土壤固化劑在公路工程中的經(jīng)濟(jì)效益分析

周子兵

(黑龍江省隆興公路勘測設(shè)計(jì)有限公司)

土壤固化劑在我國已有近30年的應(yīng)用歷史，最早應(yīng)用于場站的建設(shè)之中，后來逐漸應(yīng)用于公路建設(shè)之中。由于固化劑具有提高穩(wěn)定土強(qiáng)度和節(jié)省造價(jià)的作用，在近年的公路建設(shè)中應(yīng)用范圍日趨廣泛。就分布看，吉林省以南的省份應(yīng)用較多，我省因其獨(dú)特的氣候特點(diǎn)應(yīng)用相對(duì)較少，規(guī)模相對(duì)較小，大多處于研究試用階段。

土壤的固化實(shí)際上是用外摻劑，即土壤固化劑對(duì)土體進(jìn)行物理、化學(xué)處理，改變土壤的組成，改善土體的工程力學(xué)性質(zhì)，達(dá)到提高土體強(qiáng)度，改進(jìn)土體壓實(shí)性的目的。由于土是來源最廣泛、開采最容易的工程材料，土壤固化技術(shù)具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，正是由于土壤固化劑的這些優(yōu)勢，才促使其研制、開發(fā)不斷向前發(fā)展。我省的相當(dāng)一部分地區(qū)，缺乏砂石材料，采用傳統(tǒng)的半剛性基層材料，既增加了施工難度，又增加了工程造價(jià)。由于土壤是最廉價(jià)的筑路材料，取材方便，儲(chǔ)量豐富，對(duì)土壤特別是粘性土進(jìn)行固化處理，確保路面基層具有足夠的強(qiáng)度、抗凍性及水穩(wěn)定性，減少病害，就能保證路面的使用壽命，降低工程造價(jià)，適應(yīng)公路建設(shè)的需要。

目前，在我省的公路建設(shè)中基層結(jié)構(gòu)的采用較為單一，在二級(jí)及以上等級(jí)公路中，無論是砂石豐富的地區(qū)還是砂石貧乏的地區(qū)，基層型式常見的有三種:一是采用水泥穩(wěn)定砂礫;二是采用水泥穩(wěn)定碎石;三是采用二灰碎石等。底基層往往采用水泥穩(wěn)定砂礫。而對(duì)于三級(jí)及以下等級(jí)公路中，基層和底基層的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)分化，不再一律采用水泥穩(wěn)定砂礫、碎石等結(jié)構(gòu)，對(duì)于砂石材料豐富的地區(qū)，基層和底基層一般采用水泥穩(wěn)定砂礫，底基層也有采用水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂、水泥穩(wěn)定碎石土等結(jié)構(gòu)的，四級(jí)公路如農(nóng)村公路一般直接采用水泥穩(wěn)定山砂或水泥穩(wěn)定碎石土作為基層，雖然這種結(jié)構(gòu)在高等級(jí)公路中不采用，但對(duì)于等級(jí)較低的公路，由于交通量較小，投資有限，這種結(jié)構(gòu)使用仍然非常廣泛;對(duì)于無砂石地區(qū)，基層一般采用水泥穩(wěn)定砂礫或水泥石灰綜合穩(wěn)定土，在低等級(jí)公路中(主要為農(nóng)村公路)，采用的基層結(jié)構(gòu)一般為:10%石灰土、6%水泥+4%石灰綜合土，很少有采用水泥穩(wěn)定粒料結(jié)構(gòu)的。可見，石灰土、水泥土一般用于等級(jí)較低的公路，在等級(jí)較高的公路中運(yùn)用極少。目前在我省二級(jí)及以上等級(jí)的公路中，基本杜絕了石灰土和水泥土的使用，對(duì)無砂石地區(qū)的造價(jià)影響是非常大的，在財(cái)力上負(fù)擔(dān)很重，嚴(yán)重制約了無砂石地區(qū)公路建設(shè)的推進(jìn)速度。

1 無砂石地區(qū)幾種基層結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

肇州試驗(yàn)路幾種典型結(jié)構(gòu)單方造價(jià)比較見表1所示，厚度均采用20 cm，表中單價(jià)采用的是建安費(fèi)，主要材料單價(jià)采用省造價(jià)總站2010年上半年的綜合價(jià)格，土方運(yùn)距按3 km計(jì)算。

表1 肇州試驗(yàn)路不同配合比穩(wěn)定土的造價(jià)比較

從上表可以看出，肇州試驗(yàn)路水泥穩(wěn)定砂礫單方造價(jià)最高，達(dá)到了78.32元/m2，與其缺少砂石緊密相關(guān)，素土+固化劑配合比的單價(jià)最低，但是該種配合比在水穩(wěn)定性方面存在嚴(yán)重缺陷，在目前常用的固化劑中，具有類似問題，一般不能單獨(dú)用于路面結(jié)構(gòu)的基層和底基層。在有石灰和水泥等無機(jī)結(jié)合料的參與下，固化土的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性和抗凍性都有明顯改善，在造價(jià)方面，各種配合比的單價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于水泥穩(wěn)定砂礫的單價(jià)，石灰土類固化土單價(jià)降幅最為明顯，最多達(dá)到63.2%，最少也達(dá)到了51.6%，水泥石灰類降幅次之，最高58.9%，最低47.4%，若采用水泥類固化土，造價(jià)一般降幅在30%至40%之間。若作為基層使用，則適宜采用水泥石灰穩(wěn)定類固化土或水泥穩(wěn)定類固化土，前者宜適當(dāng)提高水泥的劑量，以便用水泥類基層指標(biāo)來衡量，而造價(jià)也要相對(duì)上升，但總體上較水泥穩(wěn)定粒料類基層有較大的降幅，一般情況在35%左右。

2 有砂石地區(qū)幾種基層結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

賓縣試驗(yàn)路幾種典型結(jié)構(gòu)單方造價(jià)比較見表2所示，厚度均采用20 cm，表中單價(jià)為建安費(fèi)，土的運(yùn)距為1 km。

表2 賓縣試驗(yàn)路不同配合比穩(wěn)定土的造價(jià)比較

續(xù)表2

賓縣試驗(yàn)路依然是水泥穩(wěn)定砂礫的單價(jià)最高，素土+固化劑類型最低，水泥穩(wěn)定風(fēng)化砂次之，6%石灰+固化劑穩(wěn)定土居中。一般情況下，在砂石料較為豐富的地區(qū)，土的來源是非常有限的，若運(yùn)距大幅增加，固化土在造價(jià)方面的優(yōu)勢就會(huì)變?yōu)榱觿荩由纤喾€(wěn)定粒料在工程效果方面要優(yōu)于固化土，因此，在砂石料較為豐富的地區(qū)，固化土在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面都不占優(yōu)。

3 結(jié)語

綜合來看，固化劑的使用對(duì)基礎(chǔ)價(jià)格都有一定幅度的提高，在無砂石地區(qū)，對(duì)于交通量較低的農(nóng)村公路，基層采用石灰土(水泥土)基本上是可以滿足要求的，如果強(qiáng)度方面稍微欠缺，可以采取適當(dāng)增加水泥或石灰的劑量來解決，既經(jīng)濟(jì)又便于施工。因此，在農(nóng)村公路中，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，固化土總體上優(yōu)勢不明顯。而在等級(jí)公路(三級(jí)及以上)的建設(shè)之中，若能使用固化土替代常規(guī)的水泥穩(wěn)定類結(jié)構(gòu)，由于土的儲(chǔ)量豐富和來源的便捷性，固化土的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢便會(huì)充分發(fā)揮出來，可以較大幅度地降低工程造價(jià)，為無砂石地區(qū)節(jié)省資金，有效促進(jìn)地方基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐，減少實(shí)施難度。因此，建議在高等級(jí)公路建設(shè)中積極探索固化土使用的可能性，改善固化土的水穩(wěn)定性和抗凍性能，以便取代常規(guī)的水泥穩(wěn)定砂礫或碎石基層，充分發(fā)揮固化土的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

［1］公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01-2003)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D50-2006)［S］.北京:人民交通出版社，2007.5 ～24.