浅析土壤固化剂在铁路路基处理中的应用

程素丽

（山西工程职业学院，山西 太原 030013）

0 引言

在我国的铁路施工工程中，路基建设所采用的材料大多沿用传统施工中所使用的石灰、混凝土、矿渣以及砂石的混合物进行施工，为了突破传统施工中材料使用的诸多限制，部分工程通过使用土壤固化剂来满足铁路施工对材料性能的需求。土壤固化剂是一种经济实用的新型建筑材料，其不仅具有较为良好的施工性能，同时该材料的使用同样也能够满足绿色施工的需求，因此，土壤固化剂在国内的铁路道路施工中备受关注，广为应用。

1 土壤固化剂的作用原理及优势

1.1 土壤固化剂的使用性能

在铁路工程的施工过程中，路段内的土壤是施工建设最重要的组成部分，并且是铁路路基及路床等建设的基础条件。但在实际的建设过程中，由于不同地区的土壤具有不同的特性，所以施工过程也会受到地区内土壤特性的影响。比如，在一些气候湿润的地区，其土壤的水分含量较高，而在这一类地区建设铁路工程，铁路路基必然会受到土壤中水分的侵蚀，时间久了，铁路路基的混凝土容易出现开裂以及凹陷等现象，继而使得铁路的路基结构受到破坏。为了解决当前铁路施工建设中的这一问题，施工人员往往会采用土壤固化剂，来解决混凝土与混凝土材料在铁路施工中的缺陷。从土壤固化剂的使用性能来看，土壤固化剂不仅具有和混凝土同样的本质性能，即能够使土壤固结，同时，还能够进一步提高凝固后的土壤强度，且由于固化剂与建设材料混合在凝固后很少出现微孔的现象，所以即使当地土壤水分含量多，以土壤固化剂为材料而建设的工程结构也不会受到水的侵蚀与影响，并且能够大大地提高铁路道路路基的使用寿命，并且降低后期道路的维护频率。

1.2 土壤固化剂施工与传统施工的差异表现

相比传统的铁路路基施工方案，固化剂施工方案具有更加显著的使用特征。首先，从使用结构上来看，传统的铁路道路路基本体由多层组成，表层为不同材料筑成的路基面，下面是具有不同厚度的碎石层以及砂石层，最后便是施工前期经过调整的土层。而固化剂施工方案的结构差异则表现在不同路层的组合以及结构当中，比如，常见的以土壤固化剂施工方案为主的铁路路基分为三层，并且运用土壤固化剂结合其他材料的混合土层代替传统铁路路基当中的碎石层。这种结构具有十分突出的应用优势，固化土层能够直接作用下层的素土层，同样也能够对上层路面起到支撑的作用，且由于中间层的厚度增加，所以铁路路基的抗压能力能够得到进一步提高，并且整体路段不易出现塌陷现象。从中可以看出，尽管土壤固化剂施工方案当中的路基下土层数相较于传统施工方案较少，但其总体强度却高于传统施工方案的路基强度，并且还能够大幅度减少传统施工方案当中细砂石以及碎石材料的使用，减少材料成本的耗费。

1.3 不同土壤固化剂类型的作用优势表现

从土壤固化剂的成分构成角度来看，不同成分构成的土壤固化剂具有不同的使用性能以及特征，这使施工中对土壤固化剂的使用具有可选择性，施工人员可以根据施工工作的实际需求来选择土壤固化剂的种类。例如，在部分干旱的地区内，当地土壤因气候环境的干旱而产生一种亲水性，并且内部常以疏松多孔的状态为主，且在降水的过程中，此类性质的土壤极其容易出现内陷的现象。这样，地区内降水便会对当地的土壤状态造成影响，继而阻碍铁路路基的建设以及后期维护。针对这一类型的问题，EN—1类型的土壤固化剂十分适用于该地区的铁路路基施工中，其原因在于这一类型的土壤固化剂内部具有酸基化合物，并且具有高沸点以及高密度的物理特性，这种固化剂材料与路基材料当中的石灰以及煤灰等进行结合，能够有效地使材料形成沉积岩状的板块，从而使土壤的密度得到进一步提高，这样，该地区土壤的亲水性就会转变为疏水性的特征，从而使在当地路段的铁路路基建设中，土壤的承载能力能够适应路基建设的标准要求。而在当前土壤固化剂的研究中，仍然存在更多不同性能的土壤固化剂，其不同的作用原理能够适应大多数铁路路基施工的实际需求，并且能够有效地提高铁路路基的建设质量。

2 土壤固化剂在铁路道路施工中的实际应用

2.1 土壤固化剂在水泥固化施工中的应用

在铁路的路基施工中，为了进一步优化水泥路基建设的质量，并且提高路基的抗压强度，施工人员往往会在水泥固化施工技术的应用过程中，使用土壤固化剂。而在具体的施工过程中，施工人员首先需要结合施工规划中对土方量的应用需求，将土方填入施工路段的路床范围之内。之后，施工人员需要采用压机来将土方路床压平，比如运用人工配合推土机减少铁路路床内的土壤间隙，从而为后续土壤固化剂的使用奠定基础。而在使用土壤固化剂的过程中，工作人员首先需要对铁路路床范围内具有代表性的施工点进行测试，测试的内容主要以路段土壤的含水量为主，以此来推算出后续作业中的补水总量，这样，工作人员能够将推算完成的补水量以及土壤固化剂的使用量进行统计与核算，继而在实际施工的过程中，将所需的补水量与固化剂一同搅拌，按照施工路段的实际范围进行铺匀。且从一般的工程应用情况来看，固化剂与补水溶液的平铺应当使用具有压力式的洒水车来进行工作，并且为了优化固化剂的使用效果，施工中往往会将固化剂与水溶液平铺2～3次，直至路床的固化层成型之后便可以开始封层。这样，铁路路床的初步固化工作便能够顺利完成，而这也为后期的路基建设工作奠定了基础。

2.2 不同路段内土壤固化剂的应用

为了优化土壤固化剂在铁路施工建设当中的应用效果，施工人员会对施工的实情进行详细的分析，并且提前规划对土壤固化剂的使用，确保不同路段内的土壤固化剂能够发挥出最佳的应用效果。例如，在某地区的穿山铁路施工过程中，为了建设山内隧道的铁路路基，并使隧道内的路基能够保持与其他路基具有相同的应用强度，施工人员通过对当地山洞隧道的地理条件进行分析，得出路基建设中土壤固化剂的最佳使用量，以及路基固化层的最佳位置与厚度。而在实际的过程中，隧道外的路基下地层运用煤灰材料进行压实，并且在素土层之上使用适量的土壤固化剂，待到土壤固化剂完全作用之后，施工人员再对其他的土层进行建设。而在隧道内的路基下地层建设当中，施工人员考虑到隧道内的环境相较于外界更加潮湿，所以对路基下的固化层位置进行了适当的调整，并通过运用固化层来阻挡潮气与湿气对混凝土层的侵蚀，这样，隧道内外的铁路道路基层不仅能够保持相同的运行强度，同样还能够在后期正式投入使用的过程中，适应不同路段内的环境条件，极大地提高了穿山铁路路段的强度以及使用寿命。

2.3 固化土混合料的应用配比设计

在应用土壤固化剂进行铁路路基的施工过程中，施工人员必须要对现场的实际情况，包括环境以及地理条件，来对固化土混合料中各种材料的应用配比进行设计，从而使土壤固化剂的使用能够满足无侧限抗压强度的标准要求。而在实际的施工过程中，较为常见的固化土混合料应用配比为不同原材料与固化剂的混合，比如硅酸盐水泥、煤矸石以及黏土等材料，而在配比的具体应用过程中，不同种类的材料以及材料的使用量，都会影响路基下层的凝固速度。比如，常规的硅酸盐水泥的初始凝固时间大约在3～5h之间，而在具体的施工过程中，施工人员会严格地观察硅酸盐混凝土的凝固状态，进而施以土壤固化剂进行加固，而针对这一类型的硅酸盐混凝土，土壤固化剂的应用也会选择固化作用快、强度高的固化剂类型，这样，土壤固化剂的应用就能够使铁路路基的抗压强度提高40%。所以，在土壤固化剂的具体应用过程中，不同固化剂的选择与原材料的搭配，能够起到不一样的作用效果，而这也会成为土壤固化施工研究的切入点。

3 土壤固化剂的应用案例与分析

在建造某铁路某段路段的工程中，施工人员提前对路段的延伸方向以及具体范围进行了考察，并且初步拟定运用固化土基层以及煤矸石层来建设铁路路基。

3.1 前期准备与试验观察

为了选择适合该地段铁路路基建设的土壤固化剂，施工人员通过运用试验以及模拟的方法，来进一步探究使用土壤固化剂的固化土层的最佳含水率以及固化剂使用量，且由于试验当中的固化土基层的混合料成分，以及底基层的混合料成分主要以素土以及混凝土的混合料为主，所以土壤固化剂的使用量以及使用类型成为唯一需要考究的准备工作要点。在完成试验与准备工作之后，施工人员通过结合施工路段内混合料底层的含水率数据以及干密度数据，总结出有关固化剂的使用方法，并且规划固化剂的混合采用水泥外掺的方式进行混合搅拌。

3.2 具体施工应用

为了尽可能减少固化土层中对材料的耗费，施工人员将整体施工路段分为三种类型，并且采用不同的铁路路基建设方式。首先，在深度较低的铁路路基建设当中，施工人员在铁路路床压实之后，采用深度为200mm的煤矸石层进行填充，并且将固化土的路基层设置在该土层的上方，再用较薄的碎石层进行最后的填充，完成基础的路基建设。而在深度正常的铁路路段路基建设当中，为了进一步提高路基的稳定程度，施工人员将固化土基层的厚度提高5cm，并且将煤矸石层替换为固化的土底基层，使相邻的固化土层能够起到相互支撑的作用。而在深度较高的路段路基施工中，为了在保持路基强度的基础上，提高该路段的耐侵蚀能力，施工人员通过抬高路段内路床高度，并且将固化土层以及固化土基层内部的固化剂混合量分别控制在0.19%和0.14%的标准之内，使该路段各阶段基层强度能够与其他路段相互协调。

3.3 采用土壤固化剂土层的养护工作

为了保障在后续的铁路施工过程中，铁路路基内部的固化土层不会出现异常状况，施工人员对使用土壤固化剂的基层进行养护工作。首先，由于路段内的固化土基层在混料之后便直接完成成型，所以，针对这一类路段所采取的养护措施为持续一周的养护，并且分为标准养护6d、水养1d。其次，混料4h之后成型的固化土基层的平均强度较低，所以在养护的过程中，施工人员采取时长7d的标准养护工作进行养护。从最终的养护效果来看，使用土壤固化剂进行建造的土层在养护前后具有明显的状态差异，并且整体的强度有所提高。

3.4 土壤固化剂应用分析

从该案例中对土壤固化剂的使用情况可以看出，土壤固化剂经过与原材料的混合、闷料以及养护等工作，最终形成多层铁路路基结构，并且铁路路基的应用强度十分可观，而这一优势为后续轨道的铺设以及道路表层的建设奠定了基础。从总体上来看，土壤固化剂的使用成功地将铁路路基建设的质量与效果进行了提高，并且强化了铁路路基的使用性能，具有十分明显的应用价值。

4 在路基建设中应用土壤固化剂的注意事项

4.1 明确土壤固化剂的各项施工数据

在铁路施工建设中，施工人员在运用土壤固化剂之前，必须明确各项有关土壤固化剂应用的数据，其中包括：使用土壤固化剂地层的纵横断面标高、土壤固化剂的掺杂量、土壤固化剂与原材料的配比成分等。而在具体的施工过程中，施工人员可以采用测量放线的调研方式，来对施工内的铁路路段进行数据采集与分析，进而通过放置水准测量线，来初步规划地基各层的横断面标高数据，最终合理地调整路基下固化土层的高度数据与位置。而在考虑土壤固化剂的使用参数过程中，施工人员必须要着重考虑施工环境以及土壤的成分，进而再对土壤固化剂的类型进行科学合理的选择，提高该材料在施工过程中的适用性。比如，在配比固化剂的过程中，施工人员应当结合当地气候以及施工路段内的土质，来将与固化剂配比的补水总量控制在最佳含水率2%的状态之间，并且在建造固化土层的过程中，施工人员可以将土层分两次建造完成，从而提高固化剂的作用速度。

4.2 土壤固化剂使用后的土层碾压整形

在完成对固化剂土层的建设之后，施工人员需要结合路段内的宽距、土层的厚度以及结构等信息数据，选择适合路宽以及机轮距相协调的压路机械，来进行土层的碾压整形。且在进行压实作业的过程中，工作人员应当适当调整速度，从而让土壤固化剂能够充分地与土层材料发生作用，减少铁路路基内部的间隙，并且采用纵向进退式的碾压方式，防止路基表面出现松散推移的现象。从总体上来看，对土壤固化层压实工作的注意事项，主要围绕土层状态、土壤固化剂反应作用等内容来展开，施工人员应当妥善运用碾压整形，进一步优化土壤固化剂的应用效果。

4.3 土壤固化剂应用后的养护注意事项

从大多数铁路路基施工的养护现象来看，针对土壤固化剂应用后的养护工作应当控制在一周以上，而在养护的过程中，施工人员应当注意以下几点注意事项：（1）为了防止土壤固化剂应用效果不充分，施工人员应当时刻保持固化层的湿润，并且做好洒水养生。（2）为了降低外部环境因素对土壤固化剂应用后所产生的影响，施工人员应当采用封层的方式，来对采用固化剂的固化层进行密闭养护。而常见的密闭养护方式有：塑料薄膜养生、铺土养生等。（3）施工人员应当结合实际情况来进行思考，并且促进固化层内部的土壤固化剂能够在养生工作的作用下，使内部凝固效果得到进一步的优化。

5 结束语

总的来说，从现有土壤固化剂的施工使用案例来看，土壤固化剂具有十分优良的施工使用性能，运用土壤固化剂来建设铁路道路路基，不仅能够有效地提高建设铁路道路路基的坚固程度、抗侵蚀程度，还能够有效地减少施工中对其他材料的不必要浪费。因此，着重发挥土壤固化剂在铁路道路施工工程中的应用优势，是优化当前中国铁路工程建设效果的重要途径，同样也是促进建筑施工绿色化的必然要素。