劉宇飛
(湖南省水利水電第一工程有限公司 長沙市 410007)
土壤固化劑簡稱固化劑,是指在常溫下能夠直接膠結(jié)土粒表面或與土粒的粘土礦物成分反應生成膠結(jié)物質(zhì)的改性劑,能改善和提高土壤性能的材料。它能與各種土壤發(fā)生反應,形成具有一定承載能力、防滲能力和耐久性的固化土。利用固化劑加固土壤具有以下優(yōu)點:
(1)利用天然土壤進行固化,就地取材,節(jié)省工程造價;
(2)防滲效果良好,滲透系數(shù)可達到10-8cm/s;
(3)固化土可承受一定壓力,具有一定的耐久性,經(jīng)水浸泡后不發(fā)生泥化;
(4)固化劑施工簡便快捷,環(huán)境污染小。
由于土壤固化劑具有以上優(yōu)點,在日本、美國等國的土木工程界受到極大重視,并被廣泛應用于水利、交通、建筑等領(lǐng)域的固化、防滲工程中。土壤固化劑根據(jù)其狀態(tài)的不同可分為液體和粉狀兩種,根據(jù)其固化原理主要可分為電離子類、生物酶類和水化類三種。
洞庭湖區(qū)某堤防道路試驗段工程全長1.5km,路寬5.0m,厚度設(shè)計為20cm。
(1)土。在試驗段路附近取土,土質(zhì)為粘性土,實驗室重型擊實試驗得出該土的擊實最佳含水率13.2%,最大干密度1.82g/cm3。
(2)土壤固化劑。土壤固化劑采用武漢水利電力大學生產(chǎn)的HAS高性能土壤固化劑。
(3)水。就近取水,可以選用井水或地表水。
(4)石子。石子采用人工碎石,石子為單粒級,最大粒徑20mm。
首先進行土壤固化劑室內(nèi)適應性試驗,取試驗段土進行室內(nèi)顆分試驗,結(jié)果表明該土與室內(nèi)系統(tǒng)試驗所用土基本相似。結(jié)合HAS固化劑改良土室內(nèi)抗壓強度試驗結(jié)果,我們選擇三種固化土配比進行現(xiàn)場試驗,具體配比方案見表1,擊實試驗結(jié)果見表2。對選定的配比按95%壓實度進行成型及標準養(yǎng)護,然后測試其無側(cè)限抗壓強度、浸水無側(cè)限抗壓強度、凍融循環(huán)和干濕循環(huán)試驗。
表1 右堤試驗工程采用配比方案
表2 HAS固化土擊實試驗
試驗表明,配比方案二較優(yōu),即土壤固化劑占土比例12%,石子摻入量50%,固化土28天無側(cè)限抗壓強度達到6.56MPa,28天浸水無側(cè)限抗壓強度5.56MPa,干濕循環(huán)強度4.78MPa,凍融循環(huán)強度4.73MPa。
某港區(qū)堤防路試驗工程現(xiàn)場施工采用路拌法施工工藝,所需施工機械為:公路拌和機1輛,鏈軌1輛,整平機1輛,14t振動壓路機1輛,灑水車1輛。
HAS土壤固化劑道路的施工工藝流程見附圖。
2.3.1 準備下承層
土壤固化劑的道路的下承層表面需要平整、堅實,具有規(guī)定的路拱,下承層的平整度和壓實度符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ032000)規(guī)定。對原有路基用14t三輪壓路機進行了三遍碾壓檢驗,在碾壓結(jié)束后下承層平整堅實。
2.3.2 備 料
(1)采集土之前,先將樹木、草皮和雜土清除干凈;
(2)土中的超尺寸顆粒人工篩除;
(3)按設(shè)計配比一、二、三計算材料用量,路面5m寬,厚度20cm。
按照設(shè)計配比計算出每車土和石子的堆放距離。在運輸車將土和石子運到指定地點之前,用灑水車預先灑水,使其表面濕潤,但注意不能過分潮濕而造成泥濘。
2.3.3 攤鋪混合料
(1)將土和石子均勻地攤鋪在預定的路面上,表面力求平整,并有規(guī)定的路拱;
(2)攤料過程中注意將大的土塊、超尺寸顆粒人工揀除。
2.3.4 擺放和攤鋪固化劑
按前面計算出的結(jié)果放置土壤固化劑,方案一:500 m試驗段總共需要2160袋土壤固化劑,每10延米放43袋;方案二:500m試驗段總共需要1146袋土壤固化劑,每10延米放23袋;方案三:500m試驗段總共需要932袋土壤固化劑,每10延米放18袋。根據(jù)計算結(jié)果確定每袋固化劑的縱橫間距,在土層上做安放標記。將固化劑直接卸在做標記的地點,并檢查有無遺漏和多余。
2.3.5 拌 和
對于修筑的土壤固化劑道路采用徐州生產(chǎn)的公路專用路用拌和機進行拌和,并設(shè)專人跟隨拌和機,隨時檢查拌和深度并配合拌和機操作人員調(diào)整拌和深度。拌和深度需要達到原有路基(5~10)mm,以利上下層粘結(jié)。施工中嚴禁在拌和層底部留有素土夾層,施工中控制拌和兩遍。在上述拌和過程結(jié)束時,檢驗混合料的含水率,經(jīng)檢驗混合料的含水率均比最佳含水率大1%~2%,符合施工要求。
2.3.6 整 形
(1)混合料拌和均勻后,立即用路用刮平機初步整形;
(2)用推土機鏈軌立即在初平的路段上快速碾壓一遍,以暴露潛在的不平整;
(3)對于局部低洼處,用齒耙將其表層5cm以上耙松并用新拌的混合料進行找平;
(4)在整形過程中嚴禁任何車輛通行,并保持固化土拌合均勻。
2.3.7 碾 壓
(1)根據(jù)路寬、壓路機的輪寬和輪距的不同,制定碾壓方案,應使各部分碾壓到的次數(shù)盡量相同,路面的兩側(cè)控制多壓三遍。
(2)在整形后,等到混合料為最佳含水率時,立即用14t壓路機進行碾壓。碾壓時應注意重疊1/2輪寬,后輪必須超過兩段的接縫處,后輪壓完路面的全寬時即為一遍。施工時控制碾壓6遍。壓路機的碾壓速度,頭兩遍碾壓速度控制在1.5km/h左右,后四遍碾壓速度控制在(2.0~2.5)km/h。
(3)嚴禁壓路機在已完成的或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車,以保證穩(wěn)定土表面不受破壞。
2.3.8 灑水養(yǎng)護
在碾壓完成以后,采用灑水車灑水進行養(yǎng)護,灑水車灑水不得將水流直接沖擊固化土路面,均勻灑在固化土路面。每天灑水車灑水次數(shù)根據(jù)現(xiàn)場路面潮濕狀態(tài)和天氣情況,始終保持固化土路面潮濕。灑水的養(yǎng)護期在7天以上,在養(yǎng)護期間除灑水車外禁止任何車輛通行。
試驗路施工過程中通過用核子密度儀對壓實度進行跟蹤檢測,并現(xiàn)場成型抗壓強度試件,以評價道路施工性能。檢驗結(jié)果見表3、表4。
表3 馬廠堿河右堤試驗路壓實度測定結(jié)果
表4 馬廠堿河右堤試驗路7天無側(cè)限抗壓強度測定結(jié)果無側(cè)限抗壓強度 MPa
由表3、表4可以看出:用14t振動壓路機碾壓六遍后,各段壓實度均能達到95%以上。強度試驗結(jié)果中各配比7天無側(cè)限最低浸水強度為1.99MPa,遠遠大于《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)規(guī)定的要求。各試驗段固化土的現(xiàn)場檢測結(jié)果與室內(nèi)配比結(jié)果有一定的差異,現(xiàn)場基本達到室內(nèi)試驗的60%左右,這主要是由于現(xiàn)場施工時機械攪拌不均勻、土壤固化劑輕微受潮等原因引起的。
土壤固化劑是一種性能較好的土壤固化穩(wěn)定材料,固化土強度較高、耐久性較好,其初步的技術(shù)經(jīng)濟指標基本令人滿意,它是堤防道路和路面基層施工的優(yōu)質(zhì)材料,具有廣闊的應用前景。
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