路液新型固化土在路面基层和台背回填的应用

李庆辉1，辛晓亮2，任文斌2，陶煜3，徐奋强4，周建5

（1.江苏路业建设有限公司，南京 210019；2.陕西黄蒲高速公路有限公司，陕西 715500；3.中铁二十局集团有限公司，西安 710016；4.南京工程学院，南京 211167；4.南京江北新区公建中心，南京 211167）；

摘 要：为消纳城市工程建设产生的建筑渣土，路液新型土壤固化材料得以开发、应用。路液混合建筑渣土，代替传统的灰土、水泥固化碎石等用于路基填筑工程的实践表明：采用路液掺量的最优配比0.02%可有效提升固化土的强度、抗渗等工程性能，7d无侧限抗压强度高达4.5MPa,达到国际相应品牌的固化效果。路液新型土壤固化材料施工工艺简单、早期强度提升快，绿色环保，可有效减少路基施工工序，缩短工期，提升工程效益。在城市固废物再生利用方面具有广泛的应用前景。

关键词：路液；土壤固化剂；加固机理；固化效果

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0前言

随着高速公路建设的改建、扩建、新建以及向山区、高原等地区的延展，碎石、石灰、水泥等为主的传统的路基填筑改良材料应用已被大量试验研究[1-5]。然而，在国家实现碳达峰、碳中和目标的大背景下，公路建设将面临资源短缺和建设成本高涨的严峻挑战。因此研发替代材料刻不容缓，近年新型固化剂因早强，快速，稳定、成本低无无污染等优点而大量应用于工程实践。路液（roadyes）新型固化土材料应运而生[6]。路液固化土是一种新型的岩土工程材料，它由土、胶结料、路液固化剂及水拌和而成，其固化机理主要是通过离子交换和胶结聚链作用加固土壤，相关的加固剂开发和固化机理研究也逐渐开展[7-9]。高速公路结构层利用路液新型固化土材料代替或部分代替传统无机胶结材料应用于路面基层和台背回填等，以应对砂、石、石灰等资源型工程基建材料的缺口，同时在满足路基和台背工作性能的前提下，提高施工速度并降低道路建设成本，为公路工程建设开启新的思路。

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1路液固化土机理

路液（roadyes）是一种离子型土壤固化剂，主要由烯烃和有机硅共聚制得，并以含铝化合物及纳米级三氧化二铝颗粒为增强辅助剂用于加固土体。路液高价离子与土颗粒表面吸着水扩散层发生离子交换作用，高价有机离子替换扩散层中低价的Na+、K+阳等离子，使扩散层变薄，水膜厚度变小，土粒接触紧密，土体孔隙率减小，土颗粒间的摩阻力增加，降低了胀缩能力，从而提高土体的强度、抗冻和抗渗能力。另一方面，路液与土体中的和晶体发生连接作用产成和凝胶，该凝胶嵌入水化膜，把土粒胶粘致密，使土粒形成新的离子间粘结力，增强土体的抗弯拉强度。在胶凝物逐渐固化的过程中，将逐渐排挤土粒间的空隙，其将有效提高土体的工程性能（同等压实能密度可提高5-7%）。主要表现为：一是提高了饱和度/密实度，二是把气、液态孔隙减少，三是切断毛细孔。路液有机离子在一定程度上改变了土粒本身的结构连接形式，通过离子交换和胶凝填补方式不仅减小了土粒间水化膜的厚度，也增强了颗粒间联结、减小了颗粒间孔隙，从而提高了固化土体的工程特性。

2路液固化土填筑路基设计

南京市某污水处理厂新建工程（一期）厂区道路双向两车道，宽度为4∽6m，长约1500m，道路按二级公路设计标准，道路结构图如图1所示。该道路路基的基层和底基层筑采用路液拌和城市渣土、基坑弃土、废弃砂石料等城市建设废弃建筑材料组成的新型固化土填筑材料，以降低工程造价、节约土地、节省资源与能源、保护生态、为路基填筑成转型为绿色土建工程提供发展方向。

表1 建筑弃土基本物理性质指标

可见该弃土的不均匀系数约Cu=10>5，曲率系数Cc=2介于1∽3之间，说明该弃土级配良好。其配比掺量参考室内试验成果，最优含水率控制在23.5%，施工配合比采用：0.5路液+0.3的石灰+0.5的Po42.5水泥为性价比最优配合比，底基层可适当减少。基层配比设计：每立方土中石灰掺量3%、水泥掺量5%，路液500g;底基层配比设计：每立方土中石灰掺量3%、水泥掺量4%，路液350g。

图1道路结构设计简图

图2路液固化土填筑路基

3路液新型固化土填筑施工

（1）压实基底。底基层路液固化土施工时，先要压实路床下面基底的土体，构筑稳固的基底，达到设计的技术要求。

（2）测量画线。路液固化土填筑时，设立中线及边线标桩。在标桩上应标记松铺高度。松铺厚度每层不得大于30cm。

（3）松土摊铺与平整。原土翻松或从预定的取土场运输土方进行填筑，并用平地机进行平整，达到预定松铺高度.

（4）布撒水泥或其它胶结料。根据设计计算水泥、路液的用量。在方格内摊铺水泥，人工用平板把水泥均匀铺满方格。

（5） 水泥土干料拌合。采用路拌机将水泥和土基料拌和，拌和时由低到高、由两侧向中心，达到固化底层。拌和至混合料颜色一致

，不得漏拌。拌和不宜少于三遍。

（6） 喷洒拌合水和路液。用压力式洒水车将90%稀释后的路液均匀的喷洒在水泥、土料的干拌混合料上，喷洒应均匀。其余10%路液水溶液应在碾压成型后喷洒。

（7）拌合路液固化土混合料。采用路拌机将路液、水泥、土料等的混合料拌和，从两边到中间，拌和不宜少于三遍，边缘不得留有素土或混合料未拌合的空白区。

（8）刮平整形。混合料拌和均匀后，立即用平地机刮平整型。

（9）碾压。用18～20T轮胎压路机或振动压路机进行碾压，一般宜先静压一遍，然后振压一遍，碾压速度应为1.5～1.7Km/h，再继续静压碾压，碾压速度宜为2.0～2.5 Km/h。

4路液固化土施工质量检测

4.1检测方法

检测方法：（1）《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）、JTG E51《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)、《城镇道路路面设计规范》CJJ169-2012相关规定进行检验。

钻芯取样的无侧限抗压强度测试结果，见表2。

表2 路基无侧限抗压强度测试结果

现场实测结果表明：路液新型固化土填料满足路基基层和底基层的压实和强度设计要求。新型固化土填料7d无侧限抗压强度2.8Mpa～4.7Mpa，相当于已有室内实验时同样配比的石灰和水泥组合，而无路液掺入拌和料强度的2～3倍，且具有很强的抗弯拉、抗渗、抗冻涨、抗翻浆能力，可有效处理软土路基，使路面基层具有很好的整体稳定性，柔性与弹性。新型固化土填料施工工艺简单，废弃土再生利用，节能环保，消化城建中产生的废弃土方，有效减少路基施工工程量，缩短施工周期，节省大量外运筑路材料和运费，减少了道路建设综合投资，提高经济效益。

5结语

（1）路液固化土的工作机理主要是产生和凝胶，填充颗粒间孔隙，增强固化材料的抗弯拉强度，改善了填料的抗渗、抗冻、提高固化材料的整体工程性能。

（2）路液固化土材料路基现场取样的7d无侧限抗压强度最高可达4.5MPa，压实度达到98.6%，其强度值比肩国际品牌。完全满足公路路基填筑的设计要求，若进一步优化路液材料施工配比、改进施工工艺，可有效提升施工质量，获得更好的路液固化土的工程性能指标。

（3）路液新型固化土部分代替水泥、石灰稳碎石在道路基层和台背回填的应用，早期强度提升快，益于工程的快速施工。新型固化土材料稳固土壤能充分达到或超过路面基层、台背回填设计要求，减少工序，缩短工期，降低工程造价。路液新型固化土材料的应用，不用炸山碎石，减少长途运距及运费，有利于保护绿色环境，利国利民。

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收稿日期：[20XX-XX-XX]

作者简介：李庆辉（1976.11-），男，河南辉县。高级工程师，硕士，主要从事土壤固化材料研发。E-mail: totuli@163.com。