CN112942034A - 一种砂质粉土路基填筑施工方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及路基工程技术领域，具体公开了一种砂质粉土路基填筑施工方法及其应用，所述砂质粉土路基填筑施工方法通过以掺加了固化剂的砂质粉土作为路基，在最佳含水率下经充分压实后其CBR强度能够大大满足施工要求，有效提高了无侧限抗压强度，同时固化剂能产生更多的凝胶物质，使土样颗粒更致密，固化土土体的强度和稳定性大大提高，同时有效地减少冻融过程中的体积收缩，改善土样局部粉化和掉皮掉角的现象，进而可以有效提高抗冻融循环能力，解决了现有砂质粉土路基填筑施工方法存在无法有效提高砂质粉土路基的抗冻融循环能力的问题，具有广阔的市场前景。

Description

一种砂质粉土路基填筑施工方法及其应用

技术领域

本发明涉及路基工程技术领域，具体是一种砂质粉土路基填筑施工方法及其应用。

背景技术

粉土是指粒径大于0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数小于或等于10的土。粉土分布广泛，性质介乎于砂土与黏土之间。根据黏粒含量可以将粉土分为砂质粉土和黏质粉土，由于粉土中粉粒含量多，具有低塑性、低强度、低饱和含水率等特性，粉土路基尤其是砂质粉土路基受毛细水影响易冻胀或翻浆破坏，影响道路寿命，同时粉土的液化对地面建筑物具有很大的危害。

目前，对于季节冻土区，砂性粉土是路基填筑的主要填料，但是每年至少要经历一个冻融循环，会影响土壤的工程特性。为此，目前对砂质粉土加固的方案大多数是以无机结合料为主，但不同的无机结合料拥有自身不一样的缺陷。例如，用石灰改良土壤，形成强度缓慢、干缩大、易软化、水稳定性差、抗冻稳定性差、早期强度低，并且其强度受掺量的限制很大，不能超过一定范围，否则改良土的强度不稳定。水泥改良土则受土壤种类的限制，对塑性系数高的黏土、有机土和盐渍土固化效果都很不理想，并且干缩较大。部分采用土壤固化剂改善和提高土壤强度，改善土体结构，具有用量少、固化速度快、固化强度高、施工工艺和流程简单、固化后土体性能稳定等一系列优点。

但是，现有的土壤固化剂大多是有机类固化剂，存在形态一般是溶液，使用过程中对土壤的含水率有比较严格的要求，如土壤含水率过高，可能难以形成强度。还有的是微生物固化土体，其涉及到一系列的生物化学反应，在施工过程中容易产生误差使固化效果降低或失效。因此，现有技术中的砂质粉土路基填筑施工方法，在实际使用时存在以下不足：现有的砂质粉土路基填筑施工方法存在无法改善砂质粉土低塑形、低强度等缺陷的问题，导致无法有效提高抗冻融循环能力。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种砂质粉土路基填筑施工方法，以解决上述背景技术中提出的现有砂质粉土路基填筑施工方法存在无法有效提高砂质粉土路基的抗冻融循环能力的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种砂质粉土路基填筑施工方法，包括以下步骤：

1）将待进行路基填筑施工的施工区域进行清理；

2）调节待填筑至施工区域的砂质粉土的含水率，然后将调节好含水率的砂质粉土铺摊在施工区域，控制铺摊的厚度，再加入固化剂进行拌和，然后进行路基整平、碾压、养护；其中，所述固化剂的原料包括：水玻璃，固化材料，三乙醇胺，有机硅润湿分散剂，偏铝酸钠，缓凝剂和水。

本发明实施例还提供一种所述的砂质粉土路基填筑施工方法在道路施工中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实施例提供的砂质粉土路基填筑施工方法通过以掺加了固化剂的砂质粉土作为路基，在最佳含水率下经充分压实后其CBR强度能够大大满足施工要求，有效提高了无侧限抗压强度，同时固化剂能产生更多的凝胶物质，使土样颗粒更致密，固化土土体的强度和稳定性大大提高，同时有效地减少冻融过程中的体积收缩，改善土样局部粉化和掉皮掉角的现象，进而可以有效提高抗冻融循环能力，解决了现有砂质粉土路基填筑施工方法存在无法有效提高砂质粉土路基的抗冻融循环能力的问题，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的砂质粉土路基填筑施工方法的流程图。

图2为本发明一实施例提供的AT固化剂（模数3.3）固化砂质粉土的抗压强度与压实度的关系图。

图3为本发明一实施例提供的AT固化剂（模数2.5）固化砂质粉土的抗压强度与压实度的关系图。

图4为本发明一实施例提供的水玻璃（模数2.5）固化砂质粉土的抗压强度与压实度关系图。

图5为本发明一实施例提供的水玻璃（模数3.3）固化砂质粉土的抗压强度与压实度关系图。

图6为本发明一实施例提供的5%掺量下的AT固化剂和水玻璃固化砂质粉土的抗压强度与压实度关系图。

图7为本发明一实施例提供的不同掺量水玻璃固化砂质粉土冻融循环体积变化过程图。

图8为本发明一实施例提供的不同掺量AT固化剂固化砂质粉土冻融循环体积变化过程图。

图9为本发明一实施例提供的CBR试验结果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。本发明中未涉及部分均可以采用现有技术来实现，这里并不作赘述。

目前，对于季节冻土区，砂性粉土是路基填筑的主要填料。例如，吉林省全省处于季节冻土区，砂性粉土是路基填筑的主要填料。该地区的土壤每年至少要经历一个冻融循环，会影响土壤的工程特性。在春冬季节的冻融循环作用下，土体内部水分的不断迁移容易造成土体内部结构的破坏。同时有一部分地区属于严重缺土路段，如采用弃土换填，弃土和借土过程都会对环境造成污染，并且增加工程建设成本。目前对土加固的方案大多数是以无机结合料为主，但不同的无机结合料拥有自身不一样的缺陷。其中，用石灰改良土壤，形成强度缓慢、干缩大、易软化、水稳定性差、抗冻稳定性差、早期强度低，并且其强度受掺量的限制很大，不能超过一定范围，否则改良土的强度不稳定。水泥改良土则受土壤种类的限制，对塑性系数高的黏土、有机土和盐渍土固化效果都很不理想，并且干缩较大。通过土壤固化剂改善和提高土壤强度，改善土体结构，具有用量少、固化速度快、固化强度高、施工工艺和流程简单、固化后土体性能稳定等一系列优点。国外对土壤固化剂的研究已经相对成熟，并且已有不少学者在传统改良材料的基础上添加一些天然有机物来共同加固土，但有机类固化剂的存在形态一般是溶液，使用过程中对土壤的含水率有比较严格的要求。如土壤含水率过高，可能难以形成强度。微生物固化土体则涉及到一系列的生物化学反应，在施工过程中容易产生误差使固化效果降低或失效。

因此，开发一种用于固化砂质粉土的固化剂及路基填筑施工方法，可以改善砂质粉土低塑形、低强度等缺陷，降低砂石的使用，节约工程建设的成本，显得非常必要。

为此，本发明实施例提供的一种砂质粉土路基填筑施工方法，具体是一种基于用于固化砂质粉土的固化剂来进行砂质粉土路基填筑施工的方法，特别是针对东北地区冻土的砂质粉土路基填料，利用固化剂改善路基填料的工程性质，属于路基建设材料及路基施工领域。所述砂质粉土路基填筑施工方法具体包括以下步骤：

1）将待进行路基填筑施工的施工区域进行清理；

2）调节待填筑至施工区域的砂质粉土的含水率，然后将调节好含水率的砂质粉土铺摊在施工区域，控制铺摊的厚度，再加入固化剂进行拌和，然后进行路基整平、碾压、养护；其中，所述固化剂具体是AT固化剂，所述AT固化剂的原料包括：水玻璃，固化材料，三乙醇胺，有机硅润湿分散剂，偏铝酸钠，缓凝剂和水；其中，所述固化材料是磷酸硅、磷酸硅铝或三聚磷酸铝；所述缓凝剂为三聚磷酸钠或多聚磷酸钠。

作为本发明的另一优选实施例，所述固化剂包括以下按照重量份的原料：水玻璃25-55份，固化材料5-15份，三乙醇胺1-5份，有机硅润湿分散剂0.1-1份，偏铝酸钠0.2-3份，缓凝剂2-9份和水35-55份。

作为本发明的另一优选实施例，所述固化剂的模数是2-3.5。

作为本发明的另一优选实施例，所述固化剂的模数是2.5-3.3。

作为本发明的另一优选实施例，所述固化剂的掺量是调节好含水率的砂质粉土的质量的1-9wt%，优选的是3wt%。

作为本发明的另一优选实施例，所述清理包括整平施工区域的填筑土方，清理施工区域的杂草、垃圾等杂物。

作为本发明的另一优选实施例，所述调节待填筑至施工区域的砂质粉土的含水率包括测定待填筑至施工区域的砂质粉土的含水率以及调节砂质粉土的含水率比最佳含水率（所述最佳含水率表示土在最大干密度时与其相应的含水率，它是以土中水分的重量与干土颗粒的重量的比值）低1-5wt%。

优选的，是调节砂质粉土的含水率比最佳含水率低3wt%左右，即8wt%左右的含水率。

需要说明的是，如含水率偏大时，应使用铧犁充分划晒，加速砂质粉土中水分蒸发，划晒过程中注意翻划方向，避免因翻划方向控制不当造成土层厚度不均。如含水率偏小，则需适量洒水以增加其含水率，素土在洒水后需闷料一夜，并应使用塑料薄膜或防水布覆盖。

作为本发明的另一优选实施例，所述测定待填筑至施工区域的砂质粉土的含水率是依据《JTG 3430-2020公路土工试验规程》T0131-2006中的击实试验方案，对砂质粉土进行击实试验，对于每一种含水率，进行三组平行试验，最后绘制含水率-干密度关系曲线，确定其最佳含水率。

作为本发明的另一优选实施例，所述控制铺摊的厚度是根据试验段施工总结得出的厚度，要考虑湿土容重，计算单位面积的铺土质量。铺土时采用网格法控制，计算每个网格内的铺土车数，上土约20cm后开始使用推土机整平，做出2%（v/v）路拱。初步平整后测量员使用开挖量尺进行跟踪测量，多退少补，虚铺厚度应控制在24-26cm之间。

作为本发明的另一优选实施例，所述加入固化剂进行拌和时，固化剂的加入量是根据调节好含水率的砂质粉土的容重与含水率以及铺摊的厚度进行计算。

作为本发明的另一优选实施例，所述加入固化剂进行拌和时是采用喷洒的方式进行加入固化剂，具体是采用自吸式洒水车泵喷洒，为了保证喷洒的均匀性以及稳定性，可将车体的行车速度设置为15km/h至25km/h，收料员应仔细检查固化剂是否喷洒均匀，一些喷洒盲区可采用人工喷洒。

作为本发明的另一优选实施例，所述拌和是使用3台以上铧犁彻底翻透土层，把未被划至上部的土块充分拌碎，拌和时应重叠40-60cm（优选的是50cm）左右进行拌和，以防有漏拌现象。使用专用的稳定土路拌机拌和，拌和两遍以上，拌和深度需达到下承层，拌和层的底部不能有素土夹层。通常拌和两遍，拌和过程中检测人员应实时检测固化土拌和的均匀性，通过观察土颗粒细度来判断土是否拌和充分。还要对AT固化剂的浓度及含水量进行检测，若发现含水量不足，应及时补充洒水，同时进行湿拌。

作为本发明的另一优选实施例，所述路基整平是在碾压前进行整平，并作倾斜度是2%到4%的横坡（倾斜度4%表示一条直线相对于横轴的倾斜程度是4%，即指水平距离每100米，垂直高度为4米的坡度，也就是仰角a=6.98°），然后使用推土机稳压、粗平，然后平地机精平，平整至点桩项，并做好高程及路基纵、横坡控制。整平时把多余的固化土均匀分布到整个施工段，让路拱满足设计要求。

作为本发明的另一优选实施例，所述碾压是采用压路机进行碾压，时间在3小时以内，且碾压过程中压路机前后两次轮迹重叠20-30厘米。

作为本发明的另一优选实施例，所述养护是在碾压后盖上防水布或防水薄膜进行自然养生。由于刚成型的固化土受水的影响比较大，所以在施工完成后应立刻盖上防水布或防水薄膜进行自然养生，避免下雨造成土的含水率过高使AT固化剂失效，养护时不允许车辆通行。AT固化剂需要脱水形成强度，因此不需要洒水养护。

作为本发明的另一优选实施例，在所述的砂质粉土路基填筑施工方法中，还包括路基整修成型的步骤，具体是对施工区域的填方路基两侧边坡的超填部分应按1：1-2（优选的是1：1.5）的坡度进行填筑。

作为本发明的另一优选实施例，所述水玻璃的模数是2.5-3.3。其中，所述模数是摩尔数的比值，例如，水玻璃是由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的可溶性碱金属硅酸盐材料,其分子式为Na₂O·nSiO₂或K₂O·nSiO₂，式中的系数n称为水玻璃模数，即n为SiO₂与Na₂O（或K₂O）摩尔数的比值。

作为本发明的另一优选实施例，所述有机硅润湿分散剂为聚醚改性硅油，优选的是，所述有机硅润湿分散剂为安徽艾约塔硅油有限公司的型号是IOTA245的产品。

作为本发明的另一优选实施例，所述固化剂的制备方法包括以下步骤：

1）将三乙醇胺、有机硅润湿分散剂、偏铝酸钠、缓凝剂与部分水混合，得到初混料；

2）将所述步骤1）得到的初混料与水玻璃混合，得到预混料；

3）将所述步骤2）得到的预混料与固化材料以及剩余部分水混合，进行复分解反应，得到固化剂。

作为本发明的另一优选实施例，在所述固化剂的制备方法中，以水的总量为35-55重量份计，所述步骤1）中部分水的重量份为15-20份。

优选的，所述固化剂的制备方法包括以下步骤：

1）以重量份计，将2份三乙醇胺、0.5份IOTA245、1份偏铝酸钠、4份多聚磷酸钠与20份水混合，得到初混料；

2）将所述步骤1）得到的初混料与模数为3.0的35份水玻璃混合，得到预混料；

3）将所述步骤2）得到的预混料与10份磷酸硅以及剩余27.5份水在25℃下以300r/min的转速搅拌8分钟，得到固化剂。

本发明实施例还提供一种所述的砂质粉土路基填筑施工方法在道路施工中的应用。

作为本发明的另一优选实施例，在所述的砂质粉土路基填筑施工方法在道路施工中的应用中，采用3wt%掺量的AT固化剂作为填筑高级和一级公路上路床的最佳掺量，为保证后期强度选用模数为2.5的AT固化剂。AT固化剂需要脱水形成强度，不需要洒水养护。

以下通过列举具体实施例对本发明的砂质粉土路基填筑施工方法的技术效果做进一步的说明。

实施例1

一种砂质粉土路基填筑施工方法，具体是一种采用用于固化砂质粉土的AT固化剂进行路基填筑施工的方法，参照图1所示，其包含以下步骤：

步骤1：在待进行路基填筑施工的施工区域进行整平填筑土方，清理路基的施工区域的杂草、垃圾等杂物。

步骤2：对待填筑至施工区域的砂质粉土（路基填料）的含水率进行测定，依据《JTG3430-2020公路土工试验规程》T0131-2006中的击实试验方案，对粉土进行击实试验，对于每一种含水率，进行三组平行试验，最后绘制含水率—干密度关系曲线，确定其最佳含水率。

步骤3：含水率控制，观察砂质粉土是否满足拌和的含水率，比最佳含水率低3%左右，即8%左右。如含水率偏大时，应使用铧犁充分划晒，加速砂质粉土中水分蒸发，划晒过程中注意翻划方向，避免因翻划方向控制不当造成土层厚度不均。如含水率偏小，则需适量洒水以增加其含水率，素土在洒水后需闷料一夜，并应使用塑料薄膜或防水布覆盖。

步骤4：铺摊砂质粉土并进行厚度控制，根据试验段施工总结得出的厚度，要考虑湿土容重，计算单位面积的铺土质量。铺土时采用网格法控制，计算每个网格内的铺土车数，上土约20cm后开始使用推土机整平，做出2%路拱。初步平整后测量员使用开挖量尺进行跟踪测量，多退少补，虚铺厚度应控制在24-26cm之间。

步骤5：根据砂质粉土的容重、含水率及填层厚度、计算固化单位面积土所需AT固化剂质量。采用自吸式洒水车泵喷洒，为了保证喷洒的均匀性以及稳定性，可将车体的行车速度设置为15km/h至25km/h，收料员应仔细检查固化剂是否喷洒均匀，一些喷洒盲区可采用人工喷洒。

步骤6：使用3台以上铧犁彻底翻透土层，把未被划至上部的土块充分拌碎，拌和时应重叠50cm进行拌和，以防有漏拌现象。使用专用的稳定土路拌机拌和，拌和两遍以上，拌和深度需达到下承层，拌和层的底部不能有素土夹层。通常拌和两遍，拌和过程中检测人员应实时检测固化土拌和的均匀性，通过观察土颗粒细度来判断土是否拌和充分。还要对AT固化剂的浓度及含水量进行检测，若发现含水量不足，应及时补充洒水，同时进行湿拌。

步骤7：路基整平，按设计要求对整平路基进行准确放样。施工前先将排入该段路基的水源切断，并修建临时排水设施，以防施工中路基受水浸泡。填土层压实前应先整平，并作倾斜度是2%到4%的横坡，先使用推土机稳压、粗平，然后平地机精平，平整至点桩项，并做好高程及路基纵、横坡控制。整平时把多余的固化土均匀分布到整个施工段，让路拱满足设计要求。其中，每段砂质粉土路基的填筑长度不宜太长，上土时应尽量在控制时间内完成，粗平时应尽可能不使用平地机，精平应在较短的时间内完成，并且精平时应伴随碾压，以防止表面土因水分散失过快而出现松散的现象。

步骤8：为保证工程质量和防止施工出现拌和不均匀等人为误差，固化土从拌和开始到碾压完成应控制在3小时以内。先用两台18t以上的自动式振动压路机进行碾压，碾压自两边开始，每边各一台，交错进行。再进行一遍静压、两遍弱振、两遍强振，最后再静压一遍并检测压实度。压实度不合格时应及时洒水，并适当增加静压次数。对于填土路基，应遵循“先轻后重，先快后慢”的压实原则进行碾压。碾压时，按照先边缘后中间的原则进行，在曲线段则按照先内侧后外侧的顺序进行。碾压过程中压路机前后两次轮迹重叠20-30厘米，路基边缘压路机无法工作的地带，由推土机利用履带或打夯机代替碾压，并根据填土表面含水情况及时洒水封面。碾压时，压路机行车速度应均匀，时速一般不大于2.5km/h。

步骤9：由于刚成型固化土受水的影响比较大，所以在施工完成后应立刻盖上防水布或防水薄膜进行自然养生，避免下雨造成土的含水率过高使AT固化剂失效，养护时不允许车辆通行。AT固化剂需要脱水形成强度，因此不需要洒水养护。

步骤10：路基填筑至设计标高时，应按设计要求对路基宽度、标高、横坡、平整度、边坡坡度指标进行认真检测，路基边坡整修时必须按设计要求挂线，边坡要求线性顺畅，坡面直顺。施工区域的填方路基两侧边坡的超填部分应按1：1.5的坡度进行填筑，自上而下人工进行刷坡。过宽的部分采用先机械后人工的方式进行刷坡整修并用铁锹拍实。

在本实施例中，所述AT固化剂（模数为3.3）的制备方法是：

1）将2吨三乙醇胺、0.5吨IOTA245、1吨偏铝酸钠、4吨多聚磷酸钠与20吨水混合，得到初混料；

2）将所述步骤1）得到的初混料与35吨水玻璃混合，得到预混料；

3）将所述步骤2）得到的预混料与10吨磷酸硅以及剩余27.5吨水在25℃下以300r/min的转速搅拌8分钟，得到固化剂。

需要说明的是，无论是路拌法施工还是厂拌法施工，与AT固化剂拌和前都需要将土充分破碎，根据测试后的含水率试验结果，对土进行洒水或者翻晒，以使含水量接近于施工所需值。

实施例2

参照实施例1中的砂质粉土路基填筑施工方法，分别将AT固化剂（模数为3.3）的掺量分别设置为（按照质量百分比计算）0%、1%、3%、5%、7%、9%，并制作不同压实度（分别是94%、95%、96%和98%）的试样，然后进行无侧限抗压强度试验，具体的无侧限抗压强度试验结果见图2所示，其中，按照规范要求进行三组平行试验，按最佳含水率为11.4%，最大干密度为1.873g/cm³，即质量达到205g的试样视为已达到相对最大压实度。无侧限抗压强度试样制备方法是按照规范《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）》中圆柱形试件制作方法的规定进行，规格为φ50mmx50mm的试样，使用的模具为φ70mmx130mm的全钢模具。根据《JTG 3430-2020公路土工试验规程》的要求，按照细粒土无侧限抗压强度试验的试验步骤，将试样置于应变控制式无侧限抗压强度仪中，手动加载，以0.06-0.12mm/min的速度加载直至试件破坏，记录并计算试样的无侧限抗压强度。在图2中，AT固化剂的掺量是0%的组别所对应的结果是素土表示的曲线。

实施例3

参照实施例1中的砂质粉土路基填筑施工方法，分别将AT固化剂（模数为2.5）的掺量分别设置为（按照质量百分比计算）0%、1%、3%、5%、7%、9%，并制作不同压实度（分别是94%、95%、96%和98%）的试样，然后进行无侧限抗压强度试验，具体的无侧限抗压强度试验结果见图3所示，其中，按照规范要求进行三组平行试验，按最佳含水率为11.4%，最大干密度为1.873g/cm³，即质量达到205g的试样视为已达到相对最大压实度。无侧限抗压强度试样制备方法是按照规范《公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTG E51-2009）》中圆柱形试件制作方法的规定进行，规格为φ50mmx50mm的试样，使用的模具为φ70mmx130mm的全钢模具。根据《JTG 3430-2020公路土工试验规程》的要求，按照细粒土无侧限抗压强度试验的试验步骤，将试样置于应变控制式无侧限抗压强度仪中，手动加载，以0.06-0.12mm/min的速度加载直至试件破坏，记录并计算试样的无侧限抗压强度。在图3中，AT固化剂的掺量是0%的组别所对应的结果是素土表示的曲线。

实施例4

与实施例3相比，除了将AT固化剂替换为水玻璃外，其他与实施例3相同，对应得到的无侧限抗压强度试验结果见图4所示。

实施例5

与实施例2相比，除了将AT固化剂替换为水玻璃外，其他与实施例2相同，对应得到的无侧限抗压强度试验结果见图5所示。

结合图2-图5的数据可以看出，水玻璃和AT固化剂均可使砂质粉土的抗压强度有不同程度的提高。AT固化剂固化土的无侧限抗压强度随着压实度增大及AT固化剂掺量的增大有明显的提高。在压实度低于95%时，增加固化剂掺量对无侧限抗压强度的影响不大。96%压实度下，掺加3%AT固化剂（模数3.3），固化土的28天无侧限抗压强度超过1.0MPa；98%压实度下9%的AT固化剂（模数3.3）固化土强度达到2.01MPa，是相同压实度下未固化土抗压强度的18.3倍；在96%压实度时，5%掺量下的AT固化剂固化土无侧限抗压强度增长速率最快，接近于7%掺量时的抗压强度。

实施例6

结合图2-图5的数据，将掺量设置为（按照质量百分比计算）5%的组别进行组合作为对比案例，得到图6所示的无侧限抗压强度试验结果比较图。如图6所示，掺加高模数的AT固化剂（模数3.3）固化土抗压强度要比低模数AT固化剂（模数2.5）固化土强度高。在压实度为98%时，AT固化剂（模数3.3）固化土的抗压强度是相同压实度下水玻璃（模数3.3）固化土的4.5倍，是未固化土的15倍。

结果表明，水玻璃和AT固化剂均能使砂质粉土的无侧限抗压强度提高，但AT固化剂固化土具有更好的物理和力学性能，表现为：5%掺量下的AT固化剂固化土无侧限抗压强度为同掺量下水玻璃固化土的3.8倍。

实施例7

针对冻融循环影响下砂质粉土体积、质量、强度性质及衰减特征开展室内试验研究。具体参照实施例1中的砂质粉土路基填筑施工方法，选用模数为3.3的水玻璃和模数为3.3的AT固化剂作对比实验，将掺量分别设置为（按照质量百分比计算）1%、3%、5%、7%、9%，无侧限抗压强度试样按96%压实度制备，分别选用模数为3.3的水玻璃和模数为3.3的AT固化剂作对比实验，将试样的初始含水率设置为8%，试验开始前对试样均匀喷水控制其含水率，保湿一昼夜，确保试样中水分分布均匀。本试验设计将试样置于-20℃恒温冰柜下冻结12h后置于10℃的恒温烘箱中融化12h为一次循环试验，共计10次循环试验。每次试验期间记录试样质量和测量试样体积变化，并在冻融循环次数达到1次、5次、7次、10次时分别对试样进行无侧限抗压强度试验，得到的结果分别见图7与图8所示。其中，图7是选用模数为3.3的水玻璃得到的试样的冻融循环性能结果图，图8是选用模数为3.3的AT固化剂得到的试样的冻融循环性能结果图。

根据图7、图8可知，第5次冻融循环后，不同掺量下的水玻璃固化土试样体积普遍有明显的收缩；在第7次冻融循环后，试样体积变化的幅度不大。固化剂的掺量对试样的体积变化有很大的影响。随着水玻璃和AT固化剂掺量的增大，冻融循环对试样体积变化的影响逐渐降低。10次冻融循环后，1%掺量下的水玻璃固化土体积减少率是9%掺量下的1.83倍，1%掺量下的AT固化剂固化土体积减少率是9%掺量下的2.76倍。

结合之前的结果，1%掺量下的水玻璃及AT固化剂抗冻融循环的能力均较差。5%的水玻璃土固化土体积减少率为19.07%，是相同掺量AT固化剂固化土体积减少率的3.33倍。对比水玻璃固化土，AT固化剂对于固化土抵抗冻融循环过程而导致的体积减少现象有积极作用。

固化后砂质粉土在冻融循环试验过程中的体积变化情况符合冻结后膨胀，融化后缩小的基本规律，AT固化剂中的磷酸硅溶液能改善水玻璃的耐水性，进而有效地减少冻融过程中试样的体积收缩并改善土样局部粉化和掉皮掉角的现象。对比水玻璃，AT固化剂更能有效地提高试样的抗冻融循环能力。

实施例8

本发明选用AT固化剂的3%掺量作为填筑高级和一级公路上路床的最佳掺量，为保证后期强度，本次选用了模数为2.5的AT固化剂。

同时，具体参照实施例1中的砂质粉土路基填筑施工方法，选用模数为2.5的AT固化剂，将掺量分别设置为（按照质量百分比计算）1%、3%、5%，在最佳含水率下对试验土进行制样，分别在养护0天和7天后，按照规范要求对固化土进行标准CBR（California bearingratio，加州承载比）试验，得到不同AT固化剂掺量下的CBR强度。其结果如图9所示。在图9中，（a）图是养护0天对应的不同AT固化剂掺量下的CBR强度结果图，（b）图是养护7天对应的不同AT固化剂掺量下的CBR强度结果图。

其中，选择1%、3%、5%的掺量AT固化剂方案的AT固化剂固化土试样都能满足高速公路和一级公路上路床填料的要求。1%掺量的AT固化剂固化土试样已能满足高速公路和一级公路上路床填料的最低要求，但AT固化剂和土颗粒之间形成强度需要一定的养护时间，让水分充分蒸发。为了让土体更加密实，建设成本更经济，同时保证工程质量，综合考虑选择3%掺量的AT固化剂方案。

实施例9

与实施例1相比，除了AT固化剂的模数是2外，其他与实施例1相同。

实施例10

与实施例1相比，除了AT固化剂的模数是2.5外，其他与实施例1相同。

实施例11

与实施例1相比，除了AT固化剂的模数是2.8外，其他与实施例1相同。

实施例12

与实施例1相比，除了AT固化剂的模数是3.5外，其他与实施例1相同。

实施例13

与实施例1相比，除了调节砂质粉土的含水率是10wt%外，其他与实施例1相同。

实施例14

与实施例1相比，除了调节砂质粉土的含水率是6wt%外，其他与实施例1相同。

实施例15

与实施例1相比，除了施工区域的填方路基两侧边坡的超填部分应按1：1的坡度进行填筑外，其他与实施例1相同。

实施例16

与实施例1相比，除了施工区域的填方路基两侧边坡的超填部分应按1：2的坡度进行填筑外，其他与实施例1相同。

实施例17

与实施例1相比，除了AT固化剂包括以下的原料：水玻璃25吨，磷酸硅5吨，三乙醇胺1吨，有机硅润湿分散剂0.1吨，偏铝酸钠0.2吨，三聚磷酸钠2吨和水35吨。其他与实施例1相同。

实施例18

与实施例1相比，除了AT固化剂包括以下的原料：水玻璃55吨，磷酸硅铝15吨，三乙醇胺5吨，有机硅润湿分散剂1吨，偏铝酸钠3吨，多聚磷酸钠9吨和水55吨。其他与实施例1相同。

实施例19

与实施例1相比，除了AT固化剂包括以下的原料：水玻璃35吨，三聚磷酸铝10吨，三乙醇胺2吨，有机硅润湿分散剂0.4吨，偏铝酸钠1吨，三聚磷酸钠4吨和水45吨。其他与实施例1相同。

实施例20

与实施例1相比，除了AT固化剂包括以下的原料：水玻璃55吨，三聚磷酸铝5吨，三乙醇胺1吨，有机硅润湿分散剂0.1吨，偏铝酸钠0.2吨，多聚磷酸钠2吨和水55吨。其他与实施例1相同。

在本发明以上实施例中，为了解决背景技术中提出的问题，本发明提供的砂质粉土路基填筑施工方法取通过采用掺加了AT固化剂的砂质粉土路基，在最佳含水率下经充分压实后其CBR强度能够大大满足规范中8%的要求；固化后的砂质粉土无侧限抗压强度随AT固化剂掺量增加而增大，是相同压实度下素土抗压强度的18.3倍。AT固化剂能产生更多的凝胶物质，使土样颗粒更致密，固化土土体的强度和稳定性大大提高；AT固化剂中的磷酸硅溶液能改善水玻璃的耐水性，进而有效地减少冻融过程中试样的体积收缩，改善土样局部粉化和掉皮掉角的现象，固化的砂质粉土路基的抗冻融循环能力可以有效提高。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。尤其是，只要不存在冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种砂质粉土路基填筑施工方法，其特征在于，所述砂质粉土路基填筑施工方法包括以下步骤：

1）将待进行路基填筑施工的施工区域进行清理；

2）调节待填筑至施工区域的砂质粉土的含水率，然后将调节好含水率的砂质粉土铺摊在施工区域，控制铺摊的厚度，再加入固化剂进行拌和，然后进行路基整平、碾压、养护；其中，所述固化剂的原料包括：水玻璃，固化材料，三乙醇胺，有机硅润湿分散剂，偏铝酸钠，缓凝剂和水；其中，所述固化材料是磷酸硅、磷酸硅铝或三聚磷酸铝；所述缓凝剂为三聚磷酸钠或多聚磷酸钠。

2.根据权利要求1所述的砂质粉土路基填筑施工方法，其特征在于，所述固化剂的模数是2-3.5。

3.根据权利要求1所述的砂质粉土路基填筑施工方法，其特征在于，所述固化剂的掺量是所述调节好含水率的砂质粉土的1-9wt%。

4.根据权利要求1所述的砂质粉土路基填筑施工方法，其特征在于，在所述的砂质粉土路基填筑施工方法中，所述调节待填筑至施工区域的砂质粉土的含水率包括测定待填筑至施工区域的砂质粉土的含水率以及调节砂质粉土的含水率比最佳含水率低1-5wt%。

5.根据权利要求1所述的砂质粉土路基填筑施工方法，其特征在于，在所述的砂质粉土路基填筑施工方法中，所述控制铺摊的厚度是将虚铺厚度控制在24-26cm。

6.根据权利要求1所述的砂质粉土路基填筑施工方法，其特征在于，在所述的砂质粉土路基填筑施工方法中，所述路基整平是在碾压前进行整平，并作倾斜度是2%到4%的横坡。

7.根据权利要求1所述的砂质粉土路基填筑施工方法，其特征在于，在所述的砂质粉土路基填筑施工方法中，所述碾压是采用压路机进行碾压，碾压时间在3小时以内，且碾压过程中压路机前后两次轮迹重叠20-30厘米。

8.根据权利要求1所述的砂质粉土路基填筑施工方法，其特征在于，在所述的砂质粉土路基填筑施工方法中，还包括路基整修成型的步骤，所述路基整修成型具体是对施工区域的填方路基两侧边坡的超填部分按1：1-2的坡度进行填筑。

9.根据权利要求1所述的砂质粉土路基填筑施工方法，其特征在于，在所述的砂质粉土路基填筑施工方法中，所述固化剂的制备方法包括以下步骤：

1）将三乙醇胺、有机硅润湿分散剂、偏铝酸钠、缓凝剂与部分水混合，得到初混料；

2）将步骤1）得到的初混料与水玻璃混合，得到预混料；

3）将步骤2）得到的预混料与固化材料以及剩余部分水混合，得到固化剂。

10.一种如权利要求1-9任一所述的砂质粉土路基填筑施工方法在道路施工中的应用。

Images