復合穩定土技術在松花江治理工程堤路路基中的應用分析

◎ 曲忠義 吉林省水利水電勘測設計研究院

復合穩定土技術在松花江治理工程堤路路基中的應用分析

◎ 曲忠義 吉林省水利水電勘測設計研究院

復合穩定土是一種能夠滿足路用技術指標要求的半剛性材料其原理是采用水泥和石灰等粘結劑與土質固化劑和土等建筑材料按一定比例均勻參配而形成的路面基層混合料。土質固化劑有利于生態環境保護，經濟、環境效益顯著。復合穩定土具有因地制宜、就地取材，施工方便、縮短工期，成本低廉、降低工程造價，路用技術指標優良等特點，是一種可以替代大量的粉煤灰、水泥、石灰和礫石以及碎石等傳統筑路材料的環境友好型人工合成材料，是路基基層工程可持續發展的創新型筑路技術之一，在市政、交通、水利、基礎處理等工程具有廣泛的應用前景。

復合穩定土 土質固化劑 堤路路基 水利工程

1.引言

土質固化劑配置的復合穩定土是一種人工合成材料，具有節約土地保護植被節省能源大幅度減少二氧化碳等溫室氣體的排放量，復合穩定土能夠滿足路用技術指標要求的半剛性材料有利于生態環境保護等特點，其經濟、環境效益顯著。復合穩定土具有因地制宜、就地取材，施工方便、縮短工期，綠色環保，成本低廉、降低工程造價，路用技術指標優良等特點。可應用于市政、交通、水利、基礎處理等工程。本文以松花江吉林省段治理工程中堤頂路面路基工程實例對土質固化劑復合穩定土工作原理、技術特點、施工方法、施工工序進行工程應用分析。

2.土質固化劑復合穩定土工作原理

2.1 術語

土質固化劑是指由多種表面活性劑和多種單分子水溶性無機材料組成、能夠與土顆粒發生化學交聯作用的復合物溶液。土質固化劑能夠改善和提高土質的技術性能。

根據結合材料的不同，復合穩定土可分為石灰類復合穩定土、水泥類復合穩定土和水泥石灰類復合穩定土等是一種能夠滿足路用技術指標要求的半剛性材料。復合穩定土拌制過程為將采用水泥和石灰等粘結劑與土質固化劑和土等建筑材料按一定比例均勻參配而形成的路面基層混合料。

2.2 復合穩定土工作原理

復合穩定土工作原理是使得土壤膠團表面電流降能將土壤中大量的自由水以結晶水的形式固定下來膠團所吸附的雙電層減薄通過土質固化劑與土壤混合后通過一系列物理化學反應來改變土壤的工程性質，顆粒趨于凝聚電解質濃度增強體積膨脹而進一步填充土壤孔隙在壓實功的作用下從而形成整體結構使固化土易于壓實和穩定達到常規所不能達到的壓密度，提高其強度、密實度、回彈模量、彎沉值、CBR、剪切強度等性能，已滿足路用技術指標要求。

3.復合穩定土技術優勢

（1）縮短工期節約筑路成本：在無石料地區降低工程造價50%，經大量工程實踐測算使用復合穩定土可縮短工期約20%左右與使用傳統的路面基層材料筑路相比可節約筑路成本的30%左右。

（2）提高無側限抗壓強度：我單位所完成的大量工程經統計分析后發現在不改變施工條件的情況下復合穩定土的無側限抗壓強度可提高40%左右。

（3）提高基層的耐久性及水穩定性：復合穩定土水穩定性隨著試件齡期的增長，水穩定性逐漸增強。對室內試件和試驗路的鉆件進行180天和1年浸水觀察，未發現散解現象且強度損失較小。

（4）提高基層的凍穩定性：結合季節性冰凍地區特點方面經復合穩定土凍融循環試驗已達到國際先進水平。

（5）節能環保：土質固化劑屬于環境友好型和資源節約型的高科技新材料稀釋后的固化劑水溶液無毒無害生產和使用均無污染。

（6）施工工藝簡單：土質固化劑滲透性好所用的施工機械和傳統筑路所用機械設備基本相同勞動力需求量減少，與土的和易性好便于施工使土易于壓實施工人員只需簡單培訓即可上崗施工工藝簡單。

（7）降低了后期養護成本可延長道路使用壽命：經過土質固化劑處理過的土壤剪切強度等都得到很大提高，表層不受潮氣、霜凍或熱等自然條件的影響，其強度、CBR值、彎沉值和密實度以及回彈模量等工程技術指標大大提高從而延長了道路的使用

壽命節省了工程維修成本。

（8）實用性廣泛：具有獨特的土質固化效果和廣泛的實用性，已經被廣泛應用于建筑地基的處理以及公路工程的基層及底基層等領域。它比傳統的石灰和水泥等土壤膠結材料具有更好的環境效益和工程技術性能以及工程經濟等諸多優勢同時還能解決水泥、石灰、粉煤灰等膠結材料在土壤加固時難以解決的一些特殊問題，

（9）使用方便易于儲運：供應半徑大高濃縮運輸費用低用量少且不爆炸不燃燒室溫下可儲存一年以上。

4.工程設計實例

4.1 工程概況

2010年、2013年松花江干流發生洪水，洪水持續時間長，沿江一些村屯無防汛道路，在內水圍困的情況下不能運送物資搶險，而堤防是抗洪搶險的唯一交通道路，堤防筑堤材料多為壤土、砂壤土,在防汛搶險期間，遇雨的情況下,堤防泥濘無法行車，給汛期交通、防汛物資運送、工程搶修等帶來困難。修建堤頂路面。從而使汛期交通無阻，保證搶險物資運輸，并方便日常管理。因此堤防路面工程建設是非常必要的。

設計標準堤防路面參照四級路設計，設計行車速度為20km/h。

4.2 路面基層設計

路面基層采用復合穩定土基層，復合穩定土基層厚20cm。設計配合比為水泥：石灰：土+固化劑=6：4：90+0.035%，水泥為42.5級普通硅酸鹽水泥，石灰為III級鈣質消石灰，固化劑型號ZL-1A。復合穩定土作為砼路面基層，我省市政和村村通道路工程應用廣泛，復合穩定土基層可以就地取材節省碎石用量，用新型工程材料土質固化劑和無機結合料形成基層，替代了碎石用量，節省石材資源，降低工程造價。常規20cm厚碎石二灰基層造價為62元/m2,20cm厚復合穩定土基層造價為52元/m2,較碎石二灰墊層節省投資約20%。吉林省2013年頒布了《復合穩定土路面基層技術規范》(DB22/T1816-2013)。2011年10月該土質固化劑在我省前郭縣松花江堤頂做了100m長的試驗段，經各項檢測和實際運行檢驗至今良好，2011年11月以土質固化劑在水利堤頂道路工程中的應用通過了吉林省科學技術廳組織的科學技術成果鑒定(證書號：吉料鑒定[2011]第610號)。采用復合穩定土作為路面基層施工時，應先期就地進行試驗，進一步確定復合穩定土的配合比。

5.復合穩定土路面基層施工工藝

復合穩定土路面基層和底基層施工可采用路拌法和集中廠拌法。

5.1 路拌法施工工藝

（1）鋪土、鋪石灰。將經過檢驗合格的土、石灰，等距離、均勻地按施工配合比鋪置于下承層上。

（2）初步拌和。選用拌合機械沿路拌合、使石灰和土充分混合。

（3）噴灑固化劑稀釋液。調整壓力灑水車的液壓、速度、流量’按每遍50%的劑量噴灑兩遍固化劑稀釋液。

（4）再拌和。合理控制拌和次數，達到拌和均勻且含水率最佳。

（5）整形。用推土機、平地機或人工等方法，根據指示樁標記控制高程和界限，對拌和完成的混合料進行整平。

（6）碾壓。合理配置壓路機、調整振幅、速度在結構層全寬范圍內不間斷地對整形后的結構層進行壓實。

(7)養生。應選擇適當的可行的養生方法，宜采用塑料薄膜蓋養生、薄膜上加素土或裸露灑水養生的方法，揚聲器一般不少于7d。

5.2 集中廠拌法施工工藝

（1）拌制拌和設備。設置配套完備、性能良好的拌合設備，建立拌合站。

（2）拌制固化劑稀釋液。根據設計用量和混合料的平均含水率進行配置。

（3）拌制混合料。根據現場材料的含水率、調配適宜濃度的固化劑稀釋液，和材料一起在拌制缸中均勻拌和。

（4）運輸。應及時將混合料運至施工路段，施工環境氣溫高或陰雨時應應采用苫蓋等措施，以防止混合料含水率發生變化。

（5）攤鋪。根據混合料的松鋪厚度，采取掛線控制、跟蹤檢測的措施，用性能良好的攤鋪機，一次成型平鋪于施工路段。

（6）碾壓。合理配置壓路機、調整振幅、速度在結構層全寬范圍內不間斷地對整形后的結構層進行壓實。

（7）養生。應選擇適當的可行的養生方法，宜采用塑料薄膜蓋養生、薄膜上加素土或裸露灑水養生的方法，揚聲器一般不少于7d。

6.結語

復合穩定土是一種能夠滿足路用技術指標要求的半剛性材料。復合穩定土具有因地制宜、就地取材，節省資源、能源，節約土地，保護植被，減少二氧化碳等溫室氣體的排放量，綠色環保，成本低廉、降低工程造價，施工方便、縮短工期，路用技術指標優良等特點。有利于工程建設的可持續發展，符合我國建設資源節約型、環境友好型社會的要求。復合穩定土在市政、交通、水利、基礎處理等工程中具有廣泛的應用前景。

[1]黃小梅.路用水泥基復合穩定土材料初步研究[D].中南大學,2008.

[2]姚永茂.復合土壤膠結料在穩定土中的應用試驗[J].門窗,2013,05:316.

[3]復合穩定土路面基層技術規范,DB22/T 1816-2013.

[4]吉林省松花江干流治理工程初步設計報告.吉林省水利水電勘測設計研究院.