CN107059573B - 一种利用土体固化作为道路水稳层的施工方法 - Google Patents

一种利用土体固化作为道路水稳层的施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用土体固化作为道路水稳层的实施方法，以建设弃土运送至施工现场或就地土机械翻松所得的土壤为主体，掺入土壤固化剂及水泥制成固化土，摊铺到路床上，碾压成型养生后，成为可替代传统路基层的水稳定性十分突出的基层、底基层。该方法实施的道路水稳层具有强度高、水稳性好、耐久性好、抗冻性强、成本低等优点，能够缩短工期、保证工程质量，改善路基结构性能，提高路基水稳性，延长道路使用寿命；解决了常规方法成本高、能耗高、后期维修费用高等的问题；同时大量使用了土体，有效替代传统路基层，减少资源能源消耗和环境污染，具有显著的经济与社会效益。

Description

一种利用土体固化作为道路水稳层的施工方法
技术领域
本发明涉及道路施工方法，具体涉及一种利用土体固化作为道路水稳层的施工方法。
背景技术
据《中国建筑垃圾资源化产业发展报告(2014年度)》统计，近几年中国每年建筑垃圾的排放总量约为15.5~24亿吨之间，占城市垃圾的比例约为40%，这绝大部分是淤泥渣土。这些数字还有增加的趋势，在过去10 年间，整个中国淤泥渣土的增长速度几乎能与经济的增长比肩。城市面貌改变如此之快，鲜有人关心这些渣土如何消失，最后又去向哪里。而多数城市渣土受纳场的建设，远远跟不上渣土产生的速度，同时又面临多头管理、监管缺失、再利用率低的困境。最终，“ 渣土围城”隐疾，成为很多城市的一个痛点，2015年12月20日光明事件敲响了“ 渣土围城”的警钟。据估算，若得到有效开发，我国的建筑垃圾利用率最终可达 95% 以上，若2020年这些建筑垃圾如果能够转化为生态建材，可以创造万亿元价值，建筑垃圾综合利用将是一个巨大的市场。
土壤固化剂是一种高浓缩的离子型化合物，具有氧化性和溶解分散性强的特点，能使土壤稳定和固化的高分子复合材料，无挥发性，不燃烧，无毒无害，对生态和环境不产生影响，能彻底改变了土体“亲水”特性，并能相应提高土体的抗压强度。采用土壤固化技术，利用建筑淤泥渣土制成不同用途的建筑材料，在资源再生领域，是一次真正的创新。与传统的道路结构层材料比，不仅节能减排保护了环境，而且具有十分突出的性价比。
发明内容
本发明目的是提供了一种利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，该方法实施的道路水稳层强度高、水稳性好、耐久性好、抗冻性强、成本低，同时大量使用了土体，可以有效替代传统路基层，减少资源能源消耗和环境污染，具有显著的经济与社会效益。本发明能够大大的缩短路基填筑工期、保证工程质量，改善路基结构性能，提高路基水稳性，延长道路使用寿命；解决了常规方法成本高、能耗高、后期维修费用高等的问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，包括以下步骤：
(1) 清表、打桩、放线：对预填筑路基的基底进行预处理，以排出路基上的水；在路基的基底上放出路基的中桩，并根据所述中桩放出边桩，以及根据路堤的坡脚宽填尺寸确定位于路基两侧的路堤的坡脚线，对两条坡脚线之间的区域进行清理；在所铺筑的层位两侧边缘外钉设边桩，以供挂线控制铺筑界线、标记厚度和高程；
(2) 土壤准备：将建设弃土运送至施工现场或就地土机械翻松所得的土壤，用施工机械进行摊铺覆盖下承层且稍做整平，对所述土壤进行破碎或剔除大颗粒石头；
(3) 配料：取土体、水泥和土壤固化剂，划定材料摆放线，水泥等材料摆放线摆放好材料。
(4) 拌合：将稀释好的土壤固化剂溶液用洒水车装载，分多次喷洒，每次喷洒车罐内溶液量的一半，配洒后机械拌合不少于两遍，每喷洒完一次随即进行拌合。喷洒过程中需均匀、不遗漏、中途不得停车，应防止喷洒量过大，固化土应充分拌匀，无团块土壤；
(5) 整型：固化土拌合完成，先用轮胎压路机或推土机排压，然后立即用平地机刮平并配以人工进行整型；在直线段，平地机应由两侧向路中心进行刮平，在平曲线段，平地机应由内侧向外侧进行刮平；
(6) 碾压：采用压路机对摊铺好的固化土进行碾压，碾压过程中，由道路两侧边缘向道路中心进行碾压，由内侧路肩向外侧边缘进行碾压；重复碾压6遍～8遍，且固化土层表面无明显轮迹，压实度应达到设计要求；
(7) 养生：固化土层碾压成型后应中断交通进行养生，洒水覆盖养生3～7天应保持固化土表面潮湿。
作为本发明的改进，所述的步骤(1)中在底基层、旧路面或路床上恢复中线，直线段15m-20m设一桩，曲线段10m-15m设一桩。
作为本发明的改进，所述的步骤(2)中需要就地土机械翻松所得的土壤，就地土机械翻松25～30cm；对土壤的含水率进行检测，做到土壤的含水率低于该土壤的最佳含水率。
作为本发明的改进，所述的步骤(3)中配合比为土体90~96份，水泥4~10份，采用外掺方式加入土壤固化剂0.01~0.02份。
作为本发明的改进，所述的步骤(4)中应控制最终固化土拌合完成后期含水率处于最佳含水率或高于最佳含水率0%～2%。
作为本发明的改进，所述的步骤(5)中按设计要求严格控制结构层的厚度、高度、横坡及平整度等，必须做到同步测量并及时调整。
作为本发明的改进，所述的步骤(6)中采用18T或以上振动式压路机对摊铺好的固化土进行常规碾压6～8遍，压实度＞95%，先静压后振动碾压最后在静压的方式碾压；静压速度控制在1.4km/h～1.8km/h范围，振动碾压速度控制在2.0km/h～2.6km/h范围。
所述的步骤(6)中，如路面结构层的面层属于沥青混凝土材料，应在基层碾压结束前，撒上星瓜米石，采用压路机静压的方式将瓜米石嵌入固化土中，使固化土基层与上层沥青能够更加紧密结合成整体。
所述土壤固化剂为离子型土壤固化剂，是由多种表面活性剂和稳定剂及高价离子交换混合硫化物组成，是多种化学物质混合的高分子聚合成的化学混合物；其分子具有二元性（一端为亲水基，另一端为憎水基），在水中可完全溶解。所述土壤固化剂由离子型表面活性剂20~50份、稳定剂0~20份、分散剂0~20份、减水剂0~10份、增强剂0~10份、憎水剂0~20份、水10~50份等成分组成。所述离子型表面活性剂是离子硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类，为月桂醇硫酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种；所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、和硬脂酸钠中的至少一种；所述分散剂为聚丙烯酸酯、和醋酸乙烯酯与乙烯共聚物中的至少一种；所述减水剂为聚羧酸类、木质素磺酸盐类中的至少一种；所述增强剂为铝酸钠、碳酸锂、和无水硫酸钠中的一种或两种以上混合；所述憎水剂为有机硅憎水剂、硅烷基憎水剂、和硬脂酸钙的一种或两种以上混合。
本发明至少包括以下有益效果：
1.本发明提供的利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，是将淤泥或渣土用机械粉碎后，以其为主体，掺入土体固化剂稀释液及低剂量辅料制成固化土，摊铺到路床上，碾压成型后，成为可替代传统路基层，如：二灰碎石层、三七灰土层的水稳定性十分突出的基层、底基层。该方法实施的道路水稳层具有强度高、水稳性好、耐久性好、抗冻性强、成本低等优点。
2.本发明提供的利用土体固化作为道路水稳层的实施方法，该实施方法能够大大的缩短路基填筑工期、保证工程质量，改善路基结构性能，提高路基水稳性，延长道路使用寿命；解决了常规方法成本高、能耗高、后期维修费用高等的问题。
3.本发明提供的利用土体固化作为道路水稳层的实施方法，土壤经过拌合和压实，土体的基本单元在外力的作用下彼此靠近，从而减少土体的孔隙率，增加密实度，降低渗水性，土体的强度随着外界条件的改变会发生变化。水泥通过水化反应，增加了土颗粒粘结，使土颗粒固结变成牢固的网状结构。该实施方法能够大量使用了土体，可以有效替代传统路基层，减少资源能源消耗和环境污染，具有显著的经济与社会效益。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。
图 1 为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图以实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种利用土体固化作为道路水稳层的实施方法，包括以下步骤：
(1) 清表、打桩、放线：对预填筑路基的基底进行预处理，以排出路基上的水；在路基的基底上放出路基的中桩，并根据所述中桩放出边桩，以及根据路堤的坡脚宽填尺寸确定位于路基两侧的路堤的坡脚线，对两条坡脚线之间的区域进行清理；在所铺筑的层位两侧边缘外钉设边桩，以供挂线控制铺筑界线、标记厚度和高程。在底基层、旧路面或路床上恢复中线，直线段15m-20m设一桩，曲线段10m-15m设一桩。
(2) 土壤准备：将建设弃土运送至施工现场或就地土机械翻松25～30cm所得的土壤。所述土壤用施工机械进行摊铺覆盖下承层且稍做整平，对所述土壤作适当的破碎或剔除大颗粒石头。同时对土壤的含水率进行检测，做到土壤的含水率低于该土壤的最佳含水率。
(3) 配料：根据设计配合比的材料用量，划定材料摆放线，水泥等材料摆放线摆放好材料。配合比为土体94份，水泥6份，采用外掺方式加入土壤固化剂0.015份。土壤固化剂由离子型表面活性剂30份、稳定剂10份、分散剂10份、减水剂5份、增强剂5份、憎水剂10份、水30份等成分组成。
(4) 拌合：将稀释好的固化剂水溶液用洒水车装载，分多次喷洒。首次先喷洒一半，机械拌合不得少于两遍，在喷洒剩余的一半拌合一至二遍，每喷洒完一次随即进行拌合。喷洒过程中已经均匀、不遗漏、中途不得停车，应防止喷洒量过大，固化土应充分拌匀，无团块土壤。控制最终固化土拌合完成后期含水率处于最佳含水率或高于最佳含水率0%～2%。
(5) 整型：固化土拌合完成，先用轮胎压路机或推土机排压，然后立即用平地机刮平并配以人工进行整型。在直线段，平地机应由两侧向路中心进行刮平，在平曲线段，平地机应由内侧向外侧进行刮平。
(6) 碾压：采用压路机对摊铺好的固化土进行碾压，碾压过程中，由道路两侧边缘向道路中心进行碾压，由内侧路肩向外侧边缘进行碾压；重复碾压6遍～8遍，且固化土层表面无明显轮迹，压实度达到设计及相关规范要求。如路面结构层的面层属于沥青混凝土材料，应在基层碾压结束前，撒上星瓜米石，采用压路机静压的方式将瓜米石嵌入固化土中，是固化土基层与上层沥青能够更加紧密结合成整体。采用18T或以上振动式压路机对摊铺好的固化土进行常规碾压6～8遍，压实度＞95%，先静压后振动碾压最后在静压的方式碾压；静压速度宜控制在1.4km/h～1.8km/h范围，振动碾压速度宜控制在2.0km/h～2.6km/h范围。
(7) 养生：固化土层碾压成型后应中断交通进行养生，洒水覆盖养生3～7天应保持固化土表面潮湿。
所得水稳层无侧限抗压强度4.0Mpa，承载比50%，水稳强度系数1.08，冻融强度系数0.95。
实施例2
与实施例1不同的是：土壤固化剂由离子型表面活性剂30份、稳定剂20份、分散剂10份、减水剂5份、增强剂5份、憎水剂10份、水20份等成分组成。所述配合比为土体90份，水泥10份，采用外掺方式加入土壤固化剂0.02份。
所得水稳层无侧限抗压强度5.0Mpa，承载比52%，水稳强度系数1.10，冻融强度系数0.96。
实施例3
与实施例1不同的是：土壤固化剂由离子型表面活性剂20份、稳定剂10份、分散剂20份、减水剂10份、增强剂10份、憎水剂10份、水20份等成分组成。
配合比：土体96份，水泥4份，采用外掺方式加入土壤固化剂0.01份。
所得水稳层无侧限抗压强度4.0Mpa，承载比50%，水稳强度系数1.08，冻融强度系数0.95。
实施例4
与实施例1不同的是：土壤固化剂由离子型表面活性剂20份、稳定剂10份、分散剂6份、减水剂2份、增强剂2份、憎水剂10份、水50份等成分组成。
配合比：土体95份，水泥5份，采用外掺方式加入土壤固化剂0.015份。
所得水稳层无侧限抗压强度3.0Mpa，承载比40%，水稳强度系数1.05，冻融强度系数0.92。
对比例1
与实施例1不同的是：土壤固化剂由离子型表面活性剂20份、稳定剂10份、分散剂6份、减水剂2份、增强剂2份、憎水剂10份、水50份等成分组成。
配合比：土体100份，水泥0份，采用外掺方式加入土壤固化剂0.015份。
所得水稳层无侧限抗压强度0.3Mpa，承载比10%，水稳强度系数0.1，冻融强度系数0.1。
对比例2
与实施例1不同的是：土壤固化剂为市售土壤固化剂，型号LYT-ION-1。
配合比：土体100份，水泥0份，采用外掺方式加入土壤固化剂0.015份。
所得水稳层无侧限抗压强度1.0Mpa，承载比20%，水稳强度系数0.3，冻融强度系数0.5。

Claims (8)

1.一种利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，其特征是，包括以下步骤：
(1) 清表、打桩、放线：对预填筑路基的基底进行预处理，以排出路基上的水；在路基的基底上放出路基的中桩，并根据所述中桩放出边桩，以及根据路堤的坡脚宽填尺寸确定位于路基两侧的路堤的坡脚线，对两条坡脚线之间的区域进行清理；在所铺筑的层位两侧边缘外钉设边桩，以供挂线控制铺筑界线、标记厚度和高程；
(2) 土壤准备：将建设弃土运送至施工现场或就地土机械翻松所得的土壤，用施工机械进行摊铺覆盖下承层且稍做整平，对所述土壤进行破碎或剔除大颗粒石头；
(3) 配料：取土体、水泥和土壤固化剂，划定材料摆放线，水泥和土壤固化剂摆放线摆放好材料；
(4) 拌合：将稀释好的土壤固化剂溶液用洒水车装载，分多次喷洒，每次喷洒车罐内溶液量的一半，配洒后机械拌合不少于两遍，每喷洒完一次随即进行拌合；喷洒过程中需均匀、不遗漏、中途不得停车，应防止喷洒量过大，固化土应充分拌匀，无团块土壤；
(5) 整型：固化土拌合完成，先用轮胎压路机或推土机排压，然后立即用平地机刮平并配以人工进行整型；在直线段，平地机应由两侧向路中心进行刮平，在平曲线段，平地机应由内侧向外侧进行刮平；
(6) 碾压：采用压路机对摊铺好的固化土进行碾压，碾压过程中，由道路两侧边缘向道路中心进行碾压，由内侧路肩向外侧边缘进行碾压；重复碾压6遍～8遍，且固化土层表面无明显轮迹，压实度应达到设计要求；
(7) 养生：固化土层碾压成型后应中断交通进行养生，洒水覆盖养生3～7天应保持固化土表面潮湿；
步骤（3）所述土壤固化剂为离子型土壤固化剂，由以下质量份组分组成：离子型表面活性剂20~50份、稳定剂0~20份、分散剂0~20份、减水剂0~10份、增强剂0~10份、憎水剂0~20份、水0~50份，其中所有组分的质量份均不包括0；
所述离子型表面活性剂是离子硫酸化油和高级脂肪醇硫酸酯类，为月桂醇硫酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种；所述稳定剂为十二烷基苯磺酸钠、聚丙烯酰胺、和硬脂酸钠中的至少一种；所述分散剂为聚丙烯酸酯、和醋酸乙烯酯与乙烯共聚物中的至少一种；所述减水剂为聚羧酸类、木质素磺酸盐类中的至少一种；所述增强剂为铝酸钠、碳酸锂、和无水硫酸钠中的一种或两种以上混合；所述憎水剂为有机硅憎水剂、硅烷基憎水剂、和硬脂酸钙的一种或两种以上混合。
2.根据权利要求1所述的利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，其特征是，所述的步骤(1)中在底基层、旧路面或路床上恢复中线，直线段15m-20m设一桩，曲线段10m-15m设一桩。
3.根据权利要求1所述的利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，其特征是，所述的步骤(2)中需要就地土机械翻松所得的土壤，就地土机械翻松25～30cm；对土壤的含水率进行检测，做到土壤的含水率低于该土壤的最佳含水率。
4.根据权利要求1所述的利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，其特征是，所述的步骤(3)中配合比为土体90~96份，水泥4~10份，采用外掺方式加入土壤固化剂0.01~0.02份。
5.根据权利要求1所述的利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，其特征是，所述的步骤(4)中应控制最终固化土拌合完成后期含水率处于最佳含水率或高于最佳含水率0%～2%。
6.根据权利要求1所述的利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，其特征是，所述的步骤(5)中按设计要求严格控制结构层的厚度、高度、横坡及平整度，必须做到同步测量并及时调整。
7.根据权利要求1所述的利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，其特征是，所述的步骤(6)中采用18T或以上振动式压路机对摊铺好的固化土进行常规碾压6～8遍，压实度＞95%，先静压后振动碾压最后在静压的方式碾压；静压速度控制在1.4km/h～1.8km/h范围，振动碾压速度控制在2.0km/h～2.6km/h范围。
8.根据权利要求1所述的利用土体固化作为道路水稳层的施工方法，其特征是，所述的步骤(6)中，如路面结构层的面层属于沥青混凝土材料，应在基层碾压结束前，撒上星瓜米石，采用压路机静压的方式将瓜米石嵌入固化土中，使固化土基层与上层沥青能够更加紧密结合成整体。
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