浅谈固化剂在公路工程中的应用

张 华

(福建省第一公路工程公司)

1 引 言

高速公路泉州至南宁横线福建省境内永安至宁化(闽赣界)高速公路A14合同段,位于三明市宁化县石壁镇、淮土乡境内,路线起于石壁镇南田村,终于五福亭村附近,起讫桩号为：K114+300～K121+768.27,路线全长 7.46827km。本合同段主要工程量有：路基土石方开挖 141.3922万m3,填方 108.4414万 m3,特大桥 1105.25m/1座,大桥 1915.45m/5座,中桥 67m/1座,隧道 540.5m/1座,通道 310.7m/4道,涵洞 877.84m/11道,防护 13635m3,排水工程 9532.4m。由于一些特殊土单纯的使用石灰、水泥进行加固效果不理想,通过室内试验对固化剂加固土、石灰固化剂加固土的无侧限抗压强度进行了分析,并应用到该工程具体的施工过程中。

2 原材料性质分析

本实验所用的土为粉土。

土的物理力学性质：粉土 -1：黄色,比重 2.55,液限 11.8,塑限 2.6,塑性指数 9,属于粉质粘土;粉土 -2：深黄色,比重 2.50,液限 15,塑限 4.8,塑性指数 10.3,属于粉性土。

土的颗粒组成 (粒度成分(mm)%)：粉土 -1：0、0、0、12.79、60.91、26.30;粉土 -2：粉土 -1：0、0、0、7.43、89.72、2.85。

3 配合比设计及最佳含水量确定

采用石灰土和固化剂石灰土进行对比分析,来分析固化剂对强度的影响.配合比、最佳含水量/%分别如下：(1)石灰：土 -1=10：100,10.216;(2)石灰：土 -2=10：100,9.612;(3)石灰：固化剂：土 -1=10：10：100,10.423;(4)石灰：固化剂：土 -2=10：10：100,10.165。

4 无侧限抗压强度

无侧限抗压强度是指试件在 20±2℃条件下养生 7天后的抗压强度,是路面基层混合料的主要性能指标,规范要求公路路面基层混合料必须达到一定的强度要求.抗压试验采用 5×5cm的圆柱体试件测定,混合料拌合均匀后,在塑料袋内闷料 2h左右后成型,混合料装入圆柱钢模中,在反力架下以千斤顶加压成型.养生条件为湿气养生,即 23±2℃,相对湿度 97%,在恒温恒湿箱中养生.测试方法一试件尺寸为 5×5cm圆柱体,从水中取出后,抹去表面水分放在路面强度试验机上以每分钟百分表100格的速度,测定无侧限抗压强度.根据上述配合比成型试件,养生 7d,饱水 24h后求其饱水抗压强度值,并根据饱水抗压强度与固化剂剂量的关系曲线,来确定各种上最佳固化剂剂量。

5 固化剂施工工艺

本固化剂本身含有一定的水分,且水溶性较好.施工时先以一定量的水溶解,再将此水溶液以水的形式折算成最佳含水量所需水的一部分随加水一同施工,施工工艺非常简单,操作要点如下：

5.1 施工准备

(1)施工前应按设计要求进行各种原材料、混合料配合比、灰剂量标准曲线、标准击实、强度等试验。(2)现场取土,清除草根、树根、石块等杂物.土的塑性指数要不大于26,不小于 8。(3)生石灰应在使用前 7～10d充分消解,含水量适中,并用 10mm孔径的筛子筛除生石灰残渣。(4)检测土中的含水量,符合固化剂混合料的最佳含水量要求,当不能满足要求时,应对土采取处理措施.湿拌法宜大于最佳含水量的 1%-2%。(5)根据道路的长度、宽度、路基厚度、最大干密度、石灰和固化剂的配合比,计算石灰与固化剂的用量.将水与固化剂按 150～200∶1的比例稀释浓缩液。

5.2 施工放样

在路基上布设中线.直线段每15～20m设标桩,平曲线段 10～15m设标桩,并在两侧路肩边缘外每 0.3～0.5m设标桩标注桩号,并测出该桩号的设计标高。

5.3 运输

用挖掘机装车,自卸汽车运输,将合格的素土运至现场,卸料时设专人指挥,素土铺筑范围要超出设计边线 0.3m以上,用推土机整平。

5.4 摊铺石灰

根据固化剂石灰土的厚度和最大干密度及石灰的配合比,计算石灰的摊铺厚度,用自卸汽车将充分消解的石灰运至路基上,由人工摊铺,并及时检测铺筑厚度,确保石灰用量。

5.5 素土与石灰拌和

用路拌机将石灰土结合料拌和均匀,达到拌和后的石灰土色泽一致,控制路拌机的速度不大于 3km/h,避免有未掺拌的“素土”夹层,在边角等部位由人工处理.在开始拌和时,要标定拌和深度,且不得更改,两次拌和宽度要重叠20cm。

5.6 喷洒固化剂稀释溶液

首先将洒水车装水,再将固化剂浓缩液倒入洒水车中,稀释浓度要结合土的天然含水量,当素土含水量较低时,稀释浓度取低值,否则相反.同时参考施工当日的气温情况,然后将适宜的稀释液均匀的喷洒在石灰土的表面.确保在一定面积内固化剂掺量准确、均匀,且混合料含水量大于最佳含水量 1%～2%。在道路纵坡大于 20%时要配合紧密,防止固化剂液体流失,配合比不均匀。

5.7 湿拌

用路拌机将喷洒固化剂后的石灰土充分进行湿拌,拌和要求同 4.5规定,加入固化剂的石灰土必须在 24h内碾压成型。

5.8 路基整型

混合料拌和均匀后,用推土机排压两遍,再用平地机刮平.在直线段,平地机应由两侧向路中心进行刮平;在平曲线段,平地机应由内侧向外侧进行刮平.在整型过程中,由人工配合局部不平整的部位,在整个刮平过程中用水准仪控制湿铺标高。严禁在局部较低的部位进行薄层贴补。

5.9 碾压

整型后的混合料路基在最佳含水量时压实,表层含水量不足时,先洒水再进行碾压。先用 180kN及以上的三轮压路机静压一遍,再用振动压路机进行碾压.碾压时重叠部分为 1/2轮宽,并重复碾压不少于4遍,后轮超过两段接缝处,最后由三轮压路机碾压成型光面,碾压时控制压路机的速度不大于 3km/h,不得在未成型的道路上调头或急刹车,达到压实度要求,碾压表面无明显轮迹。

5.10 喷洒封层

碾压完成后,立即喷洒固化剂水溶液封层,喷洒均匀,不得漏洒。

5.11 养生

养护期不应少于 7d,且洒水养生不能间断,未达到强度要求之前,禁止各类车辆通行。

6 注意事项

(1)路拌法中如利用洒水车实地喷洒不够均匀且有较严重的泄漏,全部使用园盘犁(或旋耕犁)拌料不易大面积拌合均匀,施工中易发生软浆现象,干燥后有表面固化不均匀现象.结合工地与室内试验情况分析,建议条件合适时以场拌法为首选方案,必须采用路拌法时应同时使用刮平机进行大面积拌合。

(2)由于土的天然含水量是经常变化的,拌合中以略高于最佳含水量 2～3个百分点的用水量进行控制,方可保证料土中含水量不会过高。

(3)为保证固化剂均匀加入混合料中,施工中应先将固化剂按比例加入水中并搅拌均匀,然后将固化剂稀释液均匀喷洒在混合料中,用装载机来回翻拌几遍,直至均匀为止;为保证固化剂稀释液能够均匀加入混合料,应一边拌和,一边加固化剂稀释液,不能以开始就将稀释液一次喷洒完。

(4)下雨天不能进行拌合,以免固化剂稀释液随雨水流失,建议一般不要采用人工拌合。

7 结 论

固化剂加固土的各项路用性能满足规范要求,抗压强度、回弹模量、承载比等物理力学指标随着掺量的增加而增大,当固化剂掺量在 8%～12%之间时,在保证技术质量同时,工程造价较低.当固化剂中加入石灰,其路用性能均有所改善,建议采用 10%固化剂 +10%石灰。

固化剂代替水泥加固基层土,不需换土,可就地取材,固化剂用量和水泥加固 用量大体相当,并且不需大量挖弃土方,可节省运输和开挖费用,其施工工艺和普通路基施工工艺基本相同,施工机械也大体固化剂加固土的施工工艺简单可靠,且经济性合理,固化剂加固土作为公路工程的应用具有广泛的前景。

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[1]公路工程无机结合料稳定材料试验规程 .中华人民共和国交通部发布,2009.

[2]范兴华.SC系列固化剂在公路工程应用的研究.东北公路,1997.