新型固化材料在市政道路软基地的应用探索

王常青

（太原市城市建设管理中心，山西 太原 030000）

在市政道路建设中，对道路建设质量影响最大的是软土地基。在该类型土质区域进行施工，难度大，甚至可能无法取得预期的效果。鉴于此，本文对市政道路施工的软基特点和现阶段使用的新型软土地基固化材料类型进行分析，并通过工程实例的形式对土壤固化剂在道路建设中的应用展开论述，以期为后期市政工程的软基处理提供有效参考。

1 软土地基特点

1.1 流变性较强

市政道路的运行时间一般较长，通行的车辆也较多，重型货车的往来运输更会对道路地基产生影响，软土地基在强压负荷下会发生较大的形变问题，进而在一定程度上缩短道路的应用寿命。如果施工单位不采用合理的加固技术对其进行处理，还可能引发大面积土基流动问题，严重者甚至会造成路面坍塌。

1.2 含水率较高

相较于常规土层，软土地基中的水分含量“超高”，在水分含量超高的背景下，土壤中会产生一定量的黏土和粉土。在市政道路路基施工中，粉土和黏土含量较高会产生较多负电荷，负电荷会吸收空气中的水蒸气以保持其自身的含水率，而含水率越高，地基的土层孔隙就越大。如果施工区域降水频繁，那么会增加空气中的水蒸气，这对工程路基施工的处理效率会产生极大影响。

1.3 压缩系数较大

与一般地基土质相比，软土地基的压缩系数相对较大，且抗剪强度较低。在其含水量大的影响下，土粒之间存在较多孔隙，这加大了软土地基的压缩系数，使其抗压性能大大降低。当外界荷载对该区域造成极大压力时，会发生严重的沉降问题。如果不对其进行及时加固处理，那么路面坍塌率会不断加大，对其运行应用情况造成极大影响。

2 市政道路施工中的软基加固技术应用类型分析

软土地基在道路施工中容易出现塌陷、沉降等问题，对交通运行安全造成影响。同时，私家车数量增加，以及受雨雪天气影响，这都对市政道路的使用安全是一个巨大考验。鉴于此。施工人员必须对软基加固技术格外重视，相关研究人员也应该对该技术的应用进行深入研究创新，此外还要努力实现市政道路的标准化和规范化管理。

2.1 土壤固化技术

土壤固化技术是近年来新兴的软基加固技术之一。在该技术的应用中，能够遵循就地取材原则，无论是黏土、风沙土还是其他，只要根据土壤性质进行配比就能够得到相应的固化剂，极大地节约能源，降低材料购置成本，同时，施工方法也极为简单，后期维护也较为轻松，最重要的是，其抗压强度能够达到一级公路施工的1.6倍以上，收缩率与水泥混凝土相比仅为1/20。与传统修筑方法相比，经济效益显著。

2.2 表层加固处理技术

该类型加固技术通过有计划地排出路基中的积水，以此降低地基表面的含水量，再采用垫层处理的方式，利用石灰粉、煤灰土或石灰土对路基渗水层进行隔断。在排水沟的布设方面，一般根据现场的水质情况和地形进行操作。

2.3 强夯法

强夯法是利用吨位较大的重锤（8-30t不等）夯实软土地基，重锤在一定高度落下，在自身重量和下落冲击力的影响下，降低路基压缩性能，提高其应用强度，使软土地基中的水分可以迅速排出，路基完成固结反应。在强夯法的应用中，需要根据工程实际情况对夯锤重量进行选择，对落距进行设定，同时还要根据填土高度确定夯击次数，再根据夯实情况和地基土质量确定夯实次数，最后根据加筋土的孔隙水压力确定强夯的间隔时间。当设置好相关参数之后，准备施工设备，对施工区域进行“清场”，平整施工场地，进行放线测量，确定夯点位置，之后开展夯实作业。

2.4 排水固结技术

排水固结技术在饱和软土处理中较为适用，一般在天然土中设置垂直排水井，将路基内的水排出，并辅以砂垫层，使其呈水平排放状态，然后施加压力于地基，增强地基强度，达到固结目标。这种方法在提高地基稳定性，解决地基沉降方面具有积极作用。在市政工程施工中，通常采用强夯法改变土层结构，在土层中形成裂缝，保证排水畅通，然后利用沉降效果，使其固结。当土壤液化为100%时，土层中的水会变成自由水，从而提高孔隙水的排出速度，并被土壤颗粒吸收变成吸附水，改善土壤结构。

3 市政道路工程实例

以某市政公路建设项目为例。该区域位于平原西部，地下水位较高，且道路经过农田，地势低洼，有很多植物腐殖质。路基1m深的土壤几乎呈饱和状态。土壤多为粉土、淤泥质土，含少量砂，广泛分布且呈软塑状态，厚度3～4m，承载力低，压缩性高。鉴于工程预算少，初期施工费用超预算，综合考虑工期、成本、质量等因素，施工方决定在该段选择一段长500米、宽6米的路基作为土壤固化剂试验段。该段软土厚度4～6m，地势较低，整体条件最差。新型土壤固化剂包括粉剂和水剂两种类型，其使用范围为粘土（包括粘粒30%以上）。为了使该路段取得良好的固化效果，同时选用水剂和粉剂作为本次试验的固化材料。在固化剂的应用中，可充分利用施工区的软土，减少土方的搬运次数，减小弃土对周围农田的破坏力度和破坏范围。在该区域中，土质多为低塑性沙土，黏土含量低于15%，为了达到预期的土壤固化效果，土壤取样点选择黏土含量较高的区位，取土量为施工土方量的20%。

先用小型挖掘机充分混合挖出的粘土和软土，然后再混合粉料与软土，24小时后喷洒固化剂，喷洒状态为雾状。在这一过程中用挖掘机进行二次搅拌，使其与土壤充分混合。在完成以上操作后，软土块逐渐变散，含水量降低，之后每24小时对土壤含水率监测一次。在此期间，该区域的环境温度较低，阴天居多，偶有降水，含水率变化如表1所示。

表1 含水率变化

由表1数据可知，在添加固化剂之后，由于第三天发生降雨问题，因此含水率有所增加，但是总体来说处于下降趋势。

在符合最佳含水率标准时，摊铺处理过的土，然后按照三摊三压的形式进行三次碾压。传统的软基固化处理方式会在路基表面留下3-5cm的车辙，难以对其进行压实，就算在后期作为便道使用，也会产生不均匀沉降问题。而添加固化剂之后，土壤的含水率大大降低，压实工作进展顺利，并无明显车辙。在路基填筑完成后，对其压实度进行检测，数值在65.6%左右，在使用过程中也没有出现凹陷、局部隆起和不均匀沉降问题。

再如山西某市政道路建设项目。该路段交通量相对较大，车辆多为小型车，其次为重型车。试验路段的路面状况极佳，表面平整，没有不均匀沉降问题出现。这说明，在使用土壤固化剂之后，该区域的软土性质得到了极大改善，且土基含水率在降低后也不会因为客观因素的影响而发生反弹，且其膨胀性甚至被有效消除，使路基一直保持在稳定状态。在本次工程中，路基以加了固化剂的土壤为主，路面以沥青为主，这两者都是柔性材料，能够实现地层的紧密贴合，极大提升其变形抵抗能力和行车荷载能力。如果路面损坏，只需翻面层下的土，然后加入养护剂，再进行碾压就可以完成养护，避免了刚性或半刚性材料受力破坏后不能通车，以及处理困难、成本高、工期长的缺点。因此，采用新型土壤稳定剂在市政工程中对软土进行处理具有效果好、速度快、成本低、后期维护简单快捷的特点。

4 结语

传统的软土处理方法造价昂贵，只注重初始强度的治理，忽视了土壤复水的可能性，这必然导致道路质量参差不齐，极易出现坍塌问题。新型土壤固化剂的应用能够解决工程建设中的许多实际问题，且水稳性较高，能够有效防止土的崩塌和膨胀引起的垮塌问题。在处理上，因地制宜，适用于大多数粘土，只要黏土含量在30%左右就可使用，应用范围广。从环保角度看，无毒无害，对环境、人体无影响，不需要太多的劳力和机械，施工噪音小，也适用于生态景区道路建设。从工程造价来看，新型土壤固化剂的价格较低，具有显著的高效率、短工期的应用特点，实用价值较强，可操作性较强，值得推广。