土壤固化劑在公路路基施工中的應用

□文/廉桂興

我國公路建設改良土壤的產品仍大多沿用石灰、水泥、工業礦渣、砂或這些材料的混合物，隨著環境保護對道路工程用石料、河砂、山砂等自然資源開采的嚴格限制，土壤固化劑作為一種廣泛易得而又環保、經濟的新型替代材料具有現實的意義。土壤固化劑是無毒、無害、無污染的環保高聚類有機溶液，可廣泛地用于各種土壤、砂石材料的固化，還具有抗壓強度高、萬能兼容、高斥水性等特點，是一種萬能的離子類固化材料，用其穩定各種土壤均能滿足各等級公路路基施工技術規范要求。

土壤固化劑是一種加入土壤中的外加劑，將其摻入土壤中與含有一定水分的土壤混合后，發生一系列物理-化學反應，降低土壤顆粒間的排斥力，破壞土壤顆粒間的吸附力，同時還置換出土粒表面的水分子并生成一種不可溶解的終合物，發揮類似水泥的凝固作用，對土壤的壓實度有著直接作用；而且縮小了土壤顆粒之間的空隙，使其承載能力加強，從而達到高斥水性、高壓實度、強承載力和抗壓強度。

施工工藝

路拌法施工

（1）測量放線。用全站儀按坐標法測量恢復中線，每10 m設一排樁并根據路基設計寬度放出路基邊線，為保證路基有效壓實度和邊坡的穩定，在放路基邊線時應使兩側邊線各寬出20～40 cm為宜。精確放出水準測量線，確定縱橫斷面的標高并按設計高程在側釬上做好標記，在進行水準高程控制時應考慮到松鋪系數。

（2）備土整平。根據施工階段所需的土方量拉入施工段路床，按測定的高度和寬度進行大致整平，整平方法一般采用人工配合推土機。

（3）噴灑固化劑、濕拌。首先選取有代表性的點測試含水率，精確計算作業段所需的補水總量，根據施工天氣和土質，含水量宜大于最佳含水率1%～2%；然后計算作業段的體積，按單位體積應加固化劑數量計算所需的固化劑用量；最后將計算出來的補水量和固化劑一并倒入灑水車并充分攪拌均勻，稀釋后均勻地灑在作業段內。噴灑土壤固化劑水溶液時，宜采用壓力式灑水車或噴管式灑水車，噴灑應均勻，中途不得停車。直接摻入混合料中的固化劑水溶液應分2次噴灑，首次先噴灑40%，用機械拌和不得少于2遍，再噴灑40%拌和2遍，其余20%的固化劑水溶液應在碾壓成型后噴灑封層。

（4）悶料。混合料拌和均勻后即可進行悶料，砂土悶料時間不少于6 h；粘土不少于10 h，但不超過2 d。

（5）攤布水泥。首先將水泥用量進行計算，將施工路段劃成若干個方格，每個方格按計算的水泥袋數堆放水泥，進行攤布。在攤布時應派專職施工人員控制每一個方格內的水泥數量，保證厚度和寬度，表面應沒有空白的位置，也沒有水泥過分集中的位置，平面力求平整。攤料過程中，應將超尺寸顆粒及其他雜物撿除。

（6）補水、再次拌和。悶料后，再次測定混合料的含水率，確定是否還需補水，然后用路拌機或其他合適的拌和機械進行拌和，拌和完成的標志是混合料顏色一致，沒有灰條、灰團和花面，沒有粗細顆粒“窩”，沒有素土夾層且水分合適、均勻。

（7）固化土初壓、整平。混合料拌和均勻后，要立即用推土機初步排壓，人工掛線精確整平，再用平地機進行整型。整平過程中，對于局部低洼處，應用齒耙將其表層厚度耙松5 cm以上并用新拌的混合料進行找補整平，整平時切忌在光滑的平面上進行薄層找補。

（8）碾壓。整型后應在最佳含水量時壓實，要根據路寬、壓路機輪距的不同，制定相應的碾壓方案。通常采用l 8T-22T振動壓路機，先靜壓一遍再對固化土層進行壓實作業。具體碾壓時，應本著“先輕后重，先慢后快，先兩邊后中間，先靜壓后振動”的原則，速度控制在頭2遍是低速，1.5～1.7 km/h為宜，以后可用2.0～2.5 km/h的碾壓速度。

碾壓采用縱向進退式，壓路機輪跡一般要求重疊1/2輪寬，后輪必須超過兩段的接縫處，后輪壓完固化土面全寬時，即為一遍。碾壓過程中固化土的表面應始終保持潮濕，如表層水分蒸發過快應及時補灑少量的水。如有“彈簧”、松散、起皮、剪切推移現象，應及時翻開重新拌和。整個施工過程從水泥攤布到碾壓必須在水泥終凝期內完成。

碾壓過程中施工接縫處應搭接拌和。第1段拌和后，留出5～8 m不進行碾壓，在第2段施工時再將前段余留的未碾壓段添加適量水泥和土壤固化劑水溶液重新拌和，與第2段相連一起進行碾壓。

（9）養管。固化土層每一段碾壓完成并經壓實度檢查合格后應立即中斷交通，開始養護，時間為一周。養生方法有灑水養生，要求路面保持濕潤；覆蓋塑料薄膜養生，要求用土埝縱橫向封實住；乳化瀝青做下封層養生，條件為基層的面層為瀝青層。鋪土養生，條件為上層繼續施工固化土層。

集中拌和法施工

對于二級和二級以下的公路，若無合適的強制式廠拌設備，也可以將混合料集中在路旁的料場用人工配合挖土機的方式進行拌和。集中拌和法施工應符合下列要求。

（1）土應粉碎，防止團塊。

（2）應嚴格按所選定的固化土配合比配料,固化劑稱量必須準確。

（3）出料時，混合料的含水量應大于最佳含水率1%～2%。

（4）進入料斗的素土干濕狀態應基本一致，固化劑水溶液宜當天配制，當天使用。

（5）經拌和均勻的固化土混合料應立即運輸到鋪筑現場進行施工。若運距遠，運輸過程中宜加以覆蓋，以防水分過早蒸發。

（6）運輸距離與時間應能保證使固化土在凝結時間內碾壓完畢。

（7）宜采用自卸式運輸車與攤鋪、碾壓機械相配套，做到隨拌隨運隨鋪隨壓。

（8）固化土鋪筑前，下承層表面應拉毛、去除雜物、灑水濕潤。

（9）到場的固化土混合料可按數量均勻分散地直接卸于下承層面上，避免集中堆料過高，造成松實不一致。

（10）攤鋪可采用各類攤鋪機，亦可采用人工加抓斗式挖掘機聯合攤鋪。在較低等級道路上，沒有攤鋪機時，可采用自動平地機攤鋪，根據鋪筑層的厚度和要求達到的壓實干密度，計算每車混合料的攤鋪面積；將混合料均勻地卸在路幅中央，路幅寬時也可將混合料卸成兩行；用平地機將混合料按松鋪厚度攤鋪均勻；設一個3～5人的小組，攜帶一輛裝有新拌混合料的小車，跟在平地機后面，及時鏟除粗集料“窩”，補以新拌均勻的混合料并與粗集料拌和均勻。

（11）應避開雨天施工。固化土施工應在連續2～3 d無雨的條件下才可正常進行；確保場地排水通暢；現場應配備防雨遮擋物，尚未碾壓已遭雨淋的固化土混合料可作素土使用。

（12）固化土混合料的整型、碾壓、成型等與路拌法相同。

經濟效益和環境效益分析

土壤固化技術用于高速公路工程，顯著的價值在于其經濟性和環保性。以土固精牌土壤固化劑為例，其經濟效益和環境效益分析見表1-表3。

表1 傳統材料施工道路基層每km能耗

表2 土固精牌土壤固化劑代替砂石料修筑道路基層每km能耗

表2的計算依據為每減少1萬t水泥的用量，減少5 200 t CO2氣體的排放量；每減少1萬t石灰使用量，減少8 000 t CO2氣體的排放量；每減少1萬m3的碎石用量，能夠使約300 m3的植被得到保護；每減少1萬t水泥的用量，節省煤炭約2 400 t；每減少1萬t石灰使用量，節省煤炭約3 000 t；每減少1萬m3材料汽車運輸（200 km），節省燃料油約70 t；每減少1萬m3筑路材料，減少料場占地約800 m2。

表3 土固精牌土壤固化劑代替傳統材料施工道路基層每km經濟效益和環境效益比較

工程實踐表明，由于固化土基層的抗壓強度等指標遠超過傳統的砂石料路基，故可根據設計變更，適當減少基層和面層的厚度，表1-表3中為方便計算和比較，基層的厚度均取0.4 m，即基層0.2 m，底基層0.2 m。實際工程中，經濟效益更加明顯。

結論

（1）土壤固化劑在工程中實際應用簡便、易于控制，使用過程中環保無污染，材料易于運輸，減少了運輸成本。

（2）使用土壤固化劑的經濟優勢顯而易見。我國在高速公路建設中對固化劑應用的非常少，但是作為一種新型建筑材料，固化劑具有的優勢是非常明顯的。