專利名稱：一種利用土壤固化劑加固土的塑性施工及其養(yǎng)護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于土木工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及土壤固化劑加固土的施工，特別是 一種利用土壤固化劑加固土的塑性施工及其養(yǎng)護(hù)方法，該方法適用于采用各 種土壤固化材料修建各類固化土工程，如水利工程、道路工程、邊坡工程等。
背景技術(shù)：
土壤固化劑是一種新型的建筑材料，它以自然界廣泛存在的土體作為加 固對(duì)象，能夠增強(qiáng)土體的強(qiáng)度，降低土體的滲透性，提高土體的抗凍性，可 顯著地改善土體的工程性能。因此，土壤固化劑在修建各類水利工程、道路 工程、邊坡工程等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在工程實(shí)踐中開始應(yīng)用。
在固化土施工過程中，根據(jù)含水率的多少將固化土混合料劃分為干硬性 固化土和塑性固化土，混合料含水率在最優(yōu)含水率附近的為干硬性固化土， 在液限附近的為塑性固化土?；旌狭系淖顑?yōu)含水率通過擊實(shí)試驗(yàn)確定，液限 則通過界限含水率試驗(yàn)來確定。干硬性固化土施工過程中需要采用夯實(shí)設(shè)備 將其壓實(shí)，形成致密的固化土層。干硬性施工的固化土強(qiáng)度高，能夠滿足各 類工程的需求，但是在施工中混合料的含水率需要嚴(yán)格控制，并且需要專用 的壓實(shí)機(jī)械設(shè)備，否則達(dá)不到理想的壓實(shí)效果。此外，在邊坡處理工程中壓 實(shí)機(jī)械設(shè)備難以發(fā)揮其作用。而且，在干性施工條件下，必須將土進(jìn)行粉碎 處理，土粒和固化劑之間才能進(jìn)行很好的固化反應(yīng)。因此，固化土的干性施 工工藝較為復(fù)雜，在工程實(shí)踐中往往達(dá)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，施工時(shí)采用振搗成 型，其施工工藝較為簡單。但是，由于固化土混合料的含水率較高，空隙率 較大，導(dǎo)致了固化土的強(qiáng)度較低， 一般只有干性固化土的一半左右；并且，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，由于水分散失土顆粒表面的水化膜厚度變薄，固化土表面容易 產(chǎn)生干縮裂縫。這些缺點(diǎn)使其應(yīng)用推廣受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種利用土 壤固化劑加固土的塑性施工及養(yǎng)護(hù)方法，該方法中包含的原材料有土、 土壤 固化劑、水、纖維、水泥、砂、網(wǎng)格布等，其施工特點(diǎn)是將土、 土壤固化劑、 水、纖維等混合，含水率控制在液限附近，使其形成具有流態(tài)的固化土混合 料。為了有效防止塑性固化土由于干縮而產(chǎn)生的裂縫，在固化土混合料中摻 加纖維，并鋪設(shè)網(wǎng)格布，增強(qiáng)其抗拉強(qiáng)度。為了提高固化土的耐久性，在固 化土表面采用稀槳封層技術(shù)，即在塑性固化土表面收光后，在表面鋪設(shè)一層 土壤固化劑(或水泥砂漿、固化劑砂漿)，使其形成保護(hù)層。在養(yǎng)護(hù)過程中 噴灑石灰粉、燒堿、水玻璃、有機(jī)硅等化學(xué)材料可以提高固化土工程的耐久 性。該方法可較好地解決現(xiàn)有固化土工程技術(shù)的缺點(diǎn)，提高固化土工程的施 工速度，延長固化土工程的使用壽命。
為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案 一種利用土壤固化劑加固土的塑性施工及養(yǎng)護(hù)方法，其特征在于，包括 下列步驟
步驟一，將土、 土壤固化劑、纖維和水按照設(shè)計(jì)要求采用攪拌機(jī)或人工 進(jìn)行拌和，使之形成均勻的固化土混合料，其中纖維的用量為0.5 2kg/m3， 土壤固化劑的用量為100 500kg/m3，含水率控制為液限附近(Wl±4%);
步驟二，采用水泥砂漿噴射槍或人工將固化土混合料攤鋪于模板內(nèi)，使 之達(dá)到設(shè)計(jì)厚度的一半，然后鋪設(shè)一層網(wǎng)格布，再在網(wǎng)格布上攤鋪固化土混 合料；
步驟三，采用加壓密實(shí)棍或振搗泵使固化土混合料密實(shí)，形成致密的固 化土層，平整誤差不超過20mm，修整成設(shè)計(jì)斷面；步驟四，將固化土層整平后，將土壤固化劑或水泥砂漿或固化劑砂漿鋪 灑于固化土層表面，輕微振搗，抹光收面；
步驟五，用塑料薄膜或草席或稻草覆蓋于固化土層表面，以避免曝曬、 雨淋，10 12小時(shí)后在表面噴灑石灰粉或燒堿或水玻璃或有機(jī)硅，進(jìn)行灑 水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7天以上；
步驟六，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，將表層清掃干凈，切割伸縮縫，并用土壤固化劑 或水泥砂漿或固化劑砂漿填實(shí)切割伸縮縫。
采用本發(fā)明的方法修建的固化土工程，具有較高的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度 和防滲性能，其表層耐久性顯著增強(qiáng)，能夠滿足北方地區(qū)的固化土工程對(duì)防 滲和抗凍性的要求；施工工藝簡便，施工造價(jià)降低。本發(fā)明可應(yīng)用于各類固 化土工程中，如修建集雨工程的集流面和水窖、水利工程的防滲渠道、道路 工程的低等級(jí)道路、邊坡工程的邊坡防護(hù)處理、農(nóng)業(yè)工程的沼氣池和水池等。 此項(xiàng)發(fā)明由于施工工藝簡單，成本低廉，不僅能夠滿足各種地形條件的施工 要求，而且可提高固化土工程的耐久性，因此，對(duì)于建立節(jié)約型社會(huì)具有重 要地意義。


圖1是塑性固化土工程結(jié)構(gòu)示意圖1中的標(biāo)號(hào)分別表示1、基礎(chǔ)；2、底層塑性固化土； 3、耐堿玻璃 纖維網(wǎng)格布；4、上層塑性固化土； 5、 土壤固化劑(或水泥砂漿、固化劑砂 漿)；
圖2是塑性固化土工程施工流程圖。
以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的利用土壤固化劑加固土的塑性施工及其養(yǎng)護(hù)方法，其施工的原材料包括土、 土壤固化劑、水、纖維、水泥、砂、網(wǎng)格布等，主要設(shè)備為攪 拌機(jī)、振搗泵、水泥砂漿噴射機(jī)、加壓密實(shí)棍、模板。
本實(shí)施例以修建集雨工程集流面來說明塑性固化土的施工及其養(yǎng)護(hù)方
法，實(shí)施例中的土壤固化劑采用MBER土壤固化劑(中國專利，專利號(hào) ZL 200410073273.5)， 19mm聚丙烯網(wǎng)格狀纖維，耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布，盾 石牌R042.5普通硅酸鹽水泥，中砂。 參見圖l、圖2，具體包括下列步驟
1) 施工放樣在集流面場(chǎng)地的基礎(chǔ)1上布設(shè)中線、邊線，每隔15 20m 設(shè)標(biāo)樁。在樁上設(shè)標(biāo)記，進(jìn)行高程測(cè)量，標(biāo)出集流面的設(shè)計(jì)高度。
2) 翻夯地基將選擇好的集流面基礎(chǔ)1進(jìn)行翻夯，翻夯后的干密度不 應(yīng)小于1.5g/cm3,厚度控制在20cm左右，使其較為平整。
3) 拌和混合料將土粉碎、過篩，為了保證土粒與土壤固化劑充分均 勻接觸，要求土的破碎程度越小越好， 一般小于5mm為佳。在破碎的土中， 按照lkg/m3、 200kg/m3的劑量添加入纖維和土壤固化劑，將固化土混合料 進(jìn)行多次攪拌，拌和好后顏色要一致均勻，纖維分布均勻。
4) 加水成漿將拌和好的混合料加水，按照液限含水率(Wl±4%)進(jìn) 行控制，使得混合料成為類似灰膏或砂漿類的泥狀，盡量攪拌均勻。
.5)鋪設(shè)將攪拌成泥狀的混合料鋪設(shè)在集流面地基上，先攤鋪4 5cm 的混合料制備底層塑性固化土 2，再在底層塑性固化土 2上鋪設(shè)一層耐堿玻 璃纖維網(wǎng)格布3，然后在耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布3上攤鋪4 5cm的混合料制 備上層塑性固化土4。
6) 振搗采用平板振動(dòng)器進(jìn)行振動(dòng)，使得混合料密實(shí)，表面出漿。若 采用人工處理時(shí)，進(jìn)行夯實(shí)振搗，振出漿液，盡量使混合料密實(shí)。
7) 成型振搗結(jié)束后采用泥模將上層塑性固化土 4的表面抹平，使其 平整，坡度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。將局部高出部分刮除，并掃出場(chǎng)外；對(duì)局部低洼之處，可以進(jìn)行找補(bǔ)，但必須將表面劃毛后進(jìn)行，并應(yīng)充分振動(dòng)使之密實(shí)。
8) 收光在集流面表面工程基本處理完以后，將上層塑性固化土4表 面打掃干凈整潔，用泥刀仔細(xì)收光。
9) 表面封層在固化土終凝之前，將MBER土壤固化劑5 (或水泥砂 漿、固化劑砂漿)鋪灑于上層塑性固化土4的表面，厚度約2 3mm，輕微 振搗，抹面收光，制成集流面。
10) 養(yǎng)護(hù)集流面制成后，用塑料薄膜、草席或稻草等物覆蓋于集流面 上，以避免曝曬和雨淋。10 12小時(shí)后，在集流面表面按lkg/m2 2kg/m2 噴灑石灰粉，再灑水養(yǎng)護(hù)，然后用塑料薄膜、草席或稻草等物覆蓋，養(yǎng)護(hù)7 天以上。如果采用塑料薄膜養(yǎng)護(hù)，注意將其四周壓實(shí)，防止隨風(fēng)飄起，水分 蒸發(fā)，影響?zhàn)B護(hù)效果。
11) 切縫養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，將集流面表層清掃干凈，按照2m 3mx2m 3m的間距切割伸縮縫，并采用MBER土壤固化劑(或水泥砂漿、固化劑砂 漿)將其填實(shí)。
當(dāng)然，纖維還可以是聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維等其他人工合成纖維或 其它天然植物纖維，土壤固化劑還可以選擇其它土壤固化材料，網(wǎng)格布可以 采用以各種纖維織物制成的網(wǎng)格布或其他金屬材料制成的網(wǎng)格。
在養(yǎng)護(hù)時(shí)還可以采用噴灑燒堿、水玻璃或有機(jī)硅等化學(xué)材料來代替石灰 粉，均能夠達(dá)到養(yǎng)護(hù)的目的。
本發(fā)明除了應(yīng)用于集雨工程集流面的修建外，還可應(yīng)用于水利工程的防 滲渠道、道路工程的低等級(jí)道路、邊坡工程的邊坡防護(hù)處理、農(nóng)業(yè)工程的沼 氣池和水池等所有涉及到的塑性固化土施工工程。
申請(qǐng)人對(duì)上述實(shí)施例修建的塑性固化土進(jìn)行了力學(xué)指標(biāo)和抗?jié)B系數(shù)的 測(cè)試，劑量為200kg/m3、 300kg/mS塑性固化土齡期為28天的無側(cè)限抗壓強(qiáng) 度分別為2.10Mpa、2.84Mpa，滲透系數(shù)分別為3.60xl0_6cm/s、 1.80x10—7cm/s，屬于相對(duì)不透水層；塑性固化土的抗凍循環(huán)次數(shù)大于12次，如果采用石灰 粉、燒堿、水玻璃和有機(jī)硅等溶液養(yǎng)護(hù)，其抗凍循環(huán)大于24次。經(jīng)過測(cè)算， 采用土壤固化劑修建的各類工程比混凝土工程節(jié)省造價(jià)20 30%以上，具有 顯著的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1、一種利用土壤固化劑加固土的塑性施工及養(yǎng)護(hù)方法，其特征在于，包括下列步驟步驟一，將土、土壤固化劑、纖維和水按照設(shè)計(jì)要求采用攪拌機(jī)或人工進(jìn)行拌和，使之形成均勻的固化土混合料，其中纖維的用量為0.5～2kg/m3，土壤固化劑的用量為100～500kg/m3，含水率控制在WL±4％；步驟二，采用水泥砂漿噴射槍或人工將固化土混合料攤鋪于模板內(nèi)，使之達(dá)到設(shè)計(jì)厚度的一半，然后鋪設(shè)一層網(wǎng)格布，再在網(wǎng)格布上攤鋪固化土混合料；步驟三，采用加壓密實(shí)棍或振搗泵使固化土混合料密實(shí)，形成致密的固土層，平整誤差不超過20mm，修整成設(shè)計(jì)斷面；步驟四，將固化土層整平后，將土壤固化劑或水泥砂漿或固化劑砂漿鋪灑于固化土層表面，輕微振搗，抹光收面；步驟五，用塑料薄膜或草席或稻草覆蓋于固化土層表面，以避免曝曬、雨淋，10～12小時(shí)后在表面噴灑石灰粉或燒堿或水玻璃或有機(jī)硅，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為7天以上；步驟六，養(yǎng)護(hù)結(jié)束后，將表層清掃干凈，切割伸縮縫，并用土壤固化劑或水泥砂漿或固化劑砂漿填實(shí)切割伸縮縫。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的土壤固化劑是MBER 土壤固化劑或公知的土壤固化材料。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的纖維是耐堿玻璃絲 纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維、人工合成纖維或其它天然植物纖維。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的網(wǎng)格布是以各種纖 維織物制成的網(wǎng)格布或以金屬材料制成的網(wǎng)格。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用土壤固化劑加固土的塑性施工及養(yǎng)護(hù)方法，將土、土壤固化劑、水、纖維等混合，含水率控制在液限附近，使其形成具有流態(tài)的固化土混合料。為了有效防止塑性固化土由于干縮而產(chǎn)生的裂縫，在固化土混合料中摻加纖維，并鋪設(shè)網(wǎng)格布，增強(qiáng)其抗拉強(qiáng)度。為了提高固化土的耐久性，在固化土表面采用稀漿封層技術(shù)，即在塑性固化土表面收光后，在表面鋪設(shè)一層土壤固化劑(或水泥砂漿、固化劑砂漿)，使其形成保護(hù)層。在養(yǎng)護(hù)過程中噴灑石灰粉、燒堿、水玻璃、有機(jī)硅等化學(xué)材料，可以提高固化土工程的耐久性。該方法可較好地解決現(xiàn)有固化土工程技術(shù)的缺點(diǎn)，提高固化土工程的施工速度，降低固化土工程的造價(jià)，延長固化土工程的使用壽命。
文檔編號(hào)E02D3/12GK101575850SQ20091002288
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2009年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月8日
發(fā)明者何武全, 吳普特, 婁宗科, 孫勝利, 樊恒輝, 高建恩 申請(qǐng)人:西北農(nóng)林科技大學(xué)