市政道路施工中路面基層穩(wěn)定性處理技術(shù)探討

【摘要】文中對市政道路施工中路面基層穩(wěn)定性處理的關(guān)鍵技術(shù)進行了全面探討。通過詳細分析土壤類型、環(huán)境條件及施工技術(shù)等基層穩(wěn)定性的主要影響因素，提出了采用新型化學穩(wěn)定劑、優(yōu)化施工工藝和利用現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)等確保施工質(zhì)量的一系列有效處理措施。研究結(jié)果表明，科學的基層處理技術(shù)能夠顯著提升道路質(zhì)量、延長使用壽命、降低維護成本及提高道路安全性。

【關(guān)鍵詞】路面基層；穩(wěn)定性處理；市政道路；施工技術(shù)

【中圖分類號】TU528.37 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）08-0152-03

0 引言

在當前的市政道路施工過程中，路面基層穩(wěn)定性問題至關(guān)重要。文中借助系統(tǒng)的分析方式，探討路面基層穩(wěn)定性的關(guān)鍵影響要素，嘗試應(yīng)用一系列有效處理措施，以增強道路結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性以及安全性，保障道路能夠長效使用以及降低維護的需求，切實保證公共安全以及投資效益實現(xiàn)最大化。

1 路面基層穩(wěn)定性的重要性及影響因素

1.1 基層穩(wěn)定性對道路質(zhì)量的影響

道路基層的穩(wěn)定性是保障市政道路具備長期耐用性與安全性的關(guān)鍵要素?；鶎幼鳛榈缆方Y(jié)構(gòu)的支撐層，直接影響上層瀝青或混凝土的負載分配能力。倘若基層穩(wěn)定性欠佳，將導致路面不均勻沉降、裂縫以及變形，對整個道路系統(tǒng)的使用壽命和維護成本造成影響。穩(wěn)定的基層能夠有效地分散車輛載荷，削減應(yīng)力集中，防范路面的早期損壞。優(yōu)良的基層穩(wěn)定性還有益于阻止水分侵入，維持路面結(jié)構(gòu)的干燥狀態(tài)，規(guī)避因凍融作用所引發(fā)的損害。

1.2 主要影響因素分析

影響道路基層穩(wěn)定性的因素繁多，基層材料類型和質(zhì)量是決定其穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。

不同材料（如碎石、砂礫、穩(wěn)定土等）的承載能力和抗變形能力各異，材料的顆粒級配、壓實度以及含水率等參數(shù)，都會對基層的整體性和承載力產(chǎn)生顯著的影響[1]。不均勻壓實或者壓實不足都會降低基層穩(wěn)定性。環(huán)境因素如氣候變化和地下水位的波動，也會給基層穩(wěn)定性帶來不利影響。溫度的變化會致使材料膨脹或者收縮，而水分的變化則有可能致使基層材料的強度下降。

2 穩(wěn)定性處理技術(shù)概述

2.1 常規(guī)處理技術(shù)及其效果

常規(guī)的道路基層穩(wěn)定性處理技術(shù)主要涵蓋機械穩(wěn)定化、水泥穩(wěn)定化以及石灰穩(wěn)定化等方法。機械穩(wěn)定化技術(shù)借助物理方式。如壓實和改良級配，來增添基層的密實度與均勻性，通常適用于絕大部分的土質(zhì)類型。運用重型壓路機實施多遍壓實，能夠顯著增強土壤的承載能力。水泥穩(wěn)定化技術(shù)牽涉到向基層添加適量的水泥，憑借水化反應(yīng)構(gòu)建起硬化結(jié)構(gòu)，提升其強度和抗水性。此法尤其適用于濕潤或者軟弱土壤的改良。經(jīng)水泥穩(wěn)定化處理的道路基層能夠提升30%～50%的抗壓強度，延長道路使用壽命20%以上。石灰穩(wěn)定化主要應(yīng)用于黏性土壤，加入石灰改進土壤的工作性與長期性能。這些技術(shù)的效果通常依據(jù)路面的使用壽命以及維護成本予以評估。

2.2 新興技術(shù)的應(yīng)用及效果對比

新興的道路基層穩(wěn)定性處理技術(shù)包含地聚合物穩(wěn)定化、生態(tài)水泥技術(shù)等。地聚合物穩(wěn)定化技術(shù)利用聚合物材料化學反應(yīng)與土壤顆粒相結(jié)合，形成更為堅固的路基。這種技術(shù)能夠有效提升基層的抗剪強度和耐久性，尤其在多雨或者凍融循環(huán)頻繁的地區(qū)表現(xiàn)出色。生態(tài)水泥技術(shù)則運用低碳環(huán)保的水泥材料，不但提高基層穩(wěn)定性，還降低了建設(shè)過程中的碳排放[2]。對比數(shù)據(jù)顯示，地聚合物處理的基層在抗剪強度上相較于傳統(tǒng)方法提高了約40%，環(huán)境適應(yīng)性更強。表1為傳統(tǒng)與新興技術(shù)效果對比表，展現(xiàn)了不同處理技術(shù)在抗壓強度和成本效益的性能數(shù)據(jù)。

這些數(shù)據(jù)表明，新興技術(shù)在增強基層穩(wěn)定性時，還呈現(xiàn)出更為優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性以及成本效益。

3 土壤性質(zhì)與路面基層穩(wěn)定性關(guān)系

3.1 土壤類型與穩(wěn)定性的關(guān)系

道路基層的穩(wěn)定性在相當大的程度上取決于其構(gòu)成土壤的類型。土壤類型的差別，如黏土、砂土、壤土等，直接決定了其在道路基層中的應(yīng)用成效和處理需求。黏土由于顆粒細小且黏性高，當水分含量提升時，容易出現(xiàn)膨脹和收縮的情況，這致使基層穩(wěn)定性欠佳，易于在重載和溫度變化的條件下產(chǎn)生裂縫。相較而言，砂土具有較大的顆粒以及良好的排水性，因而其基層穩(wěn)定性相對較高，不易因水分影響而發(fā)生變形[3]。壤土處于黏土和砂土之間，穩(wěn)定性也居于兩者之中，但處理的難度和技術(shù)要求依舊頗高。采用恰當?shù)姆€(wěn)定化處理，如加入5%的水泥，能夠?qū)ね恋目箟簭姸忍嵘?0%以上，而同樣處理的砂土抗壓強度提高約20%。

3.2 土壤濕度、溫度對穩(wěn)定性的影響

土壤的濕度和溫度屬于影響道路基層穩(wěn)定性的重要環(huán)境因素。土壤濕度的增加通常會降低土壤的承載能力和穩(wěn)定性，尤其是對于黏性較大的土壤類型而言。在高濕度狀況下，水分會填充土壤顆粒間空隙，削減顆粒間摩擦力，致使基層穩(wěn)定性下降。黏土型土壤在濕度由15%增加至30%時，其抗壓強度下降40%以上。溫度變化同樣對土壤穩(wěn)定性有著顯著的影響。在寒冷的環(huán)境中，土壤中的水分發(fā)生凍結(jié)而導致體積膨脹和基層結(jié)構(gòu)破壞。而在高溫環(huán)境下，特別是在熱帶和亞熱帶地區(qū)，高溫會致使土壤水分迅速蒸發(fā)，讓基層過于干燥，降低其彈性和抗裂性。對于溫差較大的地區(qū)，須運用高標準的施工和養(yǎng)護技術(shù)，以適應(yīng)這些環(huán)境變化給基層穩(wěn)定性帶來的影響。

4 化學穩(wěn)定劑的選擇與應(yīng)用

4.1 常用化學穩(wěn)定劑類型及特點

在市政道路建設(shè)中，化學穩(wěn)定劑的運用旨在改良基層材料的性能，增進其穩(wěn)定性與耐久性。主要的化學穩(wěn)定劑涵蓋水泥、石灰、飛灰、地聚合物以及生態(tài)水泥。水泥屬于最為常用的穩(wěn)定劑之一，憑借水化反應(yīng)提升土壤的抗壓強度與抗剪強度。石灰適用于處置黏性土壤，能夠改良其工作性并增添穩(wěn)定性，尤其在濕潤條件下更具成效。飛灰，作為工業(yè)副產(chǎn)品，常與水泥或者石灰混合運用，提高了材料的可持續(xù)性與經(jīng)濟效益。地聚合物作為一種新型材料，化學交聯(lián)強化土壤顆粒之間的結(jié)合力，適用于各類土質(zhì)的改良[4]。生態(tài)水泥則著重于低環(huán)境影響，采用回收材料以及減少CO2排放，提供環(huán)境友好型的穩(wěn)定化方案。

4.2 化學穩(wěn)定劑的應(yīng)用效果與評估

化學穩(wěn)定劑的應(yīng)用效果能夠經(jīng)過其對土壤性質(zhì)的改善程度加以評估。效果評估通常依照土壤的抗壓強度、抗剪強度以及持久性等指標。添加4%水泥的土壤樣本抗壓強度可能提高60%，抗剪強度能提高40%。添加石灰能夠降低土壤的塑性指數(shù)，改良穩(wěn)定性，尤其在雨季對于防止路基軟化極為有效。飛灰的運用不但能夠提升土壤強度，還有益于固化重金屬，防止環(huán)境污染。地聚合物形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)顯著增強土壤的負荷承受能力，適宜重交通負荷的道路。表2列出了幾種化學穩(wěn)定劑的典型應(yīng)用效果，為選取合適的穩(wěn)定劑提供參考。

這些數(shù)據(jù)表明，各類穩(wěn)定劑在提升基層穩(wěn)定性呈現(xiàn)出顯著成效，尤其是在承載能力和耐久性，選擇適宜的穩(wěn)定劑取決于具體的土壤類型、環(huán)境條件以及預(yù)期的道路使用壽命。

5 施工過程中穩(wěn)定性處理的技術(shù)細節(jié)

5.1 施工前的準備與評估

市政道路施工基本前提是展開詳盡的地質(zhì)勘查以及土壤測試，包括土壤的類型、密度、含水率、承載能力等關(guān)鍵參數(shù)的測定。此類數(shù)據(jù)有助于選擇適宜的穩(wěn)定化技術(shù)與材料。環(huán)境條件的評估，如地下水位、降雨量、溫度變化等對穩(wěn)定性處理的抉擇和施工策略也有重要影響。施工前準備包括擬定詳盡的施工計劃和時間表、明確各階段工作內(nèi)容與目標、預(yù)先籌備應(yīng)對方案以處置可能出現(xiàn)的技術(shù)或環(huán)境問題，以及施工人員培訓。

5.2 施工中的技術(shù)應(yīng)用與監(jiān)控

在道路基層穩(wěn)定性的施工進程中，技術(shù)的精準運用和實時監(jiān)控是確保項目成功的關(guān)鍵所在。依據(jù)施工前的評估結(jié)果，合理揀選和配比化學穩(wěn)定劑，如水泥、石灰或其他添加劑，并嚴格把控混合物的質(zhì)量。技術(shù)應(yīng)用中最為關(guān)鍵的步驟包含材料的均勻混合和壓實，這需要運用先進的施工設(shè)備，如重型壓路機。面對壓實度的監(jiān)控，能夠采用現(xiàn)代化的測試設(shè)備，如電子壓實度測試儀，以實時監(jiān)控壓實過程，保證達到設(shè)計要求。施工過程中應(yīng)當持續(xù)監(jiān)測氣候條件和土壤濕度，調(diào)整施工方案以適應(yīng)突發(fā)的環(huán)境變化[5]。施工監(jiān)控還包含定期的質(zhì)量檢驗，如抽樣檢測基層的抗壓強度和抗剪強度，以評估穩(wěn)定劑的效果，并及時調(diào)整施工計劃或材料使用策略以確保最終道路的質(zhì)量和性能。

6 問題與挑戰(zhàn)：路面基層穩(wěn)定性處理的限制因素

6.1 技術(shù)的局限性

現(xiàn)有的穩(wěn)定性處理技術(shù)能夠顯著提升道路基層的性能。但是其適用性受土壤類型和條件的嚴格制約。某些穩(wěn)定化技術(shù)如水泥穩(wěn)定化在黏性土壤中成效顯著，不過在砂質(zhì)或礫石土中效果不顯著?；瘜W穩(wěn)定劑的運用可能受氣候條件限制，在高濕度或極端溫度條件下，化學反應(yīng)的效率會受到影響，降低處理效果。技術(shù)的長期穩(wěn)定性和持久性也是一項挑戰(zhàn)，特別是在交通負荷和環(huán)境條件頻繁變化的區(qū)域，維持路面的耐久性能需要額外的維護和修復(fù)工作。新興技術(shù)，例如地聚合物穩(wěn)定化盡管展現(xiàn)出優(yōu)越的性能，但在實際應(yīng)用中可能因技術(shù)的復(fù)雜性和操作要求較高而限制了其推廣普及。

6.2 經(jīng)濟與環(huán)境因素的考量

經(jīng)濟和環(huán)境因素在道路基層穩(wěn)定性處理中常常成為決定技術(shù)選型和施工方法的重要因素。從經(jīng)濟層面來看，穩(wěn)定性處理技術(shù)的成本效益是重要的考量指標。雖然某些技術(shù)例如地聚合物穩(wěn)定化能夠提供較長的使用壽命和更優(yōu)的性能，但是初期投資較高，可能超出某些項目的預(yù)算。技術(shù)實施需要專業(yè)的設(shè)備和技術(shù)人員，進一步增添了施工成本。從環(huán)境角度而言，化學穩(wěn)定劑的使用可能引發(fā)土壤和地下水的污染問題，尤其是含有重金屬和其他有害物質(zhì)的穩(wěn)定劑。環(huán)保法規(guī)和可持續(xù)發(fā)展要求對穩(wěn)定劑的選擇和使用提出了更高的標準。生態(tài)水泥技術(shù)運用回收材料和減少碳排放為道路建設(shè)提供了一種環(huán)境友好型的解決方案，但其廣泛應(yīng)用仍面臨技術(shù)驗證和成本問題的雙重挑戰(zhàn)。

7 綜合應(yīng)用：多技術(shù)融合的實踐與優(yōu)化

7.1 多技術(shù)組合方案設(shè)計

在市政道路基層穩(wěn)定性處理當中，采用多技術(shù)融合的方案設(shè)計能夠有效地提升道路的整體性能和耐久性。這種綜合性的方案通常牽涉到將機械穩(wěn)定化、化學穩(wěn)定劑的使用以及現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)相互結(jié)合，以適應(yīng)復(fù)雜的土壤條件和環(huán)境變化。對基層土壤主要由黏土和砂土混合構(gòu)成的狀況，可以先運用機械壓實來提升土壤的初步密實度，接著加入適量的水泥和石灰進行化學穩(wěn)定化，用以增強土壤的長期承載能力和抵御水侵的能力。引入地聚合物等新型材料能夠進一步提高基層的抗剪強度和抗裂性能。在設(shè)計階段，關(guān)鍵之處在于經(jīng)過地質(zhì)勘查和土壤測試收集詳盡的數(shù)據(jù)，并借助計算機模擬技術(shù)預(yù)測不同方案的效果，制定出最優(yōu)化的穩(wěn)定性處理方案。

7.2 實踐中的效果驗證與優(yōu)化

在實施多技術(shù)融合的穩(wěn)定性處理方案之后，實踐中的效果驗證和持續(xù)優(yōu)化是保障道路性能符合預(yù)期的關(guān)鍵步驟，這一過程涵蓋了對施工后道路的持續(xù)監(jiān)控和定期評估。監(jiān)控能夠采用傳感器技術(shù)來實時追蹤道路基層的壓實度、濕度和溫度等關(guān)鍵指標。運用地面穿透雷達（GPR）和地面響應(yīng)傳感器等高科技設(shè)備，可以詳盡地了解基層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和任何潛在的問題區(qū)域。道路的使用壽命和維護記錄提供了評估材料和技術(shù)選擇的有效數(shù)據(jù)。倘若初期方案中出現(xiàn)問題，如基層出現(xiàn)不均勻沉降或者裂縫，應(yīng)當立即展開分析，確定問題的成因，并調(diào)整施工技術(shù)或者材料配比。這種動態(tài)的反饋和調(diào)整機制，能夠不斷優(yōu)化穩(wěn)定性處理方案，確保道路基層在未來的使用中達到最佳性能。

8 結(jié)語

在市政道路基層穩(wěn)定性處理的實際操作中，全面考量技術(shù)的選取、土壤特性、環(huán)境因素以及經(jīng)濟可行性是極其關(guān)鍵的。多技術(shù)融合方案的設(shè)計以及實時監(jiān)控的運用，不但強化了道路的性能和耐用程度，還保證了長期的穩(wěn)定性與安全性。借由持續(xù)不斷的實踐驗證和技術(shù)優(yōu)化，能夠有效應(yīng)對施工進程中呈現(xiàn)的各類挑戰(zhàn)，達成持續(xù)的道路質(zhì)量提升，保障公共安全。

參考文獻

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[作者簡介]李麗文（1994—），男，廣東化州人，本科，助理工程師，研究方向：建筑施工。