土壤固化劑在道路基層施工應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢分析

陳 鋒

（南京江寧經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)總公司， 江蘇 南京 211100）

1 土壤固化劑相關(guān)概述

以往建筑工程多使用石灰、水泥等材料對土壤進(jìn)行固化，但隨著交通行業(yè)的快速發(fā)展，這些固化材料的缺點(diǎn)逐漸暴露出來且越發(fā)明顯，難以滿足實(shí)際施工的需求。采用石灰材料所固化的土壤，其強(qiáng)度較差，且很容易發(fā)生開裂、軟化等情況，且其對材料的比例要求較高，若添加的石灰量過多，則會(huì)使得土體的強(qiáng)度出現(xiàn)減弱，無法滿足道路工程對土體強(qiáng)度的要求。而以水泥為材料所固化的土壤，則很容易發(fā)生溫縮較大的情況，經(jīng)常發(fā)生開裂，且其防凍能力與抗?jié)B能力均較差[1]。而土壤固化劑作為一種新型材料，不僅具有抗壓能力好、斥水性能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，且可以適應(yīng)各種土壤，如砂土等，另外該材料還具有環(huán)保性，可滿足不同等級(jí)道路工程的要求，與傳統(tǒng)固化材料相比，其性能更強(qiáng)，且經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢更高。

2 土壤固化劑機(jī)理

土壤固化劑是一種新型工程材料，具有環(huán)保節(jié)能的特點(diǎn)，其是由多種無機(jī)材料與有機(jī)材料所合成的。該材料與土壤混合到一起后，會(huì)發(fā)生物理反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)，使土壤的性質(zhì)發(fā)生變化，會(huì)將土壤中的自由水轉(zhuǎn)變成結(jié)晶水，并將其固定，會(huì)降低土壤膠團(tuán)的表面電流，減弱吸附于膠團(tuán)上的雙電層，增強(qiáng)了電解質(zhì)濃度，進(jìn)而起到凝聚顆粒的作用，其體積會(huì)發(fā)生膨脹，進(jìn)而將土壤中的孔隙填充，通過壓實(shí)功作用，固化土?xí)臃€(wěn)定且緊實(shí)，其圧密度更大[2]。

3 土壤固化劑施工應(yīng)用

3.1 處理下承層

為保證路面墊層的橫坡、平整度與強(qiáng)度等指標(biāo)符合設(shè)計(jì)的要求，在進(jìn)行土料堆放前，要對墊層進(jìn)行檢查，平整其凹凸不平的位置；

3.2 土質(zhì)取樣

施工前，先分析土樣的成分和類型，根據(jù)分析結(jié)果，確定合適的土壤固化劑及配合比；

3.3 試驗(yàn)段

在施工現(xiàn)場，選擇 100-150米的試驗(yàn)段，以確定現(xiàn)場的土方松鋪系數(shù)、最佳含水量、固化劑用量等數(shù)據(jù)；

3.4 備料

確保所采集的土中沒有腐殖土、樹枝、雜物等，對采集土進(jìn)行過篩，將超過標(biāo)準(zhǔn)尺寸的土壤、砂石等剔除，且要保證堆土平整且均勻。

3.5 測量放樣，備土整平

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，將中線、邊線每20米放樁，路基邊線寬度宜超路床寬30 公分，把施工段所需的土方拉入路床，按測定的高度和寬度用推土機(jī)大致整平，并對攤鋪的厚度進(jìn)行檢查；

3.6 噴灑固化劑、悶料

根據(jù)試驗(yàn)段數(shù)據(jù)，精確計(jì)算試驗(yàn)段的補(bǔ)水量，噴灑固化劑，拌和均勻后悶料6-10小時(shí)，通過該方法可以防止局部出現(xiàn)水分過多的情況；

3.7 整型

操作平地機(jī)對路段進(jìn)行初步整型，然后操作輪胎壓路機(jī)或拖拉機(jī)碾壓一遍路段，以此發(fā)現(xiàn)路段中不平整之處，使用齒耙將低洼路段耙松，深度約為表層下10厘米，將準(zhǔn)備好的固化劑混合料填充于該位置使其平整，然后使用平地機(jī)再進(jìn)行一次整型；

3.8 碾壓

在最佳含水量進(jìn)行碾壓，通常使用三輪壓路機(jī)（12噸）進(jìn)行碾壓，進(jìn)行6到8遍碾壓后，進(jìn)行檢查，確保路段上沒有出現(xiàn)明顯的輪胎痕跡，將混合碎石撒鋪到路面上，厚度約為 3厘米，確保其均勻撒鋪，然后再次碾壓，保證碎石嵌進(jìn)基層中，且路面沒有出現(xiàn)明顯的露臺(tái)痕跡；

3.9 養(yǎng)生

在上述碾壓完成后，經(jīng)壓實(shí)度測試后立即中斷交通，開始養(yǎng)生一周，將草袋鋪在路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，或?yàn)⑺B(yǎng)護(hù)，若選擇灑水，則要保證每天至少灑水兩次[3]。

4 土壤固化劑的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢分析

4.1 節(jié)能環(huán)保

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，道路建設(shè)體量迅速增大，其中砂、石等原材料需求量隨著增大。大量原材料需求造成山體破壞，植被砍伐，環(huán)境污染。尤其是石灰，水泥生產(chǎn)中要消耗大量的能源。而利用土壤固化劑則可以減少傳統(tǒng)固化材料的用量，對節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境有著重要意義，符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)了資源節(jié)約型社會(huì)的建設(shè)進(jìn)度。同時(shí)，黏土固化劑所用的材料均為就地取材，無需運(yùn)輸廢土，不僅不會(huì)對周圍的環(huán)境造成污染，且不會(huì)出現(xiàn)影響交通的情況。

4.2 施工工藝相對簡單，施工和養(yǎng)護(hù)成本降低

土壤固化劑可以將總量豐富，成本低廉的自然土壤固化改性后，作為道路基層及底基層，可利用老路路基材料，就地取材，且施工機(jī)械與傳統(tǒng)道路路基施工機(jī)械基本相同，勞動(dòng)力需求減少。相比于以往所使用的路基材料，其成本節(jié)約可達(dá)到 15%。同時(shí)使用土壤固化劑進(jìn)行處理的基層，無論是強(qiáng)度，還是密實(shí)度均得到提高，其表層對自然條件的抗性增加，使用壽命得到延長，降低了后期維修的次數(shù)，進(jìn)而節(jié)約了成本。

4.3 工期縮短

道路路基基層和底基層一般采用水泥穩(wěn)定碎石或者石灰穩(wěn)定土，這增加了開采、運(yùn)輸環(huán)節(jié)，且供貨半徑受限，而高濃縮的土壤固化劑，用量少，運(yùn)輸費(fèi)用低，供用半徑大；不燃燒。因此，固化劑使用可以縮短工期50%。

4.4 各項(xiàng)性能指標(biāo)優(yōu)異

經(jīng)現(xiàn)場檢測，經(jīng)固化劑處理過的基層或底基層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高 40%，常溫下浸水不解散，防滲性能好且可以在冬季地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用，其具有抗壓強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好，耐久性和抗凍性好等優(yōu)點(diǎn)，可以大大提高道路的使用壽命。

5 道路施工實(shí)際案例分析

某市政道路，路線全長1128.782米，路幅寬12米，設(shè)計(jì)速度40km/h。因其在道路K0+502.5位置下穿機(jī)場高速公路，其路面標(biāo)高受限，使得該處為整個(gè)道路最低點(diǎn)。因周邊匯水較大，雨季無法及時(shí)排水，該處道路長期浸水，路面斷裂、破損并出現(xiàn)路基下沉。

該處道路于2019年進(jìn)行老路改造，施工過程在該處底基層采用土壤固化劑處理技術(shù)代替6%灰土。經(jīng)現(xiàn)場檢測，設(shè)計(jì)彎沉值38mm，現(xiàn)場檢測為27.2mm，均達(dá)到設(shè)計(jì)值。

6 結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，交通行業(yè)迅速發(fā)展，道路通車的數(shù)量隨之增加，車輛的載重也會(huì)增長，在這種背景下土木工程的要求會(huì)越來越高，其對道路強(qiáng)度、密實(shí)度等要求會(huì)提高，以往的固化材料難以滿足這種需求，而土壤固化劑可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，且具有很大的潛力與發(fā)展空間。通過大量實(shí)驗(yàn)都已證實(shí)土壤固化劑可以改變土體的力學(xué)特征，具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，國內(nèi)公路、港口建設(shè)都已開始應(yīng)用[5]。