高性能土壤固化劑在水利工程中的應(yīng)用

張志國(guó)

【摘 要】施工企業(yè)通常在接收到一個(gè)工程項(xiàng)目之后對(duì)地質(zhì)進(jìn)行全面的勘測(cè)，從而設(shè)計(jì)有效的圖紙，但是在地質(zhì)勘測(cè)過程中，勘測(cè)員往往會(huì)遇到各種各樣的土質(zhì)，有些便于施工，而有些則非常不利于施工。隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步以及土木工程的發(fā)展，高性能土壤固化劑是當(dāng)前最為常見的一種對(duì)土體結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的建筑材料，它的特點(diǎn)是穩(wěn)定性高、高性價(jià)比、經(jīng)濟(jì)、施工方便等，它正在逐步被土木工程所廣泛使用。尤其是在水利工程當(dāng)中，土壤固化劑的應(yīng)用能夠幫助水利工程達(dá)到防滲、護(hù)坡的效果，從而充分發(fā)揮其作用。本文就高性能土壤固化劑在水利工程中的應(yīng)用做簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】土壤固化劑；水利工程；應(yīng)用

過去，我們?cè)趯?duì)水利工程的堤防進(jìn)行加固處理的過程中，通常會(huì)采用加高或者加寬的方式，以此達(dá)到水利工程的施工設(shè)計(jì)要求。在防滲的處理上，通常會(huì)對(duì)堤基采用相應(yīng)的截滲措施從而達(dá)到工程的設(shè)計(jì)要求。但是通過這些方法來對(duì)堤坡或者堤腳進(jìn)行防滲加固處理時(shí)，往往會(huì)投入大量的財(cái)力，并且水利工程的位置也很難承受這樣的加固處理。而土壤固化劑就是對(duì)土體結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，而且其具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保、防滲抗壓性能高等特性，根據(jù)其不斷的改善與發(fā)展，相信在日后會(huì)代替混凝土等材料，以作為一種新型的建筑材料才進(jìn)行工程的加固處理。土壤固化劑的使用非常簡(jiǎn)單，也就是根據(jù)土體結(jié)構(gòu)的特性，在其中摻入適量的固化劑，然后將土壤與固化劑和勻并壓實(shí)，這樣就可以達(dá)到工程施工的要求。

1.高性能土壤固化劑的特點(diǎn)

高性能土壤固化劑由于具有經(jīng)濟(jì)環(huán)保、施工方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用到土木工程當(dāng)中，尤其是在水利工程中，通過使用固化劑來改變土壤的結(jié)構(gòu)，這樣就可以是工程達(dá)到防滲漏的效果，并且保證了工程的質(zhì)量。土壤固化劑由于具有非常多的優(yōu)點(diǎn)而被土木工程所推崇，并且它也在逐漸替代過去的石灰、水泥等各種筑路材料，它能夠有效的節(jié)約能源資源，具有經(jīng)濟(jì)成本低、環(huán)境污染少等特點(diǎn)。它是土木工程中實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的新型技術(shù)之一。與傳統(tǒng)的石灰、水泥相比，這種材料具有高性價(jià)比、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益高等特點(diǎn)，并且它能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)材料不能實(shí)現(xiàn)或解決的特殊問題，其運(yùn)用范圍非常廣泛。目前已被運(yùn)用在水利工程當(dāng)中，以達(dá)到護(hù)坡、防滲的效果。

2.土壤固化劑的固化原理

土壤固化劑也就是根據(jù)土壤結(jié)構(gòu)的特性，摻入適量的固化劑，以改變土壤的結(jié)構(gòu)。它有利于將土壤中多余的水分通過結(jié)晶的方式固定下來，從而減低土壤表面的電流，增強(qiáng)土壤的電解質(zhì)層的濃度，是土壤中的電解質(zhì)顆粒凝聚起來，然后再填充土壤中的孔隙，最后再通過壓實(shí)，從而使得土壤的密實(shí)度增高，穩(wěn)定性增強(qiáng)，進(jìn)而形成另一種土壤結(jié)構(gòu)，此時(shí)的土壤就能夠達(dá)到之前土壤達(dá)不到的密度，在工程中起到穩(wěn)定的作用。土壤結(jié)構(gòu)通過摻入土壤固化劑之后，其剛度、穩(wěn)定性、剪力強(qiáng)度等都得到進(jìn)一步的提高，這種不僅有利于充分發(fā)揮水利工程的質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命，還在一定程度上節(jié)約了經(jīng)濟(jì)成本，提高了工程的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。

3.土壤固化劑的多重優(yōu)勢(shì)

對(duì)于需加固的土壤，根據(jù)土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)，只需摻入一定量的固化劑，經(jīng)拌勻、壓實(shí)處理，即可達(dá)到需要的性能指標(biāo)。其特點(diǎn)是路用技術(shù)指標(biāo)優(yōu)良、工程造價(jià)低、施工方便、縮短工期，尤其是有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)。采用土壤固化劑可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、礫石等傳統(tǒng)筑路材料，節(jié)省資源、能源，節(jié)約土地，保護(hù)植被，大幅度減少二氧化碳等溫室氣體的排放量，有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益特別明顯，是公路工程可持續(xù)發(fā)展的創(chuàng)新型交通技術(shù)之一。由于它比傳統(tǒng)的水泥、石灰等土壤固化材料具有更好的性能和經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。

3.1萬(wàn)能兼容

土壤的分析、實(shí)驗(yàn)是固化劑在應(yīng)用中的繁雜前期，實(shí)驗(yàn)配比時(shí)間長(zhǎng)，耽誤工期影響施工，無(wú)論是粘土還是沙土、含高鹽量還是有機(jī)質(zhì)的土壤均能兼容，處理效果十分顯著，是傳統(tǒng)材料不能比的。

3.2遠(yuǎn)超國(guó)標(biāo)

經(jīng)過無(wú)數(shù)次專家試驗(yàn)和施工檢測(cè)證明無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、干密度、彎沉等各項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

3.3高斥水性

攻克了“防水、防翻漿遂：一固化劑真正的核心技術(shù)，這是大多數(shù)固化劑無(wú)法逾越的瓶頸，從而有效解決了基層因水浸泡下沉開裂的問題。

3.4節(jié)約工期

高性能的固化劑使原來的施工周期輕輕松松縮短到3—7天，有條件的地方碾壓完畢即可正常通車。

3.5節(jié)約成本

節(jié)約大量外來路料的材料費(fèi)、運(yùn)雜費(fèi)和施工、維護(hù)勞力費(fèi)，可降低綜合成本40～50%。

3.6施工簡(jiǎn)單

只要經(jīng)過簡(jiǎn)單培訓(xùn)，應(yīng)用傳統(tǒng)的道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、簡(jiǎn)單的的施工流程、排水方式和施工方法即可。

3.7防熱抗凍

優(yōu)良的性能不受熱、霜凍或潮氣影響，抗凍能力極強(qiáng)，從而減少路面因低溫縮裂、高溫膨脹而損壞的現(xiàn)象。

3.8節(jié)能環(huán)保

傳統(tǒng)筑路材料開采破壞植被，污染環(huán)境。尤其是石灰，水泥生產(chǎn)中要消耗大量的煤炭資源并釋放大量的二氧化碳溫室氣體，加劇了全球溫室效應(yīng)。該技術(shù)減少了這些傳統(tǒng)膠結(jié)材料的使用量，有利于節(jié)省資源和能源，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

3.9具有廣泛的實(shí)用性

由于它比傳統(tǒng)的水泥、石灰等土壤膠結(jié)材料具有更好的性能和經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益，還能解決水泥、石灰、粉煤灰等膠結(jié)材料在土壤加固時(shí)難以解決的一些特殊問題，具有獨(dú)特的土壤固化效果和廣泛的實(shí)用性，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于公路的基層及底基層、建筑地基的處理等領(lǐng)域。

4.在堤防加固工程中的應(yīng)用方法

4.1堤面道路

將土壤固化劑用于道路路基或路面，在國(guó)內(nèi)外已有較為成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。固化堤面不僅可以方便交通和汛期搶險(xiǎn)，而且可以防止雨水在堤頂滲透給大堤造成的破壞。

4.2護(hù)坡

護(hù)坡的主要作用是防止波浪對(duì)堤身的破壞，造成護(hù)坡破壞的主要原因有（1）護(hù)面材料的重量不足或厚度不夠，不能阻止破碎波射流的沖擊和坡面波動(dòng)水流的沖刷，以及內(nèi)壓力的浮托作用；（2）坡面的保護(hù)范圍不夠，在邊界處土料遭到?jīng)_蝕，以至于損及護(hù)面層本身；（3）堤身壓實(shí)質(zhì)量差，產(chǎn)生不均勻沉陷，引起護(hù)坡面板塌陷傾毀。在波浪較小地區(qū)，一般采用干砌石護(hù)坡；在波浪較大地區(qū)，多采用漿砌石護(hù)坡或預(yù)制的鋼筋混凝土板鋪砌；在護(hù)坡工程中采用土壤固化劑固化當(dāng)?shù)氐耐寥阑蛱烊簧暗[石料，可以根據(jù)不同工況的需要制作護(hù)坡，從而達(dá)到防沖防浪的目的。制作護(hù)坡前，應(yīng)進(jìn)行坡面壓實(shí)，斜坡壓實(shí)可采用斜坡振動(dòng)碾壓實(shí)，也可采用電動(dòng)打夯機(jī)夯實(shí)。坡面壓實(shí)前應(yīng)清除原坡面雜草、根系和表面腐植土層，測(cè)定原始干密度、含水量，作為護(hù)坡加固的參考依據(jù)。

5.總結(jié)

水利工程總會(huì)受到多種自然條件的影響其中就包括土質(zhì)，造成的工作狀態(tài)也復(fù)雜復(fù)雜，因此工程技術(shù)人員應(yīng)有憂患意識(shí)，在設(shè)計(jì)和施工等主要環(huán)節(jié)，嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān)。土壤固化劑作為一種新型的堤防加固材料，尚沒有形成統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)范，土壤固化劑在水利工程施工中應(yīng)用及質(zhì)量檢驗(yàn)和控制方法，目前也沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此采用土壤固化劑固化砂卵石料。

【參考文獻(xiàn)】

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