一种土方固化的路基施工方法与流程

本发明涉及路基施工技术领域，具体涉及一种土方固化的路基施工方法。

背景技术：

随着国家基础建设进程的快速发展，高速公路和城镇化建设的进程也迅速加快，需建设大量的城镇化道路以及城市快速路。同时在城市化的建设过程中，市政桥梁工程普遍存在两方面问题，一方面是在钻孔灌注桩施工阶段，将产生大量泥浆，泥浆的外运既产生大量费用，又对海洋环境造成极大的破坏。而在承台施工阶段，大量开挖的土方也存在高额外运处置费用的情况。

路基施工在各地区因其地质情况和当地土质所采用的填筑材料和施工工艺均有所不同。在浙江、福建等地区，山区较多，平原大多为冲击或淤积地层，因此这些地区的路基施工多采用宕渣填筑施工，进而形成宕渣路基。随着环保意识的不断增强以及对原始生态环境的保护要求的基础上，山塘资源的开采资源极具缩减，宕渣的市场供应极其紧缺，具有较低含泥量的高质量宕渣原料资源更是无法满足大量的地基建设需求，部分在建工程一度因为宕渣供应不足而停工，同时也使得材料价格不断上涨。另外，采用宕渣进行路基施工，在施工过程中，需要将道路上挖出产生的废弃土方外运并需要进行储放，在此基础上还需要将外购的宕渣运至施工区域，如此大大提高了运输成本、购置原料成本，同时土方外运消纳的渠道及处理量也是越来越少，且消纳处理难度越来越大。此外，外运废弃土方及泥浆、运入宕渣原料的时间不可控，因此使得工期的可控性差，并且施工效率低。

技术实现要素：

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够充分利用现场施工的弃置土方，就地处理弃置土方以铺设路基，施工成本低、施工效率高、工期可控性好的土方固化的路基施工方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够避免对周边地下水、土壤环境造成污染，同时能够提高固化土混合料的压实度、cbr值，且土体力学性能衰减较小、水稳定性好的土方固化的路基施工方法。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种土方固化的路基施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

s1、在弃置土内加入干化剂进行干化以形成混合土料；

s2、将混合土料在固定区域进行堆放焖料；

s3、在摊铺施工当天，将经过焖料过程的混合土料进行搅拌破碎，在搅拌破碎的过程中加入固化剂，充分拌和后输出施工土料；

s4、将施工土料运至施工现场摊铺辗压。

在s1中，如果弃置土为泥浆，则在弃置土内加入干化剂后，通过泥浆干化设备对泥浆进行干化，进而得到含水率为35％～40％的泥饼作为混合土料；

相应在s2中，将泥饼在固定区域进行堆放焖料，使得泥饼的含水率进一步下降至30％以下。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：所述干化剂为生石灰，作为干化剂的生石灰在混合土料中的质量占比为1.5％～2.5％；

所述固化剂包括水泥、生石灰以及矿粉，所述水泥在施工土料中的质量占比为2.5％～3.5％，固化剂中生石灰在施工土料中质量占比为2.5％～3.5％，矿粉在施工土料中的质量占比为0.5％～1.5％。

优选地，作为干化剂的生石灰在混合土料中的质量占比为2％；固化剂中水泥在施工土料中的质量占比为3％，固化剂中生石灰在施工土料中质量占比为3％，固化剂中矿粉在施工土料中的质量占比为1％。

在s1中，如果弃置土为黏土，则在弃置土内加入干化剂的同时，使用破碎机进行搅拌粉碎，进而输出混合土料；

相应在s2中，将混合土料进行堆放焖料，使得混合土料的含水率进一步下降至30％以下。

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：所述干化剂为生石灰，作为干化剂的生石灰在混合土料中的质量占比为4.5％～5.5％；

所述固化剂包括水泥以及矿粉，所述水泥在施工土料中的质量占比为2.5％～3.5％，所述矿粉在施工土料中的质量占比为0.5％～1.5％。

优选地，作为干化剂的生石灰在混合土料中的质量占比为5％；固化剂中水泥在施工土料中的质量占比为3％，固化剂中矿粉在施工土料中的质量占比为1％。

为了提高路基的承载力，施工土料的摊铺辗压方法为：将待摊铺区域的上表面进行清表；循环进行多层施工土料的摊铺和辗压而形成路基。

优选地，在施工土料碾压前，测定施工土料的含水率，如果施工土料的含水率高于设定的含水率阈值，则利用旋耕机对施工土料进行翻挖晾晒直至施工土料的含水率达到设定的含水率阈值；如果施工土料的含水率低于设定的含水率阈值，则利用旋耕机对施工土料进行翻挖，同时利用洒水车进行向施工土料上洒水，直至施工土料的含水率达到设定的含水率阈值。

优选地，在施工土料输出6个小时内完成摊铺辗压工作。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的土方固化的路基施工方法，可以选用路基施工附近的弃置土方，对弃置土方的干化和固化的处理均可在弃置土方的产出地就地进行，然后利用处理后的弃置土方进行路基的摊铺辗压，如此一方面充分利用现场施工的弃置土方，弃置土方无需再进行外运，而就地处理弃置土方也降低了施工成本，提高了施工效率高，同时不会因为运输问题而影响工期，使得工期可控性好。

另外本发明在进行弃置土方的干化和固化处理时，采用的干化剂以及固化剂均为无机材料，能够避免对周边地下水、土壤环境造成污染。并且，弃置土方在摊铺辗压时才进行固化，相较于常规的土方固化技术一次性添加固化材料，本发明中分两次进行固化，使得输出的施工土料碾压成型后的压实度及cbr值更高，且水稳定性更好。

附图说明

图1为本发明实施例中土方固化的路基施工方法的流程图。

图2为本发明实施例中土方固化的路基施工方法的施工图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例中的土方固化的路基施工方法，包括以下步骤：

s1、将弃置土自原产位置运输到附近固定的加工区域，在弃置土内加入干化剂进行干化以形成混合土料；

弃置土为黏土，在s1中，则在弃置土内加入干化剂的同时，使用破碎机进行搅拌粉碎，进而输出混合土料；干化剂为生石灰，作为干化剂的生石灰在混合土料中的质量占比为4.5％～5.5％；本实施例中作为干化剂的生石灰在混合土料中的质量占比为5％，作为干化剂的生石灰能消耗混合土料中的游离水进而降低混合土料的含水率；

s2、将混合土料在固定区域进行堆放焖料，使得混合土料的含水率进一步下降至30％以下；

为了避免混合土料被雨水等外部因素淋湿而导致混合土料的含水率上升，可将混合土料放置在固定的仓库中，本实施例中则可在弃置土旁搭建棚体，将混合土料堆放在棚体的下方；

为了尽可能的增大混合土料与空气接触的比表面积，在短时间内将混合土料的含水率降低至设计要求范围，混合土料堆放高度不应大于3m；

s3、在摊铺施工当天，将经过焖料过程的混合土料进行搅拌破碎，在搅拌破碎的过程中加入固化剂，充分拌和后输出施工土料；

本实施例中的固化剂包括水泥以及矿粉，所述水泥在施工土料中的质量占比为2.5％～3.5％，所述矿粉在施工土料中的质量占比为0.5％～1.5％。本实施例中固化剂中水泥在施工土料中的质量占比为3％，固化剂中矿粉在施工土料中的质量占比为1％；

通过掺入水泥到混合土料中后，在水的参与下水泥会发生水解和水化反应，产生水和水化物，这些水泥水化物会与粘土颗粒产生一系列的物理化学反应，水泥的胶结作用可使得形成水泥石骨架，该水泥石骨架具有整体性好、水稳定性高和强度高等特点，提高了施工土料的强度和稳定性，改变了软土原有的性质，使其工程性质得到了改善；利用水泥这一胶凝材料使得施工土料碾压成型后实现施工土料整体的板结作用，从而达到路基压实度、cbr值及水稳定性大大提高的目的，进而满足《城市道路路基设计规范》(cjj194-2013)中对填料的要求；

施工土料中的生石灰与土之间发生强烈的化学物理作用，从而使施工土料的物理力学性质发生根本的改善，生石灰在施工土料中的初期表现为，生石灰可与施工土料中的黏粒发生离子交换作用，使黏粒水膜层厚度降低，使得施工土料的塑性降低，生石灰在施工土料中的后期表现在结晶结构的形成，施工土料的强度、板体性、稳定性的提高；

掺入矿粉不仅能降低施工土料的固化成本，还可与水泥、生石灰起到复合改良的效果；本实施例中的矿粉可采用粉煤灰，掺加粉煤灰是为了使其与被固化物分子在相界面层上相互物理吸附，粉煤灰与被固化物之间的吸附不仅有分子间相互作用的次价力，而且还有原子之间的相互作用的主价力，也即物理作用与化学作用的共同作用；

通过掺入上述三种固化剂所制拌而成的施工土料，不仅能够起到弃置土固化，作为常规宕渣路基填料的替代方案，实现弃置土的资源化利用；同时，作为三种无机材料配比组合而成的固化剂，对地下土壤及周边地下水环境将不会造成污染；而且所制备的固化土混合料作为路基填料，在长期水环境作用下，土体力学性能衰减较小，且水稳定性良好；

s4、将施工土料运至施工现场摊铺辗压，为了保证良好的施工效果，在施工土料输出6个小时内完成摊铺辗压工作。

施工土料的摊铺辗压方法为：将待摊铺区域的上表面进行清表，并实施例中清表30cm；循环进行多层施工土料的摊铺和辗压而形成路基。

施工土料的摊铺和辗压的过程为：

1)填筑时路基两侧分别超宽填筑50cm，保证边坡部位压实度满足要求。

2)利用自卸货车进行施工土料的运输，自卸货车在路基待施工区域卸放施工土料前，应根据预定松铺厚度及自卸车容量计算每车土所能摊铺的面积，并人工用石灰在路基待施工区域洒出卸土网格，在每个卸土网格内卸放固定量的施工土料。

本实施例中分四层进行施工土料的摊铺和辗压。

考虑到原土路基标高不平整，第一层需进行标高找平，因此第一层摊铺厚度可适当加厚，如第一层摊铺厚度可达5cm；第二层摊铺厚度取20-25cm，为保证平整度，应利用平地机整平，路基压实后，路拱应满足设计要求，保证排水良好。

3)在施工土料碾压前，测定施工土料的含水率，如果施工土料的含水率高于设定的含水率阈值，则利用旋耕机对施工土料进行翻挖晾晒直至施工土料的含水率达到设定的含水率阈值；如果施工土料的含水率低于设定的含水率阈值，则利用旋耕机对施工土料进行翻挖，同时利用洒水车进行向施工土料上洒水，直至施工土料的含水率达到设定的含水率阈值，该含水率阈值可以为测定的最佳含水率。最终施工土料达到含水率相对于设定的含水率阈值可以有±2％的波动。

4)碾压第一层和第二层施工土料时，可采用220型履带式挖掘机静压4-5遍，履带式挖掘机的行进速度为1.5-1.7km/h，然后再用14吨的双光轮压路机静压4-5遍，双光轮压路机的行进速度为2.0-2.5km/h。

碾压第三层及以上层施工土料时，采用20吨的压路机静压2遍，其行进速度为1.5-1.7km/h；然后再用20吨的压路机弱振碾压2遍，其行进速度2.0-2.5km/h；进而再用20吨的压路机强振碾压2遍，其行进速度2.0-2.5km/h；最后用21吨的三光轮压路机碾压3遍，其行进速度2.5-3km/h。

碾压时采用进退错距法。即碾压时，后轮应重叠1/2轮宽，碾压应一直进行到达到设计要求的压实度为止；严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上“调头”和急刹车；路基两侧应多压2-3遍。

经过前述的施工过程，进而形成路基，该路基的地基承载力能达到200kpa以上。

碾压成路基后，及时在路基上方覆盖土工布进行洒水养护，确保土工布持续湿润，但路基上方不得有明水积聚，养护时间应不小于7天。

本发明中的土方固化的路基施工方法，可以选用路基施工附近的弃置土方，对弃置土方的干化和固化的处理均可在弃置土方的产出地就地进行，然后利用处理后的弃置土方进行路基的摊铺辗压，如此一方面充分利用现场施工的弃置土方，弃置土方无需再进行外运，而就地处理弃置土方也降低了施工成本，提高了施工效率高，同时不会因为运输问题而影响工期，使得工期可控性好。

另外本发明在进行弃置土方的干化和固化处理时，采用的干化剂以及固化剂均为无机材料，能够避免对周边地下水、土壤环境造成污染。并且，弃置土方在摊铺辗压时才进行固化，相较于常规的土方固化技术一次性添加固化材料，本发明中分两次进行固化，使得输出的施工土料碾压成型后的压实度及cbr值更高，且水稳定性更好。

实施例二

本实施例与实施例一的区别仅在于：本实施例中弃置土为泥浆，s1中在弃置土内加入干化剂后，通过泥浆干化设备对泥浆进行干化，进而得到含水率为35％～40％的泥饼作为混合土料；

其中采用的干化剂为生石灰，作为干化剂的生石灰在混合土料中的质量占比为1.5％～2.5％，本实施例中，作为干化剂的生石灰在混合土料中的质量占比为2％；

s2中，本实施例中即将泥饼在固定区域进行堆放焖料，使得泥饼的含水率进一步下降至30％以下。

s3中，本实施例中的固化剂包括水泥、生石灰以及矿粉，水泥在施工土料中的质量占比为2.5％～3.5％，固化剂中生石灰在施工土料中质量占比为2.5％～3.5％，矿粉在施工土料中的质量占比为0.5％～1.5％；具体地，本实施例中的固化剂中水泥在施工土料中的质量占比为3％，固化剂中生石灰在施工土料中质量占比为3％，固化剂中矿粉在施工土料中的质量占比为1％。