简析公路路基施工中土壤固化剂的运用

2014-08-15张自雨

科技传播 2014年4期

张自雨

郑州市交通规划勘察设计研究院，河南郑州 450000

随着我国经济水平的快速增长，城市化进程的发展步伐也在进一步加快。由于车流量等条件的逐渐激增，越来越多的城市道路新建及改扩建等工程增多，从城市主干道、次干道、区道到街巷小道都运用分期、分批及计划性的进行新建及改扩建处理。在城市道路建设中，通过对投资、环境及道路基层强度等因素的分析，运用土壤固化剂不仅对旧料实施再利用节约了施工成本，而且不会对环境造成破坏，为了确保道路处于全年通车状态，使得行车速度提高，进一步加强道路通行的舒适性及安全性，从而使公路运输成本降低，提升了公路的使用年限。

1 路基处理及土壤固化剂的作用

作为公路的生命，路基发挥着必不可少的作用。根据公路路基的处理看出，石灰、水泥及粉煤灰固化土中有一定的缺陷存在，要求土壤固化剂具备能够对土壤水稳性进行改善，强度增加，干缩性降低以及节能环保的效果是现阶段发展的要求。例如：土固精土壤固化剂则能满足以上要求。

该类固化剂作为一种新型节能环保工程材料，通过多种无机和有机材料共同构成，从而对各类土壤实施固化的效果。该固化剂通过和土壤的混合，从而产生一系列的物理化学反应，促使土壤的工程性质的得到改变，能够将土壤中存在的大量自由水通过结晶水的形式进行固定，实现土壤胶团降低电流的目的，胶团自身对双电层的吸附减薄，电解质浓度加强，使得颗粒逐渐朝凝聚的效果发展，体积通过膨胀从而对土壤孔隙进行填充，在压实的作用下，使固化土的稳定及压实较为简便，实现整体结构的形成，使其压密度得到一定程度的提升。当土壤通过土壤固化剂进行处理后，都能进一步将强度、回弹模量、密实度、CBR、回弹模量、弯沉值以及剪切强度等的性能得到提升，促使公路的使用寿命得到一定程度的延长，降低了工程维修成本，具有显著的经济环境效益，是现阶段最佳的工程施工材料。在公路施工中对土壤固化剂进行运用，不仅能够对大量的水灰、粉煤灰、水泥及碎石等传统筑路材料进行替代，而且还能达到资源、能源及土地的合理节约，促使经济效益得到显著的提升。

2 土壤固化剂的固结原理

固化剂的固结原理不仅关系到材料的组成，而且还关系到固化时间的长短以及土壤环境的不同，固结原理的类型通过固化剂的材料种类进行判断。通常情况下，无机稳定类固化剂的状态是呈固态状，而离子类固化剂和有机类固化剂处于液态状。

2.1 固态固化剂

固态固化剂中主要包括石灰、水泥等无机稳定材料。固化的过程主要包括以下几方面：

1）通过水的作用下有化学反应产生，从而出现凝胶状的水化物对土壤实施固结；

2）通过和水的相互作用，形成的额钙、镁、铝离子会对土体中具备的钠、钾离子实施置换，从而使得电膜层的厚度减小；

3）通过和土混合物的作用，从而形成结晶体。对土中存在的自由水运用结晶水的形式实施存储，最终达到固结的目的。

2.2 液态固化剂

通常情况下，液态固化剂分为离子类固化剂和有机类固化剂。

1）一般离子类土壤固化剂的固化原理是：当水稀释之后，会有较大的离子作用产生，该类电化学作用能够对粘土颗粒的双电层结构进行改变，能够使土壤的亲水性永久性的转化为疏水性，对土壤的压实提供便利，从而产生固结稳定的整体板块；

2）有机类固化剂的固结原理：当土体中有固化剂渗透时，会有化学反应出现，从而产生无机胶凝体，最终达到固化的效果。

3 施工工艺

3.1 测量放线

根据坐标法运用全站仪实施中测量，对中线进行恢复，每隔10m 位置进行一排桩的设置，并按照路基对其宽度进行确定，放出路基的边线，为了使路基的压实度及边坡的稳定性得到保证，在对路基边线进行放出时，应对两侧边线各进行20cm～40cm 的宽度增加。其次，要求测量技术人员对水准测量线实施准确的放出，当纵横断面的标高确定之后，在侧钎上对设计高程进行标记，当控制水准高程时，应对松铺系数进行合理的考虑。

3.2 整平

按照施工过程中对土量的使用状况向施工段路床中进行拉入，根据测量的宽度及高度实施大致的整平，通常整平的方式是运用人工与推土机相结合。

3.3 固化剂的喷洒及湿拌

施工技术人员应先选定具有代表性的一点对含水率进行测试，精确的对施工作业段所需的补水总量进行计算。其次计算出施工作业段的总体积，根据每立方需运用固化剂的数量对所需固化剂的用量进行计算。最后在洒水车内将计算出的补水量及固化剂一并加入，通过充分的搅拌达到均匀状态，经过稀释在作业段内进行均匀的洒布。在对土壤固化剂水溶液进行喷洒时，应先采用压力式洒水车或喷管式洒水车进行操作，确保喷洒达到均匀状态，禁止中途有停车现象出现。对于在混合料中直接掺入的固化剂水溶液，应采用两次喷洒的方式进行操作，首先应先进行40%的喷洒，机械拌和的次数不能低于两遍，随后再进行40%的喷洒并实施两遍拌合，促使拌和颜色达到一致状态后即可。当碾压成型之后，即可对其余20%的固化剂水溶液实施喷洒封层。

3.4 闷料

当混合料达到拌和均匀后即可实施闷料处理，通常情况下沙土的闷料时间不能低于6h，而粘土的闷料时间则应超过10h，最多不能超过2 天时间。

3.5 水泥的撒布

首先应计算水泥用量，对施工路段进行若干个方格的划分，每个方格根据计算的水泥袋数对水泥进行堆放，实施撒布。在水泥撒布的过程中，应设置专业的施工人员对每个方格内所需的水泥数量进行控制，促使其宽度及厚度得到保证，禁止表面有空白、水泥集中的现象出现，确保平面处于平整效果。在摊料的过程中，应捡除其中存在的超尺寸颗粒及其他杂物。

3.6 补水及二次拌和

当闷料结束之后，应对混合料的含水量进行再次测定，确定是否要进行补水处理。其次运用路拌机或合适的拌合机械及西宁拌和处理，当拌和中混合料的颜色达到一致状态后即可停止拌合，禁止有灰团、灰条、花面、素土夹层及粗细颗粒窝存在，保证水分均匀且合适。

3.7 固化土的初压及整平

当混合料拌和均匀之后，应运用推土机实施及时的初步排压，采用人工挂线的方式进行精确整平，随后采用平地机进行整型。在整平的过程中，当局部有低洼存在时，应采用齿耙对其表面进行超过5cm 的翻松，运用新拌和的混合料实施找补整平处理，在整平的过程中禁止在光滑的平面上实施薄层找补。

3.8 碾压

应在路面处于最佳含水量的状态下进行压实，运用不同的路宽及压路机的轮距，对合理的碾压方案进行制定。通常情况下，运用l8T-22T 的振动压路机进行碾压，先实施一遍静压，随后对固化土层实施压实操作。严格按照碾压原则对其碾压过程进行控制，按照1.5km/h～1.7km/h 的低速对前两遍碾压，随后则需采用2.0km/h～2.5km/h 的速度实施碾压处理。

运用纵向进退式进行碾压，通常要求压路机的轮迹与二分之一轮宽相重叠，后轮应和两段接缝处超过，当后轮对固化土面全宽进行碾压结束之后，则被称之为一遍碾压。在碾压过程中，应确保固化土的表面处于始终潮湿状态，例如表面有过快蒸发时，应对其进行及时补洒。当出现松散、弹簧、起皮、剪切推移问题时，应及时进行翻开并重新拌和处理。从水泥摊铺到碾压的整个过程中，都必须确保在水泥终凝期之内进行操作。

在碾压过程中应处理施工缝的位置，对于施工接缝位置进行搭接拌和处理。当第一段拌和之后，应对5m～8m 位置进行留出，且不对其实施碾压。在第二段施工过程中，应采用适量水泥和土壤固化剂水溶液对前段未实施碾压的区域进行添加并实施重新拌和，使其和第二段相结合进行碾压处理。