時間: 2023-09-22
? ? ? 摘要：為進(jìn)一步改善土壤的工程性能并使之提高，在實際施工的過程中，經(jīng)常會使用一種新型工程材料--土壤固化劑。在下文中對土壤固化劑在施工中的具體應(yīng)用與機(jī)理進(jìn)行介紹，并將其與傳統(tǒng)膠結(jié)材料進(jìn)行對比，以此凸顯其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，之后以施工案例對土壤固化劑的實際應(yīng)用進(jìn)行介紹，望有所幫助。
1、土壤固化劑相關(guān)概述
? ? ? 以往建筑工程多使用石灰、水泥等材料對土壤進(jìn)行固化，但隨著交通行業(yè)的快速發(fā)展，這些固化材料的缺點逐漸暴露出來且越發(fā)明顯，難以滿足實際施工的需求。采用石灰材料所固化的土壤，其強(qiáng)度較差，且很容易發(fā)生開裂、軟化等情況，且其對材料的比例要求較高，若添加的石灰量過多，則會使得土體的強(qiáng)度出現(xiàn)減弱，無法滿足道路工程對土體強(qiáng)度的要求。而以水泥為材料所固化的土壤，則很容易發(fā)生溫縮較大的情況，經(jīng)常發(fā)生開裂，且其防凍能力與抗?jié)B能力均較差。而土壤固化劑作為一種新型材料，不僅具有抗壓能力好、斥水性能強(qiáng)的優(yōu)點，且可以適應(yīng)各種土壤，如砂土等，另外該材料還具有環(huán)保性，可滿足不同等級道路工程的要求，與傳統(tǒng)固化材料相比，其性能更強(qiáng)，且經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢更高。
2、土壤固化劑機(jī)理
? ? ? 土壤固化劑是一種新型工程材料，具有環(huán)保節(jié)能的特點，其是由多種無機(jī)材料與有機(jī)材料所合成的。該材料與土壤混合到一起后，會發(fā)生物理反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)，使土壤的性質(zhì)發(fā)生變化，會將土壤中的自由水轉(zhuǎn)變成結(jié)晶水，并將其固定，會降低土壤膠團(tuán)的表面電流，減弱吸附于膠團(tuán)上的雙電層，增強(qiáng)了電解質(zhì)濃度，進(jìn)而起到凝聚顆粒的作用，其體積會發(fā)生膨脹，進(jìn)而將土壤中的孔隙填充，通過壓實功作用，固化土?xí)臃€(wěn)定且緊實，其圧密度更大。
3、土壤固化劑施工應(yīng)用??
? ? ? 3.1 處理下承層
? ? ? 為保證路面墊層的橫坡、平整度與強(qiáng)度等指標(biāo)符合設(shè)計的要求，在進(jìn)行土料堆放前，要對墊層進(jìn)行檢查，平整其凹凸不平的位置；??
? ? ? 3.2 土質(zhì)取樣
? ? ? 施工前，先分析土樣的成分和類型，根據(jù)分析結(jié)果，確定合適的土壤固化劑及配合比；?
? ? ? 3.3 試驗段
? ? ? 在施工現(xiàn)場，選擇100-150米的試驗段，以確定現(xiàn)場的土方松鋪系數(shù)、合適含水量、固化劑用量等數(shù)據(jù)；??
? ? ? 3.4 備料
? ? ? 確保所采集的土中沒有腐殖土、樹枝、雜物等，對采集土進(jìn)行過篩，將超過標(biāo)準(zhǔn)尺寸的土壤、砂石等剔除，且要保證堆土平整且均勻。??
? ? ? 3.5 測量放樣，備土整平
? ? ? 根據(jù)設(shè)計圖紙，將中線、邊線每20米放樁，路基邊線寬度宜超路床寬30公分，把施工段所需的土方拉入路床，按測定的高度和寬度用推土機(jī)大致整平，并對攤鋪的厚度進(jìn)行檢查；??
? ? ? 3.6 噴灑固化劑、悶料
? ? ? 根據(jù)試驗段數(shù)據(jù)，計算試驗段的補(bǔ)水量，噴灑固化劑，拌和均勻后悶料6-10小時，通過該方法可以防止局部出現(xiàn)水分過多的情況；??
? ? ? 3.7 整型
? ? ? 操作平地機(jī)對路段進(jìn)行初步整型，然后操作輪胎壓路機(jī)或拖拉機(jī)碾壓一遍路段，以此發(fā)現(xiàn)路段中不平整之處，使用齒耙將低洼路段耙松，深度約為表層下10厘米，將準(zhǔn)備好的固化劑混合料填充于該位置使其平整，然后使用平地機(jī)再進(jìn)行一次整型；??
? ? ? 3.8 碾壓
? ? ? 在合適含水量進(jìn)行碾壓，通常使用三輪壓路機(jī)（12噸）進(jìn)行碾壓，進(jìn)行6到8遍碾壓后，進(jìn)行檢查，確保路段上沒有出現(xiàn)明顯的輪胎痕跡，將混合碎石撒鋪到路面上，厚度約為3厘米，確保其均勻撒鋪，然后再次碾壓，保證碎石嵌進(jìn)基層中，且路面沒有出現(xiàn)明顯的露臺痕跡；??
? ? ? 3.9 養(yǎng)護(hù)
? ? ? 在上述碾壓完成后，經(jīng)壓實度測試后立即中斷交通，開始養(yǎng)護(hù)一周，將草袋鋪在路面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，或灑水養(yǎng)護(hù)，若選擇灑水，則要保證每天至少灑水兩次。
4、土壤固化劑的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢分析
? ? ? 4.1 節(jié)能環(huán)保
? ? ? 隨著社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，道路建設(shè)體量迅速增大，其中砂、石等原材料需求量隨著增大。大量原材料需求造成山體破壞，植被砍伐，環(huán)境污染。尤其是石灰，水泥生產(chǎn)中要消耗大量的能源。而利用土壤固化劑則可以減少傳統(tǒng)固化材料的用量，對節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境有著重要意義，符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，推動了資源節(jié)約型社會的建設(shè)進(jìn)度。同時，黏土固化劑所用的材料均為就地取材，無需運輸廢土，不僅不會對周圍的環(huán)境造成污染，且不會出現(xiàn)影響交通的情況。??
? ? ? 4.2 施工工藝相對簡單，施工和養(yǎng)護(hù)成本降低
? ? ? 土壤固化劑可以將總量豐富，成本低廉的自然土壤固化改性后，作為道路基層及底基層，可利用老路路基材料，就地取材，且施工機(jī)械與傳統(tǒng)道路路基施工機(jī)械基本相同，勞動力需求減少。相比于以往所使用的路基材料，其成本節(jié)約可達(dá)到15%。同時使用土壤固化劑進(jìn)行處理的基層，無論是強(qiáng)度，還是密實度均得到提高，其表層對自然條件的抗性增加，使用壽命得到延長，降低了后期維修的次數(shù)，進(jìn)而節(jié)約了成本。?
? ? ? 4.3 工期縮短
? ? ? 道路路基基層和底基層一般采用水泥穩(wěn)定碎石或者石灰穩(wěn)定土，這增加了開采、運輸環(huán)節(jié)，且供貨半徑受限，而高濃縮的土壤固化劑，用量少，運輸費用低，供用半徑大；不燃燒。因此，固化劑使用可以縮短工期50%。
? ? ? 4.4 各項性能指標(biāo)優(yōu)異
? ? ? 經(jīng)現(xiàn)場檢測，經(jīng)固化劑處理過的基層或底基層無側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高40%，常溫下浸水不解散，防滲性能好且可以在冬季地區(qū)進(jìn)行應(yīng)用，其具有抗壓強(qiáng)度高、水穩(wěn)定性好，耐久性和抗凍性好等優(yōu)點，可以大大提高道路的使用壽命。
5、道路施工實際案例分析
? ? ? 某市政道路，路線全長1128.782米，路幅寬12米，設(shè)計速度40km/h。因其在道路 K0+502.5位置下穿機(jī)場高速公路，其路面標(biāo)高受限，使得該處為整個道路超低點。因周邊匯水較大，雨季無法及時排水，該處道路長期浸水，路面斷裂、破損并出現(xiàn)路基下沉。該處道路于2019年進(jìn)行老路改造，施工過程在該處底基層采用土壤固化劑處理技術(shù)代替6%灰土。經(jīng)現(xiàn)場檢測，設(shè)計彎沉值38mm，現(xiàn)場檢測為 27.2mm，均達(dá)到設(shè)計值。
6、 結(jié)論
? ? ? 隨著經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，交通行業(yè)迅速發(fā)展，道路通車的數(shù)量隨之增加，車輛的載重也會增長，在這種背景下土木工程的要求會越來越高，其對道路強(qiáng)度、密實度等要求會提高，以往的固化材料難以滿足這種需求，而土壤固化劑可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，且具有很大的潛力與發(fā)展空間。通過大量實驗都已證實土壤固化劑可以改變土體的力學(xué)特征，具有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，國內(nèi)公路、港口建設(shè)都已開始應(yīng)用 。
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