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高性能土壤固化剂在水利工程中的应用

[日期:2013-4-21 21:02:49] ]
 高性能土壤固化剂在水利工程中的应用
谢驰
(广东省源天工程公司 广东广州 510000)
摘要:在水工建筑工程中,会遇到多种不同土质,给施工带来不小的困难,高性能土壤固化剂是近年来国内土木工程领域普遍关注的新型土体加固材料,由于土壤固化剂适用范围广、性能稳定、价格低廉、施工及维修方便,非常适合目前国内市场的需要。除了在交通道路、环保工程、水土保持等领域有广泛的应用外,土壤固化剂还可大量用于水利工程中的护坡、防渗、起到防洪消险、节水灌溉等作用。
关键词:土壤固化剂;水利工程;应用
在传统的水利工程中,堤防的加固都是用加高、加宽的方法,来达到工程施工的要求,对于透水堤基采用各种截渗措施,以截断或延长渗径。但是堤坡、堤脚的防护加固因造价较高,地方上难以承受。土壤固化剂因其可以就地取材、材料价廉且有足够的抗压、抗渗、抗冲、抗冻等特性,有希望代替块石、混凝土板成为护坡、护脚的另一种实用材料。对于需加固的土壤,根据土壤的物理和化学性质,只需掺入一定量的固化剂,经拌匀、压实处理,即可达到需要的性能指标。
一. 高性能土壤固化剂的特点
高性能土壤固化剂具有很多特点和优点,这也是为什么会备受推崇的原因,它是路用技术指标优良、工程造价低、施工方便、缩短工期,尤其是有利于生态环境保护。采用土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、砾石等传统筑路材料,节省资源、能源,节约土地,保护植被,大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量,有利于生态环境保护,经济、环境效益特别明显,是公路工程可持续发展的创新型交通技术之一。由于它比传统的水泥、石灰等土壤固化材料具有更好的性能和经济、环境效益。还能解决水泥、石灰、粉煤灰等胶凝材料在土壤加固时难以解决的一些特殊问题,具有独特的土壤固化效果和广泛的实用性,已经被广泛应用于公路的基层及底基层、水利护坡等工程建设当中。
二.土壤固化剂的固化原理
土壤固化剂与土壤混合后通过一系列物理化学反应来改变土壤的工程性质,能将土壤中大量的自由水以结晶水的形式固定下来,使得土壤胶团表面电流降低,胶团所吸附的双电层减薄,电解质浓度增强,颗粒趋于凝聚,体积膨胀而进一步填充土壤孔隙,在压实功的作用下,使固化土易于压实和稳定,从而形成整体结构,并达到常规所不能达到的压密度。经过土壤固化剂处理过的土壤,其强度、密实度、回弹模量、弯沉值、CBR、剪切强度等性能都得到了很大的提高,从而延长了道路的使用寿命,节省了工程维修成本,经济环境效益俱佳。
三、土壤固化剂的多重优势
对于需加固的土壤,根据土壤的物理和化学性质,只需掺入一定量的固化剂,经拌匀、压实处理,即可达到需要的性能指标。其特点是路用技术指标优良、工程造价低、施工方便、缩短工期,尤其是有利于生态环境保护。采用土壤固化剂可以替代大量的石灰、水泥、粉煤灰、碎石、砾石等传统筑路材料,节省资源、能源,节约土地,保护植被,大幅度减少二氧化碳等温室气体的排放量,有利于生态环境保护,经济、环境效益特别明显,是公路工程可持续发展的创新型交通技术之一。由于它比传统的水泥、石灰等土壤固化材料具有更好的性能和经济、环境效益。
1.万能兼容。土壤的分析、实验是固化剂在应用中的繁杂前期,实验配比时间长,耽误工期影响施工,无论是粘土还是沙土、含高盐量还是有机质的土壤均能兼容,处理效果十分显著,是传统材料不能比的。
2.远超国标。经过无数次专家试验和施工检测证明无侧限抗压强度、干密度、弯沉等各项指标远远超过国家标准。
3.高斥水性。攻克了“防水、防翻浆’遂:一固化剂真正的核心技术,这是大多数固化剂无法逾越的瓶颈,从而有效解决了基层因水浸泡下沉开裂的问题
4.节约工期。高性能的固化剂使原来的施工周期轻轻松松缩短3~7天,有条件的地方碾压完毕即可正常通车。
5.节约成本。节约大量外来路料的材料费、运杂费和施工、维护劳力费,可降低综合成本40~50%。
6.施工简单。只要经过简单培训,应用传统的道路设计标准、简单的的施工流程、排水方式和施工方法即可。
7.就地取材。由于万能兼容的特点土壤是就地取材,从而大大降低了工程造价。
8.防热抗冻。优良的性能不受热、霜冻或潮气影响,抗冻能力极强,从而减少路面因低温缩裂、高温膨胀而损坏的现象。
9.节能环保。传统筑路材料开采破坏植被,污染环境。尤其是石灰,水泥生产中要消耗大量的煤炭资源并释放大量的二氧化碳温室气体,加剧了全球温室效应。该技术减少了这些传统胶结材料的使用量,有利于节省资源和能源,有利于生态环境的保护。挖河采沙、炸山碎石会破坏自然,污染环境,采用本项技术以广泛分布随处可取的土壤替代砂石料,有利于公路的可持续发展,符合我国建设资源节约型、环境友好型社会的要求。
10.具有广泛的实用性。由于它比传统的水泥、石灰等土壤胶结材料具有更好的性能和经济、环境效益,还能解决水泥、石灰、粉煤灰等胶结材料在土壤加固时难以解决的一些特殊问题,具有独特的土壤固化效果和广泛的实用性,已经被广泛应用于公路的基层及底基层、建筑地基的处理等领域。
四.在堤防加固工程中的应用方法
1.堤面道路
将土壤固化剂用于道路路基或路面,在国内外已有较为成熟的应用经验。固化堤面不仅可以方便交通和汛期抢险,而且可以防止雨水在堤顶渗透给大堤造成的破坏。
2.护坡
护坡的主要作用是防止波浪对堤身的破坏,造成护坡破坏的主要原因有(1)护面材料的重量不足或厚度不够,不能阻止破碎波射流的冲击和坡面波动水流的冲刷,以及内压力的浮托作用;(2)坡面的保护范围不够,在边界处土料遭到冲蚀,以至于损及护面层本身;(3)堤身压实质量差,产生不均匀沉陷,引起护坡面板塌陷倾毁。在波浪较小地区,一般采用干砌石护坡;在波浪较大地区,多采用浆砌石护坡或预制的钢筋混凝土板铺砌;在护坡工程中采用土壤固化剂固化当地的土壤或天然砂砾石料,可以根据不同工况的需要制作护坡,从而达到防冲防浪的目的。制作护坡前,应进行坡面压实,斜坡压实可采用斜坡振动碾压实,也可采用电动打夯机夯实。坡面压实前应清除原坡面杂草、根系和表面腐植土层,测定原始干密度、含水量,作为护坡加固的参考依据。
3.护脚
护脚的作用是为了支撑护面结构,防止波浪淘刷堤脚,最简单的护脚方式是在坡趾处设置抛石支撑棱体,为防止波浪淘刷抛石底部的土体,影响抛石体的稳定性,应在抛石底部设置反滤层。
五、总结
水利工程总会受到多种自然条件的影响其中就包括土质,造成的工作状态也复杂复杂,因此工程技术人员应有忧患意识,在设计和施工等主要环节,严格把好质量关。土壤固化剂作为一种新型的堤防加固材料,尚没有形成统一的行业规范,土壤固化剂在水利工程施工中应用及质量检验和控制方法,目前也没有统一的标准,因此采用土壤固化剂固化砂卵石料。

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