一种利用土壤固化剂加固土的塑性施工及其养护方法.pdf

本发明公开了一种利用土壤固化剂加固土的塑性施工及养护方法，将土、土壤固化剂、水、纤维等混合，含水率控制在液限附近，使其形成具有流态的固化土混合料。为了有效防止塑性固化土由于干缩而产生的裂缝，在固化土混合料中掺加纤维，并铺设网格布，增强其抗拉强度。为了提高固化土的耐久性，在固化土表面采用稀浆封层技术，即在塑性固化土表面收光后，在表面铺设一层土壤固化剂(或水泥砂浆、固化剂砂浆)，使其形成保护层。在养护过程中喷洒石灰粉、烧碱、水玻璃、有机硅等化学材料，可以提高固化土工程的耐久性。该方法可较好地解决现有固化土工程技术的缺点，提高固化土工程的施工速度，降低固化土工程的造价，延长固化土工程的使用寿命。

1、  一种利用土壤固化剂加固土的塑性施工及养护方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一，将土、土壤固化剂、纤维和水按照设计要求采用搅拌机或人工进行拌和，使之形成均匀的固化土混合料，其中纤维的用量为0.5～2kg/m³，土壤固化剂的用量为100～500kg/m³，含水率控制在W_L±4％；
步骤二，采用水泥砂浆喷射枪或人工将固化土混合料摊铺于模板内，使之达到设计厚度的一半，然后铺设一层网格布，再在网格布上摊铺固化土混合料；
步骤三，采用加压密实棍或振捣泵使固化土混合料密实，形成致密的固土层，平整误差不超过20mm，修整成设计断面；
步骤四，将固化土层整平后，将土壤固化剂或水泥砂浆或固化剂砂浆铺洒于固化土层表面，轻微振捣，抹光收面；
步骤五，用塑料薄膜或草席或稻草覆盖于固化土层表面，以避免曝晒、雨淋，10～12小时后在表面喷洒石灰粉或烧碱或水玻璃或有机硅，进行洒水养护，养护时间为7天以上；
步骤六，养护结束后，将表层清扫干净，切割伸缩缝，并用土壤固化剂或水泥砂浆或固化剂砂浆填实切割伸缩缝。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的土壤固化剂是MBER土壤固化剂或公知的土壤固化材料。

3.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的纤维是耐碱玻璃丝纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、人工合成纤维或其它天然植物纤维。

4.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的网格布是以各种纤维织物制成的网格布或以金属材料制成的网格。

一种利用土壤固化剂加固土的塑性施工及其养护方法
技术领域
本发明属于土木工程技术领域，涉及土壤固化剂加固土的施工，特别是一种利用土壤固化剂加固土的塑性施工及其养护方法，该方法适用于采用各种土壤固化材料修建各类固化土工程，如水利工程、道路工程、边坡工程等。
背景技术
土壤固化剂是一种新型的建筑材料，它以自然界广泛存在的土体作为加固对象，能够增强土体的强度，降低土体的渗透性，提高土体的抗冻性，可显著地改善土体的工程性能。因此，土壤固化剂在修建各类水利工程、道路工程、边坡工程等方面具有独特的优势，已经在工程实践中开始应用。
在固化土施工过程中，根据含水率的多少将固化土混合料划分为干硬性固化土和塑性固化土，混合料含水率在最优含水率附近的为干硬性固化土，在液限附近的为塑性固化土。混合料的最优含水率通过击实试验确定，液限则通过界限含水率试验来确定。干硬性固化土施工过程中需要采用夯实设备将其压实，形成致密的固化土层。干硬性施工的固化土强度高，能够满足各类工程的需求，但是在施工中混合料的含水率需要严格控制，并且需要专用的压实机械设备，否则达不到理想的压实效果。此外，在边坡处理工程中压实机械设备难以发挥其作用。而且，在干性施工条件下，必须将土进行粉碎处理，土粒和固化剂之间才能进行很好的固化反应。因此，固化土的干性施工工艺较为复杂，在工程实践中往往达不到理想效果。
固化土塑性施工要求混合料含水率控制在液限附近，施工时采用振捣成型，其施工工艺较为简单。但是，由于固化土混合料的含水率较高，空隙率较大，导致了固化土的强度较低，一般只有干性固化土的一半左右；并且，养护结束后，由于水分散失土颗粒表面的水化膜厚度变薄，固化土表面容易产生干缩裂缝。这些缺点使其应用推广受到一定的限制。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种利用土壤固化剂加固土的塑性施工及养护方法，该方法中包含的原材料有土、土壤固化剂、水、纤维、水泥、砂、网格布等，其施工特点是将土、土壤固化剂、水、纤维等混合，含水率控制在液限附近，使其形成具有流态的固化土混合料。为了有效防止塑性固化土由于干缩而产生的裂缝，在固化土混合料中掺加纤维，并铺设网格布，增强其抗拉强度。为了提高固化土的耐久性，在固化土表面采用稀浆封层技术，即在塑性固化土表面收光后，在表面铺设一层土壤固化剂(或水泥砂浆、固化剂砂浆)，使其形成保护层。在养护过程中喷洒石灰粉、烧碱、水玻璃、有机硅等化学材料可以提高固化土工程的耐久性。该方法可较好地解决现有固化土工程技术的缺点，提高固化土工程的施工速度，延长固化土工程的使用寿命。
为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：
一种利用土壤固化剂加固土的塑性施工及养护方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤一，将土、土壤固化剂、纤维和水按照设计要求采用搅拌机或人工进行拌和，使之形成均匀的固化土混合料，其中纤维的用量为0.5～2kg/m³，土壤固化剂的用量为100～500kg/m³，含水率控制为液限附近(W_L±4％)；
步骤二，采用水泥砂浆喷射枪或人工将固化土混合料摊铺于模板内，使之达到设计厚度的一半，然后铺设一层网格布，再在网格布上摊铺固化土混合料；
步骤三，采用加压密实棍或振捣泵使固化土混合料密实，形成致密的固化土层，平整误差不超过20mm，修整成设计断面；
步骤四，将固化土层整平后，将土壤固化剂或水泥砂浆或固化剂砂浆铺洒于固化土层表面，轻微振捣，抹光收面；
步骤五，用塑料薄膜或草席或稻草覆盖于固化土层表面，以避免曝晒、雨淋，10～12小时后在表面喷洒石灰粉或烧碱或水玻璃或有机硅，进行洒水养护，养护时间为7天以上；
步骤六，养护结束后，将表层清扫干净，切割伸缩缝，并用土壤固化剂或水泥砂浆或固化剂砂浆填实切割伸缩缝。
采用本发明的方法修建的固化土工程，具有较高的抗压强度、抗拉强度和防渗性能，其表层耐久性显著增强，能够满足北方地区的固化土工程对防渗和抗冻性的要求；施工工艺简便，施工造价降低。本发明可应用于各类固化土工程中，如修建集雨工程的集流面和水窖、水利工程的防渗渠道、道路工程的低等级道路、边坡工程的边坡防护处理、农业工程的沼气池和水池等。此项发明由于施工工艺简单，成本低廉，不仅能够满足各种地形条件的施工要求，而且可提高固化土工程的耐久性，因此，对于建立节约型社会具有重要地意义。
附图说明
图1是塑性固化土工程结构示意图；
图1中的标号分别表示：1、基础；2、底层塑性固化土；3、耐碱玻璃纤维网格布；4、上层塑性固化土；5、土壤固化剂(或水泥砂浆、固化剂砂浆)；
图2是塑性固化土工程施工流程图。
以下结合附图和发明人给出的具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
具体实施方式
本发明的利用土壤固化剂加固土的塑性施工及其养护方法，其施工的原材料包括土、土壤固化剂、水、纤维、水泥、砂、网格布等，主要设备为搅拌机、振捣泵、水泥砂浆喷射机、加压密实棍、模板。
本实施例以修建集雨工程集流面来说明塑性固化土的施工及其养护方法，实施例中的土壤固化剂采用MBER土壤固化剂(中国专利，专利号：ZL 200410073273.5)，19mm聚丙烯网格状纤维，耐碱玻璃纤维网格布，盾石牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，中砂。
参见图1、图2，具体包括下列步骤：
1)施工放样：在集流面场地的基础1上布设中线、边线，每隔15～20m设标桩。在桩上设标记，进行高程测量，标出集流面的设计高度。
2)翻夯地基：将选择好的集流面基础1进行翻夯，翻夯后的干密度不应小于1.5g/cm³，厚度控制在20cm左右，使其较为平整。
3)拌和混合料：将土粉碎、过筛，为了保证土粒与土壤固化剂充分均匀接触，要求土的破碎程度越小越好，一般小于5mm为佳。在破碎的土中，按照1kg/m³、200kg/m³的剂量添加入纤维和土壤固化剂，将固化土混合料进行多次搅拌，拌和好后颜色要一致均匀，纤维分布均匀。
4)加水成浆：将拌和好的混合料加水，按照液限含水率(W_L±4％)进行控制，使得混合料成为类似灰膏或砂浆类的泥状，尽量搅拌均匀。
5)铺设：将搅拌成泥状的混合料铺设在集流面地基上，先摊铺4～5cm的混合料制备底层塑性固化土2，再在底层塑性固化土2上铺设一层耐碱玻璃纤维网格布3，然后在耐碱玻璃纤维网格布3上摊铺4～5cm的混合料制备上层塑性固化土4。
6)振捣：采用平板振动器进行振动，使得混合料密实，表面出浆。若采用人工处理时，进行夯实振捣，振出浆液，尽量使混合料密实。
7)成型：振捣结束后采用泥模将上层塑性固化土4的表面抹平，使其平整，坡度应符合设计要求。将局部高出部分刮除，并扫出场外；对局部低洼之处，可以进行找补，但必须将表面划毛后进行，并应充分振动使之密实。
8)收光：在集流面表面工程基本处理完以后，将上层塑性固化土4表面打扫干净整洁，用泥刀仔细收光。
9)表面封层：在固化土终凝之前，将MBER土壤固化剂5(或水泥砂浆、固化剂砂浆)铺洒于上层塑性固化土4的表面，厚度约2～3mm，轻微振捣，抹面收光，制成集流面。
10)养护：集流面制成后，用塑料薄膜、草席或稻草等物覆盖于集流面上，以避免曝晒和雨淋。10～12小时后，在集流面表面按1kg/m²～2kg/m²喷洒石灰粉，再洒水养护，然后用塑料薄膜、草席或稻草等物覆盖，养护7天以上。如果采用塑料薄膜养护，注意将其四周压实，防止随风飘起，水分蒸发，影响养护效果。
11)切缝：养护结束后，将集流面表层清扫干净，按照2m～3m×2m～3m的间距切割伸缩缝，并采用MBER土壤固化剂(或水泥砂浆、固化剂砂浆)将其填实。
当然，纤维还可以是聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维等其他人工合成纤维或其它天然植物纤维，土壤固化剂还可以选择其它土壤固化材料，网格布可以采用以各种纤维织物制成的网格布或其他金属材料制成的网格。
在养护时还可以采用喷洒烧碱、水玻璃或有机硅等化学材料来代替石灰粉，均能够达到养护的目的。
本发明除了应用于集雨工程集流面的修建外，还可应用于水利工程的防渗渠道、道路工程的低等级道路、边坡工程的边坡防护处理、农业工程的沼气池和水池等所有涉及到的塑性固化土施工工程。
申请人对上述实施例修建的塑性固化土进行了力学指标和抗渗系数的测试，剂量为200kg/m³、300kg/m³塑性固化土龄期为28天的无侧限抗压强度分别为2.10Mpa、2.84Mpa，渗透系数分别为3.60×10^-6cm/s、1.80×10^-7cm/s，属于相对不透水层；塑性固化土的抗冻循环次数大于12次，如果采用石灰粉、烧碱、水玻璃和有机硅等溶液养护，其抗冻循环大于24次。经过测算，采用土壤固化剂修建的各类工程比混凝土工程节省造价20～30％以上，具有显著的价格优势。