固化剂改良土在某堤防道路工程中的应用

2010-03-15刘宇飞

湖南水利水电 2010年3期

关键词：试验段固化剂石子

刘宇飞

（湖南省水利水电第一工程有限公司长沙市 410007）

1 固化剂简介

土壤固化剂简称固化剂，是指在常温下能够直接胶结土粒表面或与土粒的粘土矿物成分反应生成胶结物质的改性剂，能改善和提高土壤性能的材料。它能与各种土壤发生反应，形成具有一定承载能力、防渗能力和耐久性的固化土。利用固化剂加固土壤具有以下优点：

（1）利用天然土壤进行固化，就地取材，节省工程造价；

（2）防渗效果良好，渗透系数可达到10-8cm/s；

（3）固化土可承受一定压力，具有一定的耐久性，经水浸泡后不发生泥化；

（4）固化剂施工简便快捷，环境污染小。

由于土壤固化剂具有以上优点，在日本、美国等国的土木工程界受到极大重视，并被广泛应用于水利、交通、建筑等领域的固化、防渗工程中。土壤固化剂根据其状态的不同可分为液体和粉状两种，根据其固化原理主要可分为电离子类、生物酶类和水化类三种。

2 某堤防道路试验段工程

洞庭湖区某堤防道路试验段工程全长1.5km，路宽5.0m，厚度设计为20cm。

2.1 试验段所用材料

（1）土。在试验段路附近取土，土质为粘性土，实验室重型击实试验得出该土的击实最佳含水率13.2%，最大干密度1.82g/cm3。

（2）土壤固化剂。土壤固化剂采用武汉水利电力大学生产的HAS高性能土壤固化剂。

（3）水。就近取水，可以选用井水或地表水。

（4）石子。石子采用人工碎石，石子为单粒级，最大粒径20mm。

2.2 配比设计及室内试验

首先进行土壤固化剂室内适应性试验，取试验段土进行室内颗分试验，结果表明该土与室内系统试验所用土基本相似。结合HAS固化剂改良土室内抗压强度试验结果，我们选择三种固化土配比进行现场试验，具体配比方案见表1，击实试验结果见表2。对选定的配比按95%压实度进行成型及标准养护，然后测试其无侧限抗压强度、浸水无侧限抗压强度、冻融循环和干湿循环试验。

表1 右堤试验工程采用配比方案

表2 HAS固化土击实试验

试验表明，配比方案二较优，即土壤固化剂占土比例12%，石子掺入量50%，固化土28天无侧限抗压强度达到6.56MPa，28天浸水无侧限抗压强度5.56MPa，干湿循环强度4.78MPa，冻融循环强度4.73MPa。

2.3 试验路现场施工

某港区堤防路试验工程现场施工采用路拌法施工工艺，所需施工机械为：公路拌和机1辆，链轨1辆，整平机1辆，14t振动压路机1辆，洒水车1辆。

HAS土壤固化剂道路的施工工艺流程见附图。

2.3.1 准备下承层

土壤固化剂的道路的下承层表面需要平整、坚实，具有规定的路拱，下承层的平整度和压实度符合《公路路面基层施工技术规范》（JTJ032000）规定。对原有路基用14t三轮压路机进行了三遍碾压检验，在碾压结束后下承层平整坚实。

2.3.2 备料

（1）采集土之前，先将树木、草皮和杂土清除干净；

（2）土中的超尺寸颗粒人工筛除；

（3）按设计配比一、二、三计算材料用量，路面5m宽，厚度20cm。

按照设计配比计算出每车土和石子的堆放距离。在运输车将土和石子运到指定地点之前，用洒水车预先洒水，使其表面湿润，但注意不能过分潮湿而造成泥泞。

2.3.3 摊铺混合料

（1）将土和石子均匀地摊铺在预定的路面上，表面力求平整，并有规定的路拱；

（2）摊料过程中注意将大的土块、超尺寸颗粒人工拣除。

2.3.4 摆放和摊铺固化剂

按前面计算出的结果放置土壤固化剂，方案一：500 m试验段总共需要2160袋土壤固化剂，每10延米放43袋；方案二：500m试验段总共需要1146袋土壤固化剂，每10延米放23袋；方案三：500m试验段总共需要932袋土壤固化剂，每10延米放18袋。根据计算结果确定每袋固化剂的纵横间距，在土层上做安放标记。将固化剂直接卸在做标记的地点，并检查有无遗漏和多余。

2.3.5 拌和

对于修筑的土壤固化剂道路采用徐州生产的公路专用路用拌和机进行拌和，并设专人跟随拌和机，随时检查拌和深度并配合拌和机操作人员调整拌和深度。拌和深度需要达到原有路基（5～10）mm，以利上下层粘结。施工中严禁在拌和层底部留有素土夹层，施工中控制拌和两遍。在上述拌和过程结束时，检验混合料的含水率，经检验混合料的含水率均比最佳含水率大1%～2%,符合施工要求。

2.3.6 整形

（1）混合料拌和均匀后，立即用路用刮平机初步整形；

（2）用推土机链轨立即在初平的路段上快速碾压一遍，以暴露潜在的不平整；

（3）对于局部低洼处，用齿耙将其表层5cm以上耙松并用新拌的混合料进行找平；

（4）在整形过程中严禁任何车辆通行，并保持固化土拌合均匀。

2.3.7 碾压

（1）根据路宽、压路机的轮宽和轮距的不同，制定碾压方案，应使各部分碾压到的次数尽量相同，路面的两侧控制多压三遍。

（2）在整形后，等到混合料为最佳含水率时，立即用14t压路机进行碾压。碾压时应注意重叠1/2轮宽，后轮必须超过两段的接缝处，后轮压完路面的全宽时即为一遍。施工时控制碾压6遍。压路机的碾压速度，头两遍碾压速度控制在1.5km/h左右，后四遍碾压速度控制在（2.0～2.5）km/h。

（3）严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车，以保证稳定土表面不受破坏。

2.3.8 洒水养护

在碾压完成以后，采用洒水车洒水进行养护，洒水车洒水不得将水流直接冲击固化土路面，均匀洒在固化土路面。每天洒水车洒水次数根据现场路面潮湿状态和天气情况，始终保持固化土路面潮湿。洒水的养护期在7天以上，在养护期间除洒水车外禁止任何车辆通行。

2.4 试验路现场检测

试验路施工过程中通过用核子密度仪对压实度进行跟踪检测，并现场成型抗压强度试件，以评价道路施工性能。检验结果见表3、表4。

表3 马厂碱河右堤试验路压实度测定结果

表4 马厂碱河右堤试验路7天无侧限抗压强度测定结果无侧限抗压强度 MPa

由表3、表4可以看出：用14t振动压路机碾压六遍后，各段压实度均能达到95%以上。强度试验结果中各配比7天无侧限最低浸水强度为1.99MPa，远远大于《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-2000）规定的要求。各试验段固化土的现场检测结果与室内配比结果有一定的差异，现场基本达到室内试验的60%左右，这主要是由于现场施工时机械搅拌不均匀、土壤固化剂轻微受潮等原因引起的。