土壤固化剂在城市道路设计中的应用

■陈军波 ■上海市义昌市政工程设计有限公司，上海 201100

土壤固化剂是指能改善和提高土壤性能的复合材料，作用对象是各种土壤。现在土壤固化剂已大量应用于市政工程、机场跑道、高速公路、高速铁路、水利工程等方面，效益非常明显，被美国称为20世纪的伟大发明创造之一，日本称为21世纪的新材料。

1 固化剂在城市道路中的应用

在城市道路路基处理设计中，通常采用水泥、石灰、粉煤灰，石料等对道路路基、基层土壤进行固化处理，不仅工程造价较高，而且道路长期经过车辆的碾压和雨水的侵蚀，路基路面整体结构的强度、刚度和稳定性发生变化，路基路面均会出现各种裂缝、松散、坑槽等病害，因此，需要一种能改善土壤水稳定性、增加强度、降低干缩性、提高路基综合性能的添加剂来提高道路的使用寿命。

根据城市道路使用情况，针对城市道路路基特点，提出土壤固化剂适应于新建和改建各级城市道路的技术方案:

1．1 固化类混合料材料的选择与技术要求

1．1．1 土壤固化剂

(1)夜粉固化剂中溶液的固体体积含量不得大于3%，不得有沉淀或絮状现象，粉状固化剂的细度在0．074mm标准筛上筛余量不得超过15%。

(2)固化剂掺入土中，在最佳含水量状态下施工作业，其初凝时间应大于4h。

1．1．2 水泥、石灰

(1)普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥均可用于固化路面基层和底基层。但水泥标号不得低于32．5号，且选用终凝时间≥6h的水泥。

(2)固化路面基层和底基层，不得使用快硬水泥、早强水泥及受潮变质过期的水泥。

(3)石灰应采用消石灰或生石灰粉，消石灰中不得含有未消解的生石灰颗粒。

1．1．3 土

(1)凡能被粉碎的或原来松散的土，都可用作固化类混合料的基料。

(2)基层土中石料不应大于30mm，底基层土中石料不应大于40mm。

(3)基层、底基层用土，土中石料的压碎值不得大于40%。(4)土中有机质含量(重量比)不宜超过10%。

1．1．4 水

人和牲畜的饮用水均可使用，水的PH值应≥6。

1．2 固化类混合料的组成与配合比设计

(1)固化类混合料宜按下表(表1)比例进行配制。

(2)通过击实试验确定固化类混合料的最佳含水量和最大干密度。

(3)城市道路固化类混合料7d的抗压强度应符合下表(表二)规定。

(4)施工现场实际采用的水泥用量、石灰用量或土壤固化剂用量应高于室内试验确定用量。

(5)固化类混合料的无侧限抗压强度根据试验确定，试验方法参照《固化类路面基层和底基层技术规程》(CJJ80－1998T)和《无机结合料稳定图的无侧限抗压试验方法》(T0805－94)。

表1 固化类混合料的配合比设计表

表2 固化类路面基层和底基层结构组合

1．3 固化类路面基层和底基层结构设计

(1)固化类路面基层和底基层结构设计应符合现行行业标准《城市道路工程设计规范》(CJJ37－2012)、《城镇道路路面设计规范》(CJJ169－2011)的有关规定。

(2)采用固化类路面基层和底基层时，应进行技术经济比较，以确定选用的路面结构层与厚度方案。

(3)固化混合料路基结构的最小厚度，当位于承受路面及车辆荷载影响的部位时，不小于15cm;用于边坡等防护时，不小于10cm。固化混合料施工分层最大压实厚度每层不大于20cm。

(4)沥青面层与固化类路面基层和底基层层间结合应紧密牢固，并应喷撒透层沥青，其用量为0．8～1．0kg/㎡。

(5)城市快速路、主干路的基层应采用砂砾或碎石类粗粒土，不用采用水泥、石灰类土壤固化剂稳定细粒土混合料。但可用于底基层。

(6)对交通量较大的道路，应在面层与固化类混合料基层之间加铺连接层。

(7)常用固化类路面基层和底基层结构组合如下:a．在路基顶部设置单层式或多层式固化类混合料，每层压实厚度为15～30cm。位于矮路堤或挖方路基顶部的单层式固化类混合料可减薄为15～20cm。b．旧路补强时，旧路基加宽、加高部分路基顶部可设置15～20cm固化类混合料路基结构层。c．在填方路基边坡表面设置10～15cm固化混合料。，但需经论证后使用。

1．4 固化类混合料在软基处理中的应用

(1)采用固化类软基处理时，应进行技术经济比较，以确定合理结构层与厚度方案。

(2)采用固化类混合料对软基进行处理，与水泥、石灰、二灰等处理软基方案相类似，土壤固化剂的剂量可根据室内试验确定，一般经验剂量为4%～8%，按照土料的原铺厚度确定固化剂的用量，洒铺均匀后进行拌合，拌合均匀后进行碾压，碾压成型后进行洒水养生。一般铺筑厚度为30cm为宜，当厚度大于30cm时应分层铺筑。

2 土壤固化剂应用实例

南京市鼓楼区科技园横一路

2．1 工程概况

南京市鼓楼区科技园横一路，道路全长349m，道路宽度为7m，两侧人行道分别为2．5m。

2．2 工期

该工程路特固材料路基结构下基层厚度为18cm，上基层为15cm，总土方量900m3。下基层施工3天完成，上基层施工3天完成。

2．3 工程造价

采用路特固设计变更后比原设计方案工程造价降低约20%。

2．4 路面结构及测量数据

横一路路面结构及测量数据如下:

(1)面层:厚度40mm，压实度≥98，竣工验收弯沉值0．45mm;

(2)上基层:厚度180mm，压实度≥97，竣工验收弯沉值0．50mm;

(3)下基层:厚度150mm，压实度≥96，竣工验收弯沉值1．20mm;

(4)土基顶面:厚度200mm，压实度≥95，竣工验收弯沉值2．60mm。

图1 横一路路特固指标检测报告

3 结束语

目前固化剂在城市道路工程中运用广泛，如:京市二环路、北京市长辛店工业区道路，铁路南京市南站北广场站前路，南京市玄武区后宰门大街、南京市玄武区珠江路、钟学路、南京市鼓楼区广州路以及江苏省镇江市茅山风景区大型生态停车场、南京市浦口区汤泉等大型停车场等。土壤固化剂可以达到增强基层、底基层强度，改善基层、底基层性能，并且可以节约工程造价、缩短工期，值得在市政领域推广使用。

［1］樊恒辉，高建恩，吴普特．土壤固化剂研究现状与展望［A］．西北农林科技大学学报(自然科学版)．2006，34(2)141－146．

［2］王新歧，胡军，徐京阔，任翠青，李长升．土壤固化剂在路基处理中的应用研究［B］．中国市政工程．2007，126(2)74－76．

［3］周子兵．土壤固化剂在公路工程路面基层［C］．黑龙江省隆兴公路勘测设计有限公司．

［4］刘福然，王佳梅，刘勇．土壤固化剂在软基处理中的应用．1998，77(4)63－64．

［5］美国高科技路特固低碳抗水强基材料技术(RODAGOOD)研究与应用．美国威林顿国际有限公司，2011年．

［6］周恩飞．美国路特固抗水强基材料的室内试验研究及探讨［A］．交通标准化．2009，202(8月上半期)111－113。