抗疏力在濕陷性黃土地區(qū)公路養(yǎng)護(hù)工程中的應(yīng)用

劉莉萍 劉萬鋒 李飛 楊永東

【摘? ?要】? ?對一種人工合成筑路材料抗疏力固化土的路用性能進(jìn)行工程應(yīng)用研究。通過進(jìn)行室內(nèi)重型擊實試驗，確定了抗疏力固化土的最佳含水量及最大干密度。檢測應(yīng)用路段無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，滿足公路工程要求，并對抗疏力固化土的施工工藝及質(zhì)量控制提出了要求。通過工程驗證，抗疏力固化土在公路工程養(yǎng)護(hù)中有著良好的路用性能，作為環(huán)保型新型筑路材料，抗疏力的推廣應(yīng)用有一定的實踐意義。

【關(guān)鍵詞】? ?抗疏力;黃土;公路養(yǎng)護(hù);應(yīng)用

Application of Consolid System in Maintenance Engineering

in Collapsible Loess Area

Liu Liping1，2， Liu Wanfeng1，2， Li Fei1，2， Yang Yongdong1，2

（1. Longdong University， Qingyang 745000， China;

2. Provincial Key Laboratory of Loess Engineering Properties and Application in Universities，

Qingyang 745000， China）

【Abstract】? ? This paper studies road properties of synthetic road building material anti-hydrophobic solidified soil. The optimum moisture content and the maximum dry density of loess are determined by heavy compaction test in laboratory. The unconfined compressive strength of the applied road section is tested to meet the requirements of highway engineering， and the requirements of construction technology and quality control of anti-hydrophobic solidified soil are put forward. Through the engineering verification， the anti-hydrophobic solidified soil has a good road performance in the maintenance of highway engineering， and it has a certain significance for the popularization and application of anti-hydrophobic as a new environment-friendly road building material.

【Key words】? ? ?consolid system; loess; highway maintenance; application

〔中圖分類號〕? TU502.2? ? ? ? ? ? ? ? ?   ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識碼〕? A ? ? ? ? ? ? ?〔文章編號〕 1674 - 3229（2022）01- 0091 - 04

0? ? ?引言

黃土具有較強(qiáng)的濕陷性，容易形成公路水毀、穿孔及黃土陷穴[1]。在公路工程養(yǎng)護(hù)中，一般用水泥或石灰穩(wěn)定進(jìn)行處理[2]。但隨著我國公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的迅速擴(kuò)大和交通量的快速增長，對公路路基路面的使用性能有了更高的要求[3-4]?？故枇κ菍橥寥婪€(wěn)固研發(fā)的一類化學(xué)加固材料，作為新型環(huán)保型固化土筑路材料，對土壤工程技術(shù)性能有改善和提高，能克服石灰、水泥等單一的缺點(diǎn)，且應(yīng)用范圍廣泛，改變了以往單純依靠天然材料作為公路工程筑路材料的現(xiàn)狀，逐步向人工合成材料轉(zhuǎn)換。但抗疏力固化土在黃土地區(qū)應(yīng)用還比較少，因此使用抗疏力固化劑對黃土進(jìn)行改良，在公路養(yǎng)護(hù)中有很好的應(yīng)用前景[5-6]。

1? ? ?抗疏力固化機(jī)理及特點(diǎn)

1.1? ?抗疏力固化機(jī)理

土壤具有再石化特性，抗疏力固化劑能加速土壤石化進(jìn)程，抗疏力固化劑包括水劑（C444）及粉劑（SD）[7]。水劑可以有效地保護(hù)土壤，在抑制水毀方面尤其存在獨(dú)有作用，阻斷附著的水膜，減少毛細(xì)水上升，讓使用后的土壤能夠被更好地壓實，增加密實度[8]。粉劑可以提高土壤的粘合特性，保護(hù)處理后的土壤，通過關(guān)閉毛細(xì)管防止水浸入處理后的土壤中，從而降低吸水率，消除土壤膨脹[9]。按一定比例用抗疏力材料與土壤摻配，通過改變土壤顆粒的物理性質(zhì)，降低土壤顆粒的界面活性，阻斷堵塞土壤中的毛細(xì)通道，去除粘土顆粒表面的結(jié)合水和土壤中的自由水，壓實土壤中的空隙阻斷，并利用土壤顆粒內(nèi)部的原始內(nèi)聚力重新結(jié)合，產(chǎn)生不可逆凝結(jié)[3]，讓抗疏力處理后的土壤長期穩(wěn)定至板結(jié)固化[10]。

1.2? ?抗疏力固化土特點(diǎn)

抗疏力是一種人工合成筑路材料，針對不同的土質(zhì)都能應(yīng)用，可把工程中就地取材的土壤進(jìn)行固化，有較強(qiáng)的凝固和固化性。在需固化材料中加入固化劑拌、均勻碾壓密實即可，施工簡便并且縮短工期，降低成本[11]。在常溫下，將施工現(xiàn)場土壤與土壤固化劑混合后，會進(jìn)行化學(xué)和物理反應(yīng)從而改變土壤性質(zhì)，并在壓實的作用下趨于穩(wěn)定，形成的絮狀板體結(jié)構(gòu)，使固化土的壓密度提高，這是土壤在常規(guī)狀態(tài)所不能達(dá)到的，并且顯著提高土體強(qiáng)度及水穩(wěn)定性[12]?？故枇袒瘎o毒害，固化土可循環(huán)再生使用，減少土壤的膨脹[13]。

2? ? ?抗疏力的路用性能

2.1? ?土

在慶陽市某二級公路工程養(yǎng)護(hù)中，引入抗疏力固化土技術(shù)，處理公路路基水毀土方回填。在工程應(yīng)用中土為濕陷性黃土，進(jìn)行土的相關(guān)試驗，土的級配見表1，土的級配曲線見圖1。

土為低液限粘土，塑限20%，液限31%，塑性指數(shù)IP為11，最佳含水量12.3%，最大干密度1.87g/cm3，土含水率與干密度關(guān)系曲線見圖2。

2.2? ?抗疏力固化劑

抗疏力固化劑由甘肅某公司生產(chǎn)，水劑C444常溫下為乳白色液態(tài)，偏酸性，略帶氨味，能改變土顆粒周圍水膜結(jié)構(gòu)，減小結(jié)合水膜的厚度，使土顆粒發(fā)生凝聚，毛細(xì)水上升高度降低，土壤強(qiáng)度提高。粉劑SD是一種淡灰色粉末狀高聚類固化劑，與水泥氣味相似，可以附著在土顆粒表面，進(jìn)一步保護(hù)土壤。使用時液劑材料為土總質(zhì)量的0.4‰～0.5‰（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），粉劑材料為土總質(zhì)量的1%～1.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），液劑應(yīng)與水按1：50～1：80的比例（體積比）混合使用。

在合理范圍內(nèi)，固化土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨抗疏力固化劑含量的增加而增加，但當(dāng)抗疏力固化劑含量達(dá)到一定量時，強(qiáng)度增長值的增加幅度大大減小，且趨勢平緩。結(jié)合工程實際及考慮經(jīng)濟(jì)因素，抗疏力固化劑用量確定為水劑C444為0.8L/m3，粉劑SD為20kg/m3。對抗疏力固化黃土進(jìn)行室內(nèi)重型擊實試驗，結(jié)果見圖3。

抗疏力固化劑摻量水劑C444為0.8L/m3，粉劑SD為20kg/m3時，固化土最大干密度ρ=1.76g/cm3，最佳含水量w=17.5%。加入抗疏水固化劑后，土壤中的空隙被抗疏水固化劑阻塞，使土壤顆粒失去毛細(xì)吸水特性。與素土相比，固化土的最佳含水量增加，是由于抗疏水固化劑引起的。

2.3? ?應(yīng)用結(jié)果

對工程應(yīng)用抗疏力后的固化土根據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》（JTG 3430—2020）進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗。對齡期（7d）以98%的壓實度試件成型（每組9個試件），進(jìn)行無側(cè)限試驗。試塊制備和養(yǎng)護(hù)時，制作徑高比1：1的圓柱形試件，試模的直徑×高=50mm×50mm。用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生方法，養(yǎng)生7d，最后一天浸水。試驗結(jié)果無側(cè)限抗壓強(qiáng)度見表2。

3? ? ?施工質(zhì)量控制

3.1? ?拌和

抗疏力固化黃土施工，現(xiàn)場用裝載機(jī)拌和時，水應(yīng)是人畜飲用水，控制計量比例在最佳含水量左右，充分拌和均勻。拌和時，嚴(yán)格按照計量標(biāo)準(zhǔn)計算用量，把粉劑按計算用量分次撒在料堆上，進(jìn)行拌和均勻。液劑和水按1： 50～1：80的比例（體積比）混合，分兩次噴灑，第一次噴灑80%抗疏力液劑;第二次噴灑時，結(jié)合拌和料的含水量與天氣狀況，將需要添加的水與剩余20%液劑混合后噴灑完。拌和混合料均勻，至肉眼無白色粉劑。

3.2? ?攤鋪

攤鋪混合料采用人工配合裝載機(jī)攤鋪，確定松鋪系數(shù)，根據(jù)縱、橫斷面標(biāo)高，控制平整度及橫坡，攤鋪抗疏力穩(wěn)定土混合料時注意松鋪厚度。整形后在最佳含水量時輕型壓路機(jī)碾壓一遍，若不滿足要求及時處理，嚴(yán)禁碾壓成型后薄層貼補(bǔ)。平地機(jī)按照設(shè)計圖紙標(biāo)高進(jìn)行多次刮平，刮平時應(yīng)注意路面坡度走向有助于路面排水，對局部低洼處，用齒耙將5～8cm深的表面松動，用新拌的固化土混合料填筑、找平、碾壓，最后用平地機(jī)精平一次。高料應(yīng)直接刮除，不得對固化土層形成薄層貼補(bǔ)。

3.3? ?碾壓

壓實是抗疏力穩(wěn)定土質(zhì)量關(guān)鍵。機(jī)械攤鋪及整形的抗疏力固化土層混合料在最佳含水量時，壓路機(jī)先靜壓一至三遍再用大能量振動壓路機(jī)碾壓，如帶振動碾壓時，第一遍全寬帶振結(jié)束后，第二遍及以后碾壓要降低振動頻率，碾壓至要求的密實度。若碾壓過程中表層水分失水過快，用少量的水劑稀釋液補(bǔ)灑。碾壓時固化土層各寬度部分都應(yīng)有相同的碾壓次數(shù)，達(dá)到要求的壓實度。碾壓順序應(yīng)在直線段上保持從兩邊向中間進(jìn)行碾壓，如在設(shè)超高的曲線路段，則應(yīng)從內(nèi)側(cè)依次向外側(cè)進(jìn)行碾壓，碾壓結(jié)束時用膠輪壓路機(jī)消除輪跡。為保證不破壞穩(wěn)定土層表面，嚴(yán)禁壓路機(jī)在已完成的或正在碾壓的路段調(diào)頭或急剎車。

3.4? ?養(yǎng)護(hù)

抗疏力固化土碾壓成型后采用自然養(yǎng)生方法。保持成型抗疏力穩(wěn)定層干凈整潔，完工后的抗疏力穩(wěn)定層若尚未鋪筑面層但需開放交通時，應(yīng)全面開放，使層面均勻受壓。

4? ? ?結(jié)論

（1）抗疏力在公路養(yǎng)護(hù)工程中，對于處理路面底基層有較好的效果，相對石灰穩(wěn)定土可節(jié)約投資14%左右，在養(yǎng)護(hù)工程中方便快捷，有較好的應(yīng)用前景及經(jīng)濟(jì)效益。

（2）抗疏力固化黃土作為公路底基層，強(qiáng)度優(yōu)于石灰穩(wěn)定土，與水泥穩(wěn)定土相當(dāng)，力學(xué)、水理性質(zhì)較好，工程性質(zhì)滿足。

（3）在公路建設(shè)中就地取材以人工合成的抗疏力固化劑固化隨處可見的土壤，不受資源限制，環(huán)保生態(tài)，節(jié)約資源。

（4）抗疏力固化黃土應(yīng)保持在干燥狀態(tài)，施工成型后，應(yīng)注重養(yǎng)護(hù)，施工應(yīng)避開雨季。

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