土壤固化劑在道路基層中的應(yīng)用研究

戴淼

摘要：土壤固化劑作為一種可以有效改善土壤力學性能的化學復(fù)合材料，因其良好的使用性能、簡便的施工工藝、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，在公路建設(shè)領(lǐng)域逐漸得到應(yīng)用。本文結(jié)合工程實例，總結(jié)了土壤固化劑穩(wěn)定土基層的施工工藝，通過試驗檢測其路用性能指標，并對與傳統(tǒng)碎石基層進行了對比，證明土壤固化劑在道路基層中具備較好的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：土壤固化劑;路面基層; 性能指標

本文采用了新型土壤固化材料“路液”，以工程廢棄土方為基礎(chǔ)原材料，通過土壤固化形成致密結(jié)構(gòu)層，替代水泥穩(wěn)定碎石和二灰穩(wěn)定碎石作為路面基層，以實現(xiàn)廢棄物再生利用，減少了砂石材料使用。

一、研究內(nèi)容和意義

“路液”是中國科學院南京土壤研究所研制的一種新型土壤固化材料，采用高分子聚合物納米微粒技術(shù)，其共聚長鏈接觸土壤后會形成持久防水的半柔性固體矩陣結(jié)構(gòu)，使土壤永久固化?；诖?，我們結(jié)合正在實施的陜西省渭南市華州大道道路工程，設(shè)置試驗段50m，技術(shù)指標均嚴格按照道路工程相關(guān)指標控制，采用“路液”新型路基固化材料穩(wěn)定土替代原有的二灰碎石和水泥穩(wěn)定碎石基層使用，從而驗證該材料作為道路基層的使用性能，探究該新材料相比傳統(tǒng)材料的優(yōu)勢。

二、實施方案

此次試驗應(yīng)用依托的是陜西省渭南市華州大道（華州段）工程，該工程東起華州區(qū)西環(huán)路，西至赤水河，是連接渭南—華州的一條城市快速干道。道路為雙向六車道設(shè)計，路基寬度30米。本次選取的試驗段長50m，位于華州大道瓜坡鎮(zhèn)北沙村段（樁號 K17+040-K17+090）。路面基層原設(shè)計為20cm水泥穩(wěn)定碎石+20cm二灰穩(wěn)定碎石，本次試驗擬采用路液穩(wěn)定土基層替代原有穩(wěn)定碎石作為基層使用。路液穩(wěn)定土基層厚度為40cm，分兩層進行攤鋪碾壓，上下攤鋪層各20cm。主要施工工藝為：下承層準備→施工放樣→攪拌、運輸→攤鋪整平→碾壓成型→養(yǎng)生。

（一）施工準備

1、原材料配比 華州當?shù)赝临|(zhì)為偏砂性土，施工前先在華州大道取土樣并送樣試驗，確定本次施工采用的材料配比（質(zhì)量比）為素土：生石灰：水泥=100：5：5;料液投加（體積比）：土壤：料液=10000：5。

2、施工放樣

采用全站儀進行恢復(fù)中線。直線段每20米設(shè)一樁，平曲線每10米設(shè)一樁。在路邊緣外側(cè)0.5m設(shè)指示樁，進行水平測量。在指示樁紅漆線拉上鋼絲線，按路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計寬度撒白灰線，每側(cè)應(yīng)超出設(shè)計寬度20cm，嚴格控制穩(wěn)定土攤鋪系數(shù)在1.2～1.3之間。

（二）混合料拌合 本次試驗選用塊狀生石灰。首先用挖機對現(xiàn)場素土和生石灰按照100：5的比例進行初拌，灑水車用噴霧頭人工進行噴淋，對現(xiàn)場素土補充水分，灑水車進行噴淋，控制含水率在16%以內(nèi)。拌合至生石灰充分消解后，重復(fù)測定含水率為15%。按照每立方米水摻加20kg路液固化劑的比例加入灑水車充分溶解，挖機自上而下將料堆翻挖，灑水車將路液水溶液均勻噴灑于料堆上，攪拌均勻后再次檢測含水率，控制含水率在15%左右。為防止水分流失，必要時可采用彩條布進行覆蓋。

水泥標號采用P.O42.5水泥，按照100：5的比例摻加入料堆充分拌合。技術(shù)人員對拌合后的穩(wěn)定土進行取樣送檢，確保其含水率控制在最佳含水率以上0.5%～1%左右，以補償攤鋪和碾壓過程中的水分損失。

（三）混合料鋪筑 下承層處理完畢，用運輸車將穩(wěn)定土拉運至指定路段卸車攤鋪，單層虛鋪厚度控制在25～27cm左右，用裝載機均勻攤開，再用平地機刮平，配合GPS嚴格控制高程。攤鋪完成后用26t壓路機全幅靜壓一遍，第二遍用1/3輪距輕振，第三遍用1/2輪距輕振，第四遍滿輪前振后不振，最后采用21t三鋼輪靜壓收光，至穩(wěn)定土表面無明顯輪跡。壓路機碾壓速度應(yīng)控制在1.7～2.0km/h之間，碾壓應(yīng)由中心向兩側(cè)，由低處向高處進行，嚴禁壓路機在已完成或正在碾壓的路段上掉頭或急剎車。

首層20cm穩(wěn)定土壓實后，即采用相同方式進行第二層20cm穩(wěn)定土壓實。最終完成碾壓前應(yīng)檢查穩(wěn)定土外觀、高程、路拱達到設(shè)計要求，施工接縫應(yīng)在第二段施工時將前段2～4m處挖除，以保證垂直接縫。

三、試驗檢測研究

（一）試驗方法及結(jié)果

1、現(xiàn)場取樣 路液穩(wěn)定土養(yǎng)生7天后，方可進行取樣檢測。分別進行土壤擊實試驗、土密度（環(huán)刀法）試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗和路面回彈彎沉試驗。

2、土壤擊實試驗 根據(jù)土壤擊實試驗報告，送檢穩(wěn)定土樣品的最大干密度為1.81g/cm3，最優(yōu)含水率為12.2%。

3、壓實度試驗 壓實度采用環(huán)刀法檢測，其中4個主要取樣點位測得的壓實度分別為98.3%、98.9%、99.4%、98.3%。

4、無側(cè)限抗壓強度試驗 現(xiàn)場取芯并送試驗室進行無側(cè)限抗壓強度試驗，共計50米每15米每斷面取2個共計6個點，鉆孔直徑100mm。試驗結(jié)果如表1。

5、回彈彎沉試驗 采用貝克曼梁法進行路基回彈彎沉檢測，每15米斷面分別進行左、右幅檢測。測得回彈彎沉平均值為25.25/100mm，代表彎沉值30.79/100mm。

（二） 與原設(shè)計的對比

1、原設(shè)計情況 原設(shè)計中水泥穩(wěn)定碎石推薦配合比為：水泥：碎石集料=5：100，二灰穩(wěn)定碎石配合比為：石灰：粉煤灰：碎石=8：17：75。原設(shè)計技術(shù)指標應(yīng)符合以下碎石穩(wěn)定基層技術(shù)標準：

*水泥穩(wěn)定碎石，厚度20cm，設(shè)計壓實度≥98%，設(shè)計抗壓強度≥4Mpa，驗收彎沉值34/100mm

*二灰穩(wěn)定碎石，厚度20cm，設(shè)計壓實度≥98%，設(shè)計抗壓強度≥0.8Mpa，驗收彎沉值74.9/100mm

2、性能對比 經(jīng)對比，采用路液固化土替代水泥穩(wěn)定碎石及二灰穩(wěn)定碎石作為路面基層，其主要技術(shù)性能（壓實度、抗壓強度、回彈彎沉）指標均達到或超過原設(shè)計標準，滿足使用要求。

四、結(jié)語：

（一）路液土壤固化劑穩(wěn)定土能充分達到或超過路面基層設(shè)計強度，替代傳統(tǒng)基層混合料作為路面基層，減少路面結(jié)構(gòu)層次，簡化工序，顯著縮短工期。

（二）實現(xiàn)了大規(guī)模道路施工中的就地取土，經(jīng)原料摻配、拌合、攤鋪、碾壓即可快速成型，固化時間短，強度增長快，有效提高了工程進度及質(zhì)量。

（三）路液土壤固化劑的應(yīng)用，避免了開山采石，減少了礦產(chǎn)資源的消耗，同時避免了原材料的長距離運輸，有利于環(huán)境保護，符合環(huán)保政策要求。

參考文獻：

[1] 孔恒，王凱麗，姜瑜等. 環(huán)保型土壤固化劑的現(xiàn)狀與發(fā)展策略[J]，市政技術(shù)，2019，02：237-239.