土壤固化剂在道路基层中的应用研究

戴淼

摘要：土壤固化剂作为一种可以有效改善土壤力学性能的化学复合材料，因其良好的使用性能、简便的施工工艺、绿色环保等优势，在公路建设领域逐渐得到应用。本文结合工程实例，总结了土壤固化剂稳定土基层的施工工艺，通过试验检测其路用性能指标，并对与传统碎石基层进行了对比，证明土壤固化剂在道路基层中具备较好的应用价值。

关键词：土壤固化剂;路面基层; 性能指标

本文采用了新型土壤固化材料“路液”，以工程废弃土方为基础原材料，通过土壤固化形成致密结构层，替代水泥稳定碎石和二灰稳定碎石作为路面基层，以实现废弃物再生利用，减少了砂石材料使用。

一、研究内容和意义

“路液”是中国科学院南京土壤研究所研制的一种新型土壤固化材料，采用高分子聚合物纳米微粒技术，其共聚长链接触土壤后会形成持久防水的半柔性固体矩阵结构，使土壤永久固化。基于此，我们结合正在实施的陕西省渭南市华州大道道路工程，设置试验段50m，技术指标均严格按照道路工程相关指标控制，采用“路液”新型路基固化材料稳定土替代原有的二灰碎石和水泥稳定碎石基层使用，从而验证该材料作为道路基层的使用性能，探究该新材料相比传统材料的优势。

二、实施方案

此次试验应用依托的是陕西省渭南市华州大道（华州段）工程，该工程东起华州区西环路，西至赤水河，是连接渭南—华州的一条城市快速干道。道路为双向六车道设计，路基宽度30米。本次选取的试验段长50m，位于华州大道瓜坡镇北沙村段（桩号 K17+040-K17+090）。路面基层原设计为20cm水泥稳定碎石+20cm二灰稳定碎石，本次试验拟采用路液稳定土基层替代原有稳定碎石作为基层使用。路液稳定土基层厚度为40cm，分两层进行摊铺碾压，上下摊铺层各20cm。主要施工工艺为：下承层准备→施工放样→搅拌、运输→摊铺整平→碾压成型→养生。

（一）施工准备

1、原材料配比 华州当地土质为偏砂性土，施工前先在华州大道取土样并送样试验，确定本次施工采用的材料配比（质量比）为素土：生石灰：水泥=100：5：5;料液投加（体积比）：土壤：料液=10000：5。

2、施工放样

采用全站仪进行恢复中线。直线段每20米设一桩，平曲线每10米设一桩。在路边缘外侧0.5m设指示桩，进行水平测量。在指示桩红漆线拉上钢丝线，按路面结构的设计宽度撒白灰线，每侧应超出设计宽度20cm，严格控制稳定土摊铺系数在1.2～1.3之间。

（二）混合料拌合 本次试验选用块状生石灰。首先用挖机对现场素土和生石灰按照100：5的比例进行初拌，洒水车用喷雾头人工进行喷淋，对现场素土补充水分，洒水车进行喷淋，控制含水率在16%以内。拌合至生石灰充分消解后，重复测定含水率为15%。按照每立方米水掺加20kg路液固化剂的比例加入洒水车充分溶解，挖机自上而下将料堆翻挖，洒水车将路液水溶液均匀喷洒于料堆上，搅拌均匀后再次检测含水率，控制含水率在15%左右。为防止水分流失，必要时可采用彩条布进行覆盖。

水泥标号采用P.O42.5水泥，按照100：5的比例掺加入料堆充分拌合。技术人员对拌合后的稳定土进行取样送检，确保其含水率控制在最佳含水率以上0.5%～1%左右，以补偿摊铺和碾压过程中的水分损失。

（三）混合料铺筑 下承层处理完毕，用运输车将稳定土拉运至指定路段卸车摊铺，单层虚铺厚度控制在25～27cm左右，用装载机均匀摊开，再用平地机刮平，配合GPS严格控制高程。摊铺完成后用26t压路机全幅静压一遍，第二遍用1/3轮距轻振，第三遍用1/2轮距轻振，第四遍满轮前振后不振，最后采用21t三钢轮静压收光，至稳定土表面无明显轮迹。压路机碾压速度应控制在1.7～2.0km/h之间，碾压应由中心向两侧，由低处向高处进行，严禁压路机在已完成或正在碾压的路段上掉头或急刹车。

首层20cm稳定土压实后，即采用相同方式进行第二层20cm稳定土压实。最终完成碾压前应检查稳定土外观、高程、路拱达到设计要求，施工接缝应在第二段施工时将前段2～4m处挖除，以保证垂直接缝。

三、试验检测研究

（一）试验方法及结果

1、现场取样 路液稳定土养生7天后，方可进行取样检测。分别进行土壤击实试验、土密度（环刀法）试验、无侧限抗压强度试验和路面回弹弯沉试验。

2、土壤击实试验 根据土壤击实试验报告，送检稳定土样品的最大干密度为1.81g/cm3，最优含水率为12.2%。

3、压实度试验 压实度采用环刀法检测，其中4个主要取样点位测得的压实度分别为98.3%、98.9%、99.4%、98.3%。

4、无侧限抗压强度试验 现场取芯并送试验室进行无侧限抗压强度试验，共计50米每15米每断面取2个共计6个点，钻孔直径100mm。试验结果如表1。

5、回弹弯沉试验 采用贝克曼梁法进行路基回弹弯沉检测，每15米断面分别进行左、右幅检测。测得回弹弯沉平均值为25.25/100mm，代表弯沉值30.79/100mm。

（二） 与原设计的对比

1、原设计情况 原设计中水泥稳定碎石推荐配合比为：水泥：碎石集料=5：100，二灰稳定碎石配合比为：石灰：粉煤灰：碎石=8：17：75。原设计技术指标应符合以下碎石稳定基层技术标准：

*水泥稳定碎石，厚度20cm，设计压实度≥98%，设计抗压强度≥4Mpa，验收弯沉值34/100mm

*二灰稳定碎石，厚度20cm，設计压实度≥98%，设计抗压强度≥0.8Mpa，验收弯沉值74.9/100mm

2、性能对比 经对比，采用路液固化土替代水泥稳定碎石及二灰稳定碎石作为路面基层，其主要技术性能（压实度、抗压强度、回弹弯沉）指标均达到或超过原设计标准，满足使用要求。

四、结语：

（一）路液土壤固化剂稳定土能充分达到或超过路面基层设计强度，替代传统基层混合料作为路面基层，减少路面结构层次，简化工序，显著缩短工期。

（二）实现了大规模道路施工中的就地取土，经原料掺配、拌合、摊铺、碾压即可快速成型，固化时间短，强度增长快，有效提高了工程进度及质量。

（三）路液土壤固化剂的应用，避免了开山采石，减少了矿产资源的消耗，同时避免了原材料的长距离运输，有利于环境保护，符合环保政策要求。

参考文献：

[1] 孔恒，王凯丽，姜瑜等. 环保型土壤固化剂的现状与发展策略[J]，市政技术，2019，02：237-239.