土埝按照縱橫向的方式進(jìn)行封實(shí)；

3）乳化瀝青作為下封層進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，此時(shí)基層的面層應(yīng)屬于瀝青層狀態(tài)；

4）鋪土養(yǎng)護(hù)。上層應(yīng)繼續(xù)對(duì)施工固化土層進(jìn)行操作。

4 養(yǎng)護(hù)

在公路工程施工中土壤固化劑的運(yùn)用已達(dá)到普遍狀態(tài)，并且存在廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，不僅在路基頂層進(jìn)行應(yīng)用，而且還應(yīng)在路面基層中得到使用，存在較為成熟的施工經(jīng)驗(yàn)。不僅對(duì)施工材料的成本造成一定程度的節(jié)約，而且還對(duì)自然資源進(jìn)行了保護(hù)。作為一種新型施工材料，土壤固化劑的發(fā)展前景較為顯著。

[1]崔廣豐.土壤固化劑在公路路基施工中的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011(4).