0  引言

目前，宁夏公路在施工过程中对基层处理通常使用石灰、水泥^[1]等无机结合料稳定土。然而采用石灰、水泥稳定土在实际工程中的应用存在一定问题^[2]，石灰稳定类材料的强度形成较为缓慢，早期强度较低，影响施工进度；水泥稳定类材料的早期强度比较高，但水泥的干缩性较大，易开裂^[3]。同时，宁夏省黄土分布较为广泛，其特点是低湿度具有较高的强度和低压缩性，但遇水浸湿后土结构会迅速破坏，产生湿陷，强度迅速降低。尤其是宁夏黄土地区公路修建后路基易出现遇水强度衰减、开裂等病害，究其原因是宁夏黄土地区雨季降雨集中及温度变化较大加之黄土特有的水理特性，在降雨的作用下采用传统石灰处理的黄土极易发生水损害和开裂等病害。已有研究表明：采用固化剂^[4]稳定土能够大幅度提高土的力学性能、抗裂性能、水稳定性等路用性能^[5-6]。但由于自然界土质复杂多变，土壤颗粒组成、矿物成分往往因成土条件不同而不同，导致土质固化剂的稳定性能有很大差异，因此其他省份成功应用的固化剂未必适用于宁夏黄土地区。另外，随着宁夏公路里程的增加，材料短缺问题日益突出，原有的石灰资源已经远远不能满足日益增长的宁夏公路工程建设需要。如采用适用于黄土地区的土质固化剂稳定黄土作为公路的底基层与路床，可以就地取材，大幅度减少传统胶结材料的用量，从而大幅度减少公路建设成本。

1 原材料实验

1.1 CG-2型固化剂

CG-2型固化剂是一种无色无味透明溶液，由多种无机和有机聚合物组成，常温下物理化学性质稳定，可完全溶于水密度1.303 g/cm³，水溶液无毒、无害、无腐蚀、无污染，金属含量低，可长期储存和正常运输，经实验室检测固化剂中铅(Pb)、 镉(Cd)、 汞(Hg)、 铬(Cr)＜2 mg/kg,砷(As)＜2 mg/kg， 含量均小于规范值。

1.2 黄土

黄土取自彭阳县草和公路至草庙和沟大湾公路取土场，主要为黄土状粉土(Q4al+pl)为主，灰褐色～灰黄色，孔隙发育，节理裂隙明显，干，稍密，土石工程分级为II级普通土。其基本物理力学参数如表1所列：

表1 黄土土样物理力学参数

1.3 水泥

室内试验及现场试验水泥均采用和彭阳县草和公路至草庙和沟大湾公路相同的水泥，取自固原市胜金关水泥有限公司生产的普通水泥42.5级硅酸盐水泥。水泥的性能参数如表2所列。

表2水泥的性能参数

1.4 击实试验

对0.02%的CG-2型固化剂、不同水泥掺量的黄土进行击实试验，结果如表3所列：

表3击实试验结果

1.5 7天无侧限抗压强度实验

根据击实试验结果，在最佳含水量下成型试件，并进行无侧限抗压强度试验，试验结果如表4所列：

表4 7天无侧限抗压强度

2 现场试验

为指导路固化土大面积施工，保证固化土施工质量，并给后续大面积施工提供可靠数据和经验，经监理工程师同意，在总监办、及中心实验室的指导及监督下，分别于2021年10月1号和2021年11月3号在彭阳县草和公路至草庙河沟大湾公路K0+000-K0+130，K0+130-K0+430前后两次全幅进行了固化土试验段的施工，长度为430m，并于2022.5月施工完剩余段落。

图1 现场试验

2.1测量放样与机械准备

施工前测出各标记点所对应的高程，虚铺和碾压完成后分别测量相应点的高程，以此来计算松铺系数。为保证松铺系数的实际性和准确性，一个断面测2个点，120米的试验段取3个断面，每40米一个断面进行松铺系数的测量。

表5  路面主要施工机械配置表

2.2 稀释和喷洒固化剂

按照实验室配合比取一次施工土体质量计算出CG-2型固化剂用量（CG-2型固化剂质量=施工长度*宽度*厚度*最大干密度*CG-2型固化剂百分比0.02%），再按最佳含水率要求与现场含水率的缺水差额量补水将CG-2型固化剂加入水车中搅拌均匀进行稀释。将稀释后的CG-2型固化剂稀释液成雾状均匀喷洒在拌和的土质和水泥的混合料上。

2.3 固化土拌和

（1）首先将土上至指定标高，用装载机平地机整平值路床标高。

（2）进行水泥洒布，本次试验段总计长度120m，宽度5.1m，厚度0.2m，总计方数122.4方，按照6％的水泥土计算水泥洒布总量为12.36吨。

（3）现场进行路拌机拌和，拌和行进速度为每分钟4m，进行两次拌和。

（4）进行固化剂的洒布提前采用水车装取1t水，掺和固化剂45斤，达到厂家要求浓度。

（5）现场进行路拌机拌和，拌和行进速度为每分钟4m，进行两次拌和。

2.4 固化土碾压及养生

碾压采用初压、复压、终压的顺序进行，干拌完成后，使用钢轮压路机或胶轮压路机静压一遍，使得水泥与土壤混合料稳定成型，使得水车更易喷洒均匀。

初压采用1台22T震动压路机碾压5遍（无振动），复压使用1台30T胶轮压路机紧跟初压碾压3遍，终压采用1台22T震动压路机收面。

养生方式采用透水无纺土工布覆盖洒水车洒水养护，且在养生期间封闭交通，养生期控制在7d为宜。

2.5 刮平机刮平

刮平机按照设计图纸标高进行多次刮平，目的是消除轮迹印，刮平时应注意路面坡度走向有助于路面排水，对局部低洼处，应用齿耙将其表面耙松5cm~8cm深，并用新拌的环保型高强固化土混合料进行填补找平排压，最后用刮平机精细整形一次，应将高处料直接刮出路外，不应形成薄层贴补现象。

2.6 现场无侧限抗压强度检测

表6 K0+300-K0+400试验段无侧限抗压强度

3 结论

1.根据室内及现场试验数据，在固化剂含量不小于0.02%时路面基层7d龄期无侧限抗压强度均大于2MPa，满足二级及以下公路中轻交通量强度2~4Mpa的要求，因此固化剂含量可取0.02%。

2.在现场试验的过程中发现早强水泥不利于现场施工，为了避免水泥早凝，应采用缓凝水泥，初凝时间应大于3小时，终凝时间应大于6小时、且小于10小时，且一次施工长度应控制在100m-150m内最宜。

3.通过室内试验，在固化剂含量为0.02%、水泥含量不小于5%时，路面基层强度可满足规范要求，但是通过现场试验结果分析，水泥含量在8%时才能使试样中的最小强度不小于2MPa，主要原因是施工时为了保证路面宽度，水泥撒铺的宽度大于路面宽度，每侧超出1米左右，造成水泥含量降低，同时由于路拌存在不均匀的问题，因此适当的增加水泥含量保证路面范围内基层配合比均能满足要求，因此路拌水泥剂量较大，经济型低，后期大面积推广应用采用场拌的施工方式可降低水泥含量，提高路面基层强度。

4.根据现场多次试验，在固化剂含量不小于0.02%，水泥含量不小于6%的配合比情况下，基层7天钻芯取样的无侧限抗压强度大于2MPa，满足规范中二级及以下公路7天无侧限抗压强度2MPa～4Mpa的要求。

参考文献

[1].徐永猛, 浅述路基96区石灰水泥综合处治土施工工艺控制. 建材与装饰, 2018(48): 第240-241页.

[2].张永防等, 石灰(水泥)改良土技术的有关问题. 铁道工程学报, 2007(S1): 第39-42页.

[3].王华川与梁立军, 石灰、水泥稳定类基层材料的开裂问题. 黑龙江交通科技, 2009. 32(04): 第72页.

[4].贾尚华, 石灰水泥复合土固化机理及力学性能的试验研究, 2011, 内蒙古农业大学. 第 61页.

[5].杨有海, 梁波与丁立, 粉煤灰与石灰、水泥拌合料的强度特性试验研究. 岩土工程学报, 2001(02): 第227-230页.

[6].薛会科, 试验分析粉煤灰与石灰、水泥改良黄土填料效果. 科技视界, 2016(14): 第244页.

作者简介:侯永刚(1982- -).男,本科,高级 工程师，主要从事公路桥梁设计理论与方法研究工作。

基金项目:宁夏回族自治区重点研发计划项目资助(项目编号:2022BEG03056）、宁夏回族自治区交通运输厅科技项目资助(项目编号: 202300194）