基于不同工法及摻量的路基淺層固化處理效果對比研究

摘 要：隨著交通基礎(chǔ)設(shè)施的快速發(fā)展，路基處理技術(shù)的重要性日益凸顯。淺層固化技術(shù)因其快速、便捷和經(jīng)濟的特點，在路基處理中得到了廣泛應(yīng)用。本文基于實際試驗案例，深入分析了不同條件下路基淺層固化后的彎沉值變化，旨在評估該技術(shù)在提升道路穩(wěn)定性和承載能力方面的效果。彎沉值作為衡量路基路面承載能力的關(guān)鍵指標(biāo)，直接反映了路基的整體強度和剛度。通過對不同工法及不同摻量的對比試驗，以檢測淺層固化的實施效果，從而為路基淺層固化技術(shù)的理論發(fā)展和道路工程實踐提供支持和參考。

關(guān)鍵詞：淺層固化；路基處理；彎沉值；對比試驗文章編號：2095-4085（2025）02-0099-03

0 引言

路基，作為道路結(jié)構(gòu)的基石與承重核心，其穩(wěn)定性和強度對于路面的耐久性及行車安全具有決定性影響。然而，復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造、多變的施工環(huán)境以及材料性能的局限性，往往導(dǎo)致路基出現(xiàn)淺層軟弱、承載力不足及水穩(wěn)定性欠佳等問題。此外，隨著道路建設(shè)精細(xì)化管理的持續(xù)推進與一系列相關(guān)導(dǎo)則、制度的相繼出臺，道路路基處理面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，諸如快速施工技術(shù)的需求［1］、路側(cè)停車功能的考量［2］、嚴(yán)格的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)［3］以及投資經(jīng)濟性的平衡等。

在此背景下，淺層固化路基處理技術(shù)憑借其高度的針對性、施工的高效便捷性以及相對低廉的成本優(yōu)勢，近年來在國內(nèi)外道路工程領(lǐng)域獲得了廣泛認(rèn)可與應(yīng)用。該技術(shù)通過向路基淺層精準(zhǔn)注入或摻入特定固化材料（如水泥、石灰、高分子聚合物等），借助物理化學(xué)反應(yīng)或材料固有的固化特性，顯著改善土體的物理力學(xué)性能，大幅提升路基的承載力與水穩(wěn)定性，從而有效加固路基，延長道路的整體使用壽命。

1 工程概況

上海市奉賢區(qū)某道路中修工程，全長約3km，為二級公路，設(shè)計速度80km/h。在工程的東端機動車道區(qū)域，采用淺層固化工藝技術(shù)，開展了一項路基處理施工的專項試驗。試驗的核心目的在于全面驗證淺層固化工藝在實際施工中的效果與效能。同時，還計劃通過對比分析不同施工方法以及固化劑摻量之間的細(xì)微差異，以期在科學(xué)的角度上，為道路大中修項目探索出更為經(jīng)濟、高效且效果顯著的施工工藝與技術(shù)路徑。

2 試驗方案

2.1 試驗方法

在砂石等優(yōu)質(zhì)填料資源日益稀缺、工程造價持續(xù)攀升的嚴(yán)峻背景下，就地淺層固化處理方法應(yīng)運而生，已成為解決土體加固難題的一大創(chuàng)新方案。這項技術(shù)是一種先進的原位土體加固技術(shù)，其核心在于利用高效固化劑對軟土等類型的土體進行就地固化處理，旨在使處理后的土體達到既定的強度標(biāo)準(zhǔn)或其他特定的使用要求。就地淺層固化處理方法不僅能有效緩解優(yōu)質(zhì)填料短缺的問題，還能在成本控制與工程質(zhì)量之間找到完美的平衡點，其重要性不言而喻。

這項技術(shù)的獨特之處在于其原位加固的特性，避免了傳統(tǒng)方法中繁瑣的土方開挖與回填過程，從而大大縮短了工期，降低了施工難度。同時，通過精準(zhǔn)控制固化劑的摻入比例與拌和效果，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對土體強度的精準(zhǔn)調(diào)控，滿足多樣化的工程需求。此外，就地淺層固化處理方法還具有良好的環(huán)保性能，固化劑的使用能夠減少土壤流失與水體污染，符合當(dāng)前綠色施工的發(fā)展趨勢。

在主要機械設(shè)備方面，就地淺層固化處理方法配備了前部強力攪拌頭、配套挖機以及后臺供料（供水）系統(tǒng)等關(guān)鍵組件（見圖1）。前部強力攪拌頭作為該技術(shù)的核心設(shè)備，采用專業(yè)設(shè)計，具備強大的攪拌能力與精確的拌和控制能力，能將固化劑均勻且深入地拌和入土體內(nèi)部，確保固化效果的一致性與穩(wěn)定性。配套挖機則負(fù)責(zé)將固化劑與土體進行初步混合，為后續(xù)攪拌作業(yè)奠定基礎(chǔ)。而后臺供料（供水）系統(tǒng)則負(fù)責(zé)為整個施工過程提供穩(wěn)定且持續(xù)的固化劑與水源供應(yīng)，以保障施工的連續(xù)性與高效性。

2.2 試驗方案設(shè)定

試驗方案的設(shè)定在路基處理項目中占據(jù)著舉足輕重的地位，其核心目的在于通過嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的方法，驗證淺層固化技術(shù)在特定應(yīng)用場景下的有效性與經(jīng)濟性。本次規(guī)劃了兩個試驗段，每段長度設(shè)定為40m。其中，K13+580至K13+620段的處理寬度為10.25m，而K14+080至K14+120段的處理寬度則為8m。

為進一步優(yōu)化施工方法，在確保滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)工程造價的有效節(jié)約，同時增強試驗的對比性與經(jīng)濟性，這兩個試驗段分別采用了不同的施工工藝［4］。具體而言，K13+580至K13+620段采用了干法施工，而K14+080至K14+120段則采用了濕法施工。

在干法施工的K13+580至K13+620區(qū)域內(nèi)，根據(jù)固化劑摻量的差異，進一步細(xì)分為兩個區(qū)塊。K13+580至K13+600的20m范圍內(nèi)，固化劑的摻量設(shè)定為8%（質(zhì)量比，下同）；而K13+600至K13+620的20m范圍內(nèi)，固化劑的摻量則調(diào)整為6%。

在濕法施工的K14+080至K14+120區(qū)域內(nèi)，同樣根據(jù)固化劑摻量的不同，劃分為兩個區(qū)塊。K14+080至K14+100的20m范圍內(nèi)，固化劑的摻量為8%；K14+100至K14+120的20m范圍內(nèi)，固化劑的摻量則調(diào)整為6%。平面布置（見圖2）。

2.3 試驗流程

本試驗段就地固化主要施工工序流程（見圖3）。

2.4 試驗步驟

2.4.1 原路面破除

先對試驗區(qū)域內(nèi)的老路面進行破除作業(yè)，包括瀝青面層及水穩(wěn)基層的徹底清理，并將產(chǎn)生的渣料及時清運出場，確保施工作業(yè)面的整潔。同時，依據(jù)設(shè)計文件的相關(guān)要求，精確確定施工作業(yè)面的標(biāo)高。

2.4.2 劃分區(qū)域

根據(jù)試驗平面布置圖的規(guī)劃，將兩個試驗段劃分為兩塊獨立的試驗區(qū)域，并分別展開施工。為了嚴(yán)格控制固化劑的摻量，并提升固化劑拌和的均勻程度，將每塊試驗區(qū)域（長度為20m）按東西方向，以2.5m的間距均勻分割為8個網(wǎng)格。其中，干法試驗區(qū)域的每個網(wǎng)格尺寸為2.5m×10.25m，濕法試驗區(qū)域的每個網(wǎng)格尺寸為2.5m×8m。

2.4.3 鋪料

按照試驗數(shù)據(jù)（見表1），用配套挖機將袋裝水泥均勻鋪設(shè)在已劃分好的網(wǎng)格內(nèi)。在鋪料過程中，應(yīng)高度重視揚塵控制及天氣因素的影響，鋪料結(jié)束后，需及時清理水泥包裝材料，以確保施工區(qū)域環(huán)境整潔。

2.4.4 翻松及初拌

鋪料結(jié)束后，采用挖機對施工區(qū)域內(nèi)的土體進行翻挖及破松處理，同時初步拌和水泥與土體。翻挖深度要嚴(yán)格控制在50cm，翻挖時應(yīng)盡量破碎大塊土體，減小土塊直徑，以便為后續(xù)的攪拌均勻打下堅實基礎(chǔ)。

2.4.5 拌料

（1）干法拌料。以網(wǎng)格為單位，采用專用的固化攪拌設(shè)備和配套挖機，對混有固化劑的土體進行深度為50cm的攪拌作業(yè)。攪拌過程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況靈活調(diào)整攪拌設(shè)備的提升和下降速率，確保攪拌均勻。攪拌應(yīng)覆蓋整個網(wǎng)格，避免漏攪。當(dāng)一個網(wǎng)格攪拌完成后，再進行下一個網(wǎng)格的施工，網(wǎng)格攪拌搭接處應(yīng)適當(dāng)重合，以防止漏攪，進而確保試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）濕法拌料。其操作方法與干法類似，但在攪拌過程中，需通過攪拌頭上連接的水管對土體進行噴水。水灰比控制在0.5左右，具體數(shù)量可根據(jù)現(xiàn)場實際效果靈活調(diào)整，以滿足攪拌均勻的要求為準(zhǔn)。施工用水應(yīng)均勻噴灑在網(wǎng)格區(qū)域內(nèi)，噴水量達到指定數(shù)量后，停止噴水并繼續(xù)攪拌，直至土體完全均勻。

2.4.6 碾壓和養(yǎng)護

拌料作業(yè)完成后，要對區(qū)域表面進行整平，并確保整平面符合設(shè)計要求。對于采用干法拌料的區(qū)域，整平后可立即進行碾壓作業(yè)，需按照設(shè)計要求的標(biāo)準(zhǔn)進行，先靜壓1遍，再小振1～2遍，大振若干遍后，最后再靜壓1遍。對于采用濕法拌料的區(qū)域，需在拌料和整平工作完成后的第2d（12～24小h后）再進行碾壓施工，碾壓方式采用靜壓處理。碾壓施工完成后，應(yīng)做好現(xiàn)場排水工程，以防止積水浸泡損壞固化層，進而確保試驗結(jié)果的可靠性。

2.5 質(zhì)量檢測

需對就地固化處理段固化前后實施一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量檢測。

2.5.1 原材料檢測

應(yīng)確保固化劑材料嚴(yán)格符合國家規(guī)范要求。材料抵達現(xiàn)場后，需立即通知總包及監(jiān)理單位，并按規(guī)定抽樣送至第三方檢測單位進行檢測。固化劑的具體配合比需依據(jù)室內(nèi)配比試驗結(jié)果來確定，并通過固化劑自動定量控制系統(tǒng)，精準(zhǔn)控制施工過程中的配比，其允許偏差嚴(yán)格控制在0.5%以內(nèi)。

2.5.2 彎沉檢測

對于干法拌料固化區(qū)域，彎沉值的檢測可在固化施工完成后的3～7d內(nèi)進行；而濕法拌料固化區(qū)域的彎沉值，則可在固化施工完成后的7～14d內(nèi)測得。

鑒于本試驗段范圍相對較小，檢測頻率設(shè)定為：在不同工法及不同摻量的區(qū)域內(nèi)，檢測點數(shù)量不得少于1處，以確保檢測結(jié)果的全面性和準(zhǔn)確性。

2.6 檢測結(jié)果

彎沉值檢測，作為道路工程領(lǐng)域內(nèi)評估路面及路基結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵技術(shù)手段，其重要性不言而喻。該檢測過程通過施加一定荷載（如標(biāo)準(zhǔn)軸載車輛或靜態(tài)壓力板）于路面或路基之上，隨后利用高精度傳感器精準(zhǔn)測量在荷載作用下路面或路基表面所產(chǎn)生的垂直變形量，即彎沉值。這一指標(biāo)直觀反映了道路結(jié)構(gòu)在外部荷載作用下的響應(yīng)特性，是判斷道路是否存在結(jié)構(gòu)性損傷、預(yù)測使用壽命以及制定養(yǎng)護維修策略的重要依據(jù)。

根據(jù)設(shè)計要求，固化施工完成后需立即進行彎沉值測定，且設(shè)計要求的彎沉值應(yīng)≤230（單位：0.01mm）。經(jīng)過對各試驗段的細(xì)致檢測，所得結(jié)果（見表2）。

通過對上述檢測結(jié)果的深入對比與分析，得出以下結(jié)論：采用干法攪拌時，無論固化劑摻量為6%還是8%，均無法滿足設(shè)計彎沉值的要求。經(jīng)細(xì)致分析，主要原因在于使用水泥作為固化劑時，需要一定的水分來進行水化反應(yīng)，而現(xiàn)場土體的含水量已相對較低，因此干法施工難以達到設(shè)計要求。相比之下，采用濕法施工的方式，兩種摻量均能滿足設(shè)計要求。鑒于此，檢測結(jié)束后，對干法施工的區(qū)域重新采用了濕法方式進行施工處理。

3 結(jié)語

（1）經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑囼烌炞C，采用淺層固化施工中的濕法工藝，能夠完全滿足設(shè)計彎沉值的要求。

（2）在綜合考慮實施方案的技術(shù)可行性和工程經(jīng)濟性后，推薦采用濕法施工時，水泥的摻量以6%為宜。

（3）與傳統(tǒng)工藝相比，本法所需的施工及養(yǎng)護周期顯著縮短，提升了工程效率。

（4）本法還顯著減少了工程棄土的產(chǎn)生，實現(xiàn)了施工現(xiàn)場土方的再利用，不僅節(jié)約了自然資源，更展現(xiàn)了對環(huán)境的友好性。

（5）本法受天氣因素影響較小，除極端天氣外，一般天氣狀況下均可正常施工，增強了施工的靈活性。

（6）根據(jù)設(shè)計要求，并結(jié)合現(xiàn)場實際條件，本法能夠一次性完成對不同處理深度的施工，無需進行分層處理，不僅縮短了施工周期，還能形成一個整體的固結(jié)板塊，使施工質(zhì)量更為可靠。

（7）需注意的是，受限于當(dāng)前的試驗條件，現(xiàn)場施工所用的固化攪拌頭選型及配套挖機的功率略顯不足。若適當(dāng)增大攪拌頭尺寸并更換為更大功率的挖機，攪拌效果及施工功效有望得到進一步提升。

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［4］孫躍.新型固化土施工工藝研究［J］.建筑施工，2020，42（7）：1241-1242+124.

基金項目：上海市水利工程設(shè)計研究院有限公司科研課題：長三角一體化示范區(qū)農(nóng)村公路精細(xì)化設(shè)計研究（KY202424）。

作者簡介：陳運（1988—），男，安徽蚌埠人，本科，工程師。研究方向：市政道路和公路設(shè)計。