固化土路基的设计与施工应用

严 晔

宁波市城建设计研究院有限公司 浙江 宁波 315012

浙江省宁波沿海地区是工程建设典型的软土地区。软土性质主要为淤泥质土，具有高含水性、高压缩性和低强度的特点。常规采用宕渣作为道路路基的填料使用，通过在天然土基表面硬壳层之上构筑一定厚度的宕渣结构作为路基结构，从而满足路面基层、面层的铺筑条件。近几年，为落实“绿水青山就是金山银山”的精神，并解决路基填料宕渣开山取石限制与工程挖方弃土外运难的现实矛盾，对路基填料选择的新工艺、新思路不断涌现，固化土路基应运而生。本文通过实践工程的试验段路基填料制备及相关室内、现场试验，总结固化土路基设计方法，为类似地区固化土替代宕渣路基的设计与施工提供借鉴。

1 工程概况

广元大道是宁波市城市西部重要的快速对外联系通道。固化土应用选取了广元大道地面辅道西侧11m机动车道部分路段作为土方利用试验段。试验段道路总长693m，路基12m。路基路面均按主干路设计标准，并维持路面设计总厚度不变，仅对≥80cm宕渣路基拟用固化土路基替代，验证路基性能是否达到设计要求，满足控制指标。

试验段固化土路基就实施路段源土取料和固化工艺尝试采用三种类型进行研究：

1）将管廊地道、承台、河渠等开挖产生的高含水量淤泥质土经过固化剂拌合固化后制备为路基填料。

2）将桥梁钻孔灌注桩产生的泥浆经过脱水、固化剂固化后制备为路基填料。

3）对明塘暗浜等软弱地基采用就地固化的方式加固地基。

2 固化土工艺

针对试验段源土取料的类型、场地和设备条件，对应的制备处理工艺采用三种：

1）淤泥质土固化工艺

强力搅拌工艺（路拌）：通过自动定量供料系统与强力搅拌设备联合使用，保证固化剂与原状土均匀混合，并对拌合物料进行7d闷料，随后通过翻挖晾晒降低土体含水率，待土体达到最佳含水率附近时进行分层摊铺、碾压及养生。

集中处理工艺（厂拌）：先将石灰与弃土进行拌合后闷料，必要时进行翻挖晾晒处理，待弃土含水率降低至40%以下后进行破碎处理以获得粒径小于1cm的土粒，随后对土粒进行翻晒，待土粒含水率较最佳含水率高2%～4%时，将土粒及固化材料同时加入拌合设备中进行拌合，随后运至路基填筑部位进行分层摊铺、碾压及养生。

2）泥浆固化工艺

泥浆调理（2%石灰）+压滤后泥饼翻晒+泥饼破碎后二次掺灰。其他流程同淤泥质土集中处理工艺（厂拌）。

3）就地固化加固地基

通过自动定量供料系统与强力搅拌设备联合使用，对原状软弱地基进行加固化剂搅拌，保证固化材料与原状软土均匀混合，固化加固处理。

固化土填料的配合比设计是工艺的核心，同时包括对源土控制、固化剂材料的要求。

2.1 源土控制要求

为保证固化处理技术的有效性，待处理淤泥质弃土应满足如下要求：1）原地面表层土、含草皮、生活垃圾、树根及腐殖质的土均不得使用。2）土中有机质含量（质量比）不应超过10%。3）土粒最大粒径不应大于50mm，且大于10mm土颗粒应小于土总重量的5%。

对于泥浆，需先脱水至含水率40%以下，再进行固化处理。

2.2 固化剂材料要求

1）石灰：选用三级或三级以上的生石灰，应满足《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ 1-2008）规定的技术指标。其取样检测的有效钙、镁含量指标必须≥60%以上，方可进场消解使用。2）水泥：选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5级。3）矿渣粉：应满足《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》（GB/T 18046-2008）中的规定，其等级不低于S95。4）水：饮用水源均可用于石灰改善土施工。

2.3 填料配合比设计

根据工程区域原土室内试验，初步确定固化剂水泥、矿粉、石灰含量分别为3%，1%，5%。在实际施工前，需根据不同区块的原土，通过室内试验对固化剂配合比进行调整与确定，以固化土填料CBR值满足设计要求为准。配合比试验流程如下：

1）拌合闷料

利用强力搅拌器将固化剂与原状土混合均匀，随后进行闷料，闷料时间不少于7d，使原状土砂化并减小含水率至30%～40%。

2）固化土破碎后晾晒

将闷料后的固化土人工碾碎并晾晒至最佳含水率（一般为固化土塑限附近，约22%～26%），随后过4.75mm方孔筛以用于击实试验及CBR试验制样。

3）击实试验

对过筛后的固化土进行重型击实试验，并确定固化土的最佳含水率和最大干密度，试验方法参照《公路土工试验规程》（JTG 3430-2020）中T 0131-2019击实试验。

4）CBR试件制作和测试

取适量固化土放入试件筒内并击实，其含水率应控制在最佳含水率附近。参照《公路土工试验规程》（JTG 3430-2020）中T 0134-2019承载比（CBR）试验方法，对试样进行泡水及贯入试验。CBR值按规程公式进行计算。

通过CBR测试计算及微调初始设定的3%、1%、5%配合比，最终确定不同源土区域具体的配合比。路基各深度范围的填料最小强度CBR要求有所不同，具体参照《城市道路路基设计规范》（CJJ 194-2013）执行。

3 固化土路基设计

试验段路基填料大部分采用开挖弃土固化利用。机动车道路基厚度≥80cm，高度不足时对原地基开挖换填，路基分层填筑，厚度一般不大于30cm。试验段固化土路基分路堤段和路堑段两种型式。

1）路堤段

路堤段路基施工前，应先清表30cm，将地表垃圾、耕种土等清除掉。填方地段的表面不得有积水，并应保持适当干燥，填料应分层夯实。不同作业段施工，不同材料填筑，须有分层台阶。为保证路基边缘的压实度，两侧各超宽50cm。

2）路堑段

路堑段路基为保证路面结构以下有80cm的路基，需从设计标高往下挖1.6m，分层夯实固化土至第一级开挖台阶高度，台阶开挖高度一般以0.4m控制，宽度一般以1.0m控制，最大宽度为1.5m。路基顶面、开挖台阶处加铺钢塑双向土工格栅一层。

3）隔水层设置

路堤段对于路床底部位于现状地坪以下的路段和路堑段，需在路床底部以下换填30cm级配碎石（压实度要求92%），设置隔水层以阻断毛细水，保证路床不受地下水浸泡影响。

4）特殊地基加固

对于硬壳层不足区域：设计路床底以下硬壳层厚度小于50cm的路段，整个断面路基采用强力搅拌头加固化剂就地搅拌加固，加固深度1m。对于明渠暗浜软弱地基区域：采用强力搅拌头加固化剂就地搅拌加固，加固深度2m。固化后原地面压实度应满足道路路床底压实度要求，再填筑固化土路基。

4 固化土路基质量控制与检测

对试验段固化土路基的施工过程与完成质量按主干路要求进行控制。

1）清表后，原地面压实度需≥90%，如不够需采用翻晒处理，如仍然不够，需采用宕渣换填或就地加固处理，满足要求后方可进行路基填筑。

2）≥80cm 固化土路基分层摊铺碾压，各层压实度及顶面压实度均需≥95%。

3）路基顶面回弹模量需≥30Mpa；路基顶面弯沉需≤220（1/100mm）。

试验段固化土路基顶面弯沉及回填模量实测结果见表1。

表1 路基顶面弯沉及回填模量

固化土路基顶面弯沉和回填模量检测数据均很好，性能完全可以替代宕渣路基。

5 结论与意义

1）固化土替代宕渣作为路基，工艺可行、技术方案合理，工程所处区域的原土性质、来源不尽相同，应分别取样进行室内试验，进一步优化固化土配合比。

2）源土控制要求、固化剂材料要求、填料配合比设计是固化土路基制备工艺的关键，固化土路基设计除掌握常规路基设计的标准外做好隔水层及软弱地基的处理尤为重要。

3）固化土路基压实度、弯沉、回填模量等检测指标满足规范要求，路基质量可靠、可控。实践表明，固化土替代宕渣路基工艺技术是软基道路工程解决宕渣资源紧张、挖方土及泥浆弃方外运难、推动资源化利用和发展的一个可行方法。