土壤固化剂在道路基层施工应用及经济优势分析

陈 锋

（南京江宁经济技术开发总公司， 江苏 南京 211100）

1 土壤固化剂相关概述

以往建筑工程多使用石灰、水泥等材料对土壤进行固化，但随着交通行业的快速发展，这些固化材料的缺点逐渐暴露出来且越发明显，难以满足实际施工的需求。采用石灰材料所固化的土壤，其强度较差，且很容易发生开裂、软化等情况，且其对材料的比例要求较高，若添加的石灰量过多，则会使得土体的强度出现减弱，无法满足道路工程对土体强度的要求。而以水泥为材料所固化的土壤，则很容易发生温缩较大的情况，经常发生开裂，且其防冻能力与抗渗能力均较差[1]。而土壤固化剂作为一种新型材料，不仅具有抗压能力好、斥水性能强的优点，且可以适应各种土壤，如砂土等，另外该材料还具有环保性，可满足不同等级道路工程的要求，与传统固化材料相比，其性能更强，且经济优势更高。

2 土壤固化剂机理

土壤固化剂是一种新型工程材料，具有环保节能的特点，其是由多种无机材料与有机材料所合成的。该材料与土壤混合到一起后，会发生物理反应与化学反应，使土壤的性质发生变化，会将土壤中的自由水转变成结晶水，并将其固定，会降低土壤胶团的表面电流，减弱吸附于胶团上的双电层，增强了电解质浓度，进而起到凝聚颗粒的作用，其体积会发生膨胀，进而将土壤中的孔隙填充，通过压实功作用，固化土会更加稳定且紧实，其圧密度更大[2]。

3 土壤固化剂施工应用

3.1 处理下承层

为保证路面垫层的横坡、平整度与强度等指标符合设计的要求，在进行土料堆放前，要对垫层进行检查，平整其凹凸不平的位置；

3.2 土质取样

施工前，先分析土样的成分和类型，根据分析结果，确定合适的土壤固化剂及配合比；

3.3 试验段

在施工现场，选择 100-150米的试验段，以确定现场的土方松铺系数、最佳含水量、固化剂用量等数据；

3.4 备料

确保所采集的土中没有腐殖土、树枝、杂物等，对采集土进行过筛，将超过标准尺寸的土壤、砂石等剔除，且要保证堆土平整且均匀。

3.5 测量放样，备土整平

根据设计图纸，将中线、边线每20米放桩，路基边线宽度宜超路床宽30 公分，把施工段所需的土方拉入路床，按测定的高度和宽度用推土机大致整平，并对摊铺的厚度进行检查；

3.6 喷洒固化剂、闷料

根据试验段数据，精确计算试验段的补水量，喷洒固化剂，拌和均匀后闷料6-10小时，通过该方法可以防止局部出现水分过多的情况；

3.7 整型

操作平地机对路段进行初步整型，然后操作轮胎压路机或拖拉机碾压一遍路段，以此发现路段中不平整之处，使用齿耙将低洼路段耙松，深度约为表层下10厘米，将准备好的固化剂混合料填充于该位置使其平整，然后使用平地机再进行一次整型；

3.8 碾压

在最佳含水量进行碾压，通常使用三轮压路机（12吨）进行碾压，进行6到8遍碾压后，进行检查，确保路段上没有出现明显的轮胎痕迹，将混合碎石撒铺到路面上，厚度约为 3厘米，确保其均匀撒铺，然后再次碾压，保证碎石嵌进基层中，且路面没有出现明显的露台痕迹；

3.9 养生

在上述碾压完成后，经压实度测试后立即中断交通，开始养生一周，将草袋铺在路面进行养护，或洒水养护，若选择洒水，则要保证每天至少洒水两次[3]。

4 土壤固化剂的经济优势分析

4.1 节能环保

随着社会经济发展，道路建设体量迅速增大，其中砂、石等原材料需求量随着增大。大量原材料需求造成山体破坏，植被砍伐，环境污染。尤其是石灰，水泥生产中要消耗大量的能源。而利用土壤固化剂则可以减少传统固化材料的用量，对节约能源与保护环境有着重要意义，符合我国的可持续发展战略，推动了资源节约型社会的建设进度。同时，黏土固化剂所用的材料均为就地取材，无需运输废土，不仅不会对周围的环境造成污染，且不会出现影响交通的情况。

4.2 施工工艺相对简单，施工和养护成本降低

土壤固化剂可以将总量丰富，成本低廉的自然土壤固化改性后，作为道路基层及底基层，可利用老路路基材料，就地取材，且施工机械与传统道路路基施工机械基本相同，劳动力需求减少。相比于以往所使用的路基材料，其成本节约可达到 15%。同时使用土壤固化剂进行处理的基层，无论是强度，还是密实度均得到提高，其表层对自然条件的抗性增加，使用寿命得到延长，降低了后期维修的次数，进而节约了成本。

4.3 工期缩短

道路路基基层和底基层一般采用水泥稳定碎石或者石灰稳定土，这增加了开采、运输环节，且供货半径受限，而高浓缩的土壤固化剂，用量少，运输费用低，供用半径大；不燃烧。因此，固化剂使用可以缩短工期50%。

4.4 各项性能指标优异

经现场检测，经固化剂处理过的基层或底基层无侧限抗压强度提高 40%，常温下浸水不解散，防渗性能好且可以在冬季地区进行应用，其具有抗压强度高、水稳定性好，耐久性和抗冻性好等优点，可以大大提高道路的使用寿命。

5 道路施工实际案例分析

某市政道路，路线全长1128.782米，路幅宽12米，设计速度40km/h。因其在道路K0+502.5位置下穿机场高速公路，其路面标高受限，使得该处为整个道路最低点。因周边汇水较大，雨季无法及时排水，该处道路长期浸水，路面断裂、破损并出现路基下沉。

该处道路于2019年进行老路改造，施工过程在该处底基层采用土壤固化剂处理技术代替6%灰土。经现场检测，设计弯沉值38mm，现场检测为27.2mm，均达到设计值。

6 结论

随着经济水平的发展，交通行业迅速发展，道路通车的数量随之增加，车辆的载重也会增长，在这种背景下土木工程的要求会越来越高，其对道路强度、密实度等要求会提高，以往的固化材料难以满足这种需求，而土壤固化剂可以达到标准，且具有很大的潜力与发展空间。通过大量实验都已证实土壤固化剂可以改变土体的力学特征，具有明显经济优势，国内公路、港口建设都已开始应用[5]。