新型固化材料在市政道路軟基地的應用探索

王常青

（太原市城市建設管理中心，山西 太原 030000）

在市政道路建設中，對道路建設質量影響最大的是軟土地基。在該類型土質區域進行施工，難度大，甚至可能無法取得預期的效果。鑒于此，本文對市政道路施工的軟基特點和現階段使用的新型軟土地基固化材料類型進行分析，并通過工程實例的形式對土壤固化劑在道路建設中的應用展開論述，以期為后期市政工程的軟基處理提供有效參考。

1 軟土地基特點

1.1 流變性較強

市政道路的運行時間一般較長，通行的車輛也較多，重型貨車的往來運輸更會對道路地基產生影響，軟土地基在強壓負荷下會發生較大的形變問題，進而在一定程度上縮短道路的應用壽命。如果施工單位不采用合理的加固技術對其進行處理，還可能引發大面積土基流動問題，嚴重者甚至會造成路面坍塌。

1.2 含水率較高

相較于常規土層，軟土地基中的水分含量“超高”，在水分含量超高的背景下，土壤中會產生一定量的黏土和粉土。在市政道路路基施工中，粉土和黏土含量較高會產生較多負電荷，負電荷會吸收空氣中的水蒸氣以保持其自身的含水率，而含水率越高，地基的土層孔隙就越大。如果施工區域降水頻繁，那么會增加空氣中的水蒸氣，這對工程路基施工的處理效率會產生極大影響。

1.3 壓縮系數較大

與一般地基土質相比，軟土地基的壓縮系數相對較大，且抗剪強度較低。在其含水量大的影響下，土粒之間存在較多孔隙，這加大了軟土地基的壓縮系數，使其抗壓性能大大降低。當外界荷載對該區域造成極大壓力時，會發生嚴重的沉降問題。如果不對其進行及時加固處理，那么路面坍塌率會不斷加大，對其運行應用情況造成極大影響。

2 市政道路施工中的軟基加固技術應用類型分析

軟土地基在道路施工中容易出現塌陷、沉降等問題，對交通運行安全造成影響。同時，私家車數量增加，以及受雨雪天氣影響，這都對市政道路的使用安全是一個巨大考驗。鑒于此。施工人員必須對軟基加固技術格外重視，相關研究人員也應該對該技術的應用進行深入研究創新，此外還要努力實現市政道路的標準化和規范化管理。

2.1 土壤固化技術

土壤固化技術是近年來新興的軟基加固技術之一。在該技術的應用中，能夠遵循就地取材原則，無論是黏土、風沙土還是其他，只要根據土壤性質進行配比就能夠得到相應的固化劑，極大地節約能源，降低材料購置成本，同時，施工方法也極為簡單，后期維護也較為輕松，最重要的是，其抗壓強度能夠達到一級公路施工的1.6倍以上，收縮率與水泥混凝土相比僅為1/20。與傳統修筑方法相比，經濟效益顯著。

2.2 表層加固處理技術

該類型加固技術通過有計劃地排出路基中的積水，以此降低地基表面的含水量，再采用墊層處理的方式，利用石灰粉、煤灰土或石灰土對路基滲水層進行隔斷。在排水溝的布設方面，一般根據現場的水質情況和地形進行操作。

2.3 強夯法

強夯法是利用噸位較大的重錘（8-30t不等）夯實軟土地基，重錘在一定高度落下，在自身重量和下落沖擊力的影響下，降低路基壓縮性能，提高其應用強度，使軟土地基中的水分可以迅速排出，路基完成固結反應。在強夯法的應用中，需要根據工程實際情況對夯錘重量進行選擇，對落距進行設定，同時還要根據填土高度確定夯擊次數，再根據夯實情況和地基土質量確定夯實次數，最后根據加筋土的孔隙水壓力確定強夯的間隔時間。當設置好相關參數之后，準備施工設備，對施工區域進行“清場”，平整施工場地，進行放線測量，確定夯點位置，之后開展夯實作業。

2.4 排水固結技術

排水固結技術在飽和軟土處理中較為適用，一般在天然土中設置垂直排水井，將路基內的水排出，并輔以砂墊層，使其呈水平排放狀態，然后施加壓力于地基，增強地基強度，達到固結目標。這種方法在提高地基穩定性，解決地基沉降方面具有積極作用。在市政工程施工中，通常采用強夯法改變土層結構，在土層中形成裂縫，保證排水暢通，然后利用沉降效果，使其固結。當土壤液化為100%時，土層中的水會變成自由水，從而提高孔隙水的排出速度，并被土壤顆粒吸收變成吸附水，改善土壤結構。

3 市政道路工程實例

以某市政公路建設項目為例。該區域位于平原西部，地下水位較高，且道路經過農田，地勢低洼，有很多植物腐殖質。路基1m深的土壤幾乎呈飽和狀態。土壤多為粉土、淤泥質土，含少量砂，廣泛分布且呈軟塑狀態，厚度3～4m，承載力低，壓縮性高。鑒于工程預算少，初期施工費用超預算，綜合考慮工期、成本、質量等因素，施工方決定在該段選擇一段長500米、寬6米的路基作為土壤固化劑試驗段。該段軟土厚度4～6m，地勢較低，整體條件最差。新型土壤固化劑包括粉劑和水劑兩種類型，其使用范圍為粘土（包括粘粒30%以上）。為了使該路段取得良好的固化效果，同時選用水劑和粉劑作為本次試驗的固化材料。在固化劑的應用中，可充分利用施工區的軟土，減少土方的搬運次數，減小棄土對周圍農田的破壞力度和破壞范圍。在該區域中，土質多為低塑性沙土，黏土含量低于15%，為了達到預期的土壤固化效果，土壤取樣點選擇黏土含量較高的區位，取土量為施工土方量的20%。

先用小型挖掘機充分混合挖出的粘土和軟土，然后再混合粉料與軟土，24小時后噴灑固化劑，噴灑狀態為霧狀。在這一過程中用挖掘機進行二次攪拌，使其與土壤充分混合。在完成以上操作后，軟土塊逐漸變散，含水量降低，之后每24小時對土壤含水率監測一次。在此期間，該區域的環境溫度較低，陰天居多，偶有降水，含水率變化如表1所示。

表1 含水率變化

由表1數據可知，在添加固化劑之后，由于第三天發生降雨問題，因此含水率有所增加，但是總體來說處于下降趨勢。

在符合最佳含水率標準時，攤鋪處理過的土，然后按照三攤三壓的形式進行三次碾壓。傳統的軟基固化處理方式會在路基表面留下3-5cm的車轍，難以對其進行壓實，就算在后期作為便道使用，也會產生不均勻沉降問題。而添加固化劑之后，土壤的含水率大大降低，壓實工作進展順利，并無明顯車轍。在路基填筑完成后，對其壓實度進行檢測，數值在65.6%左右，在使用過程中也沒有出現凹陷、局部隆起和不均勻沉降問題。

再如山西某市政道路建設項目。該路段交通量相對較大，車輛多為小型車，其次為重型車。試驗路段的路面狀況極佳，表面平整，沒有不均勻沉降問題出現。這說明，在使用土壤固化劑之后，該區域的軟土性質得到了極大改善，且土基含水率在降低后也不會因為客觀因素的影響而發生反彈，且其膨脹性甚至被有效消除，使路基一直保持在穩定狀態。在本次工程中，路基以加了固化劑的土壤為主，路面以瀝青為主，這兩者都是柔性材料，能夠實現地層的緊密貼合，極大提升其變形抵抗能力和行車荷載能力。如果路面損壞，只需翻面層下的土，然后加入養護劑，再進行碾壓就可以完成養護，避免了剛性或半剛性材料受力破壞后不能通車，以及處理困難、成本高、工期長的缺點。因此，采用新型土壤穩定劑在市政工程中對軟土進行處理具有效果好、速度快、成本低、后期維護簡單快捷的特點。

4 結語

傳統的軟土處理方法造價昂貴，只注重初始強度的治理，忽視了土壤復水的可能性，這必然導致道路質量參差不齊，極易出現坍塌問題。新型土壤固化劑的應用能夠解決工程建設中的許多實際問題，且水穩性較高，能夠有效防止土的崩塌和膨脹引起的垮塌問題。在處理上，因地制宜，適用于大多數粘土，只要黏土含量在30%左右就可使用，應用范圍廣。從環保角度看，無毒無害，對環境、人體無影響，不需要太多的勞力和機械，施工噪音小，也適用于生態景區道路建設。從工程造價來看，新型土壤固化劑的價格較低，具有顯著的高效率、短工期的應用特點，實用價值較強，可操作性較強，值得推廣。