生物酶土壤固化筑路技术应用研究设计与施工指南.docx
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生物酶土壤固化筑路技术应用研究设计与施工指南
生物酶土壤固化筑路技术应用研究
设计与施工指南
课题主持单位：
课题承担单位：
附件A：
《泰然酶液态土壤固化剂行业标准》TZ-AASH/96
1总则
1.0.1为统一泰然生物酶固化泥土技术，修建路面基层与底基层的设计与施工，保证泰然生物酶固化泥土技术所修建的路面基层与底基层的工程质量，制定本指南。
1.0.2本指南适用于各种新建与改建城市道路、县乡道路、通村公路、村内公路路网道路的泰然生物酶固化泥土技术类路面基层与底基层的设计、施工及验收。
1.0.3泰然生物酶固化泥土类路面基层与底基层的设计与施工等，除应符合本指南外，尚应符合国家现行的柔性路面基层、底基层的有关标准、规范的规定。
2泰然生物酶固化结构层原材料的选择与技术要求
2.1泰然生物酶土壤固化剂
2.1.1泰然生物酶土壤固化剂，是液态土壤固化剂，其属于通过生物酶催化作用，改善泥土材料工程性能的催化型土壤固化剂。
2.1.2泰然酶材料按不同用途和性能侧重，有5X型TerraZyme泰然酶、11X型TerraZyme泰然酶、裸用路面防尘剂三种。
2.1.3泰然酶土壤固化剂各材料的技术性能与指标，应符合美现行《泰然酶液态土壤固化剂行业标准》TZ-AASH/96的规定。
（见附件A）
2.2土
2.2.1基本要求：
凡是泥土或土的细粒部分，只要土质分类属于高、中、低液限粘土和粘质粉土的范围，均为技术上泰然酶的可作用泥土。
都可用作固化层混合料的基料。
2.2.2土中石料的最大粒径，不宜超过固化层设计厚度的60%，其中大于100mm粒径的石料，摊铺时应埋在最底部。
2.2.3基层和底基层用土，土中石料成分的压碎值不能大于30%。
2.2.4土中的有机质含量（重量比）不宜超过10%。
2.2.5酸、碱质泥土，须按2.1.3附件中规定的试件试验方法，进行试件性能改善试验。
达到2.1.3中的试件性能改善要求，方可使用。
2.2.6土的检测方法，应符合国家现行标准《公路土工试验规程》（JTGE40-2007）的规定。
2.3级配
2.3.1粗集料：
其中硬骨料的压碎值不能大于30%，包括含泥土、杂质（非有机杂质），硬骨料含量足够大的所有中粒、粗粒等集料。
2.3.2细集料：
其中硬骨料的压碎值不能大于30%，包括含泥土、杂质（非有机杂质），硬骨料含量足够大的所有细粒、砂粒、粉粒、石粉等集料。
2.4水
凡人和牲畜的饮用水均可使用。
2.5土性调整材料
2.5.1消石灰：
调整泥土液限和塑性指数，辅助增加强度。
其等级应符合现行行业标准《建筑消石灰粉》（JC/T481-92）中的规定。
2.5.2表面活性剂：
改善泥土亲、疏水性能的添加剂，其技术指标尊其标准。
3泰然生物酶固化结构层混合料的组成与配合比设计
3.1一般规定
3.1.1泰然酶技术对原材料的选择，往往比传统技术更加宽泛。
所以，面对众多选择，设计不同原材料的配合比，也更加灵活。
配合比设计的目的，是在满足泰然酶技术要求的诸多原材料中，在兼顾质量性能、建设成本、取用方便、环境保护、减少可使用土地占用增加可使用的土地面积等综合因素的前提下，获取最佳的综合建设效果的原材料配合比。
3.1.2混合料配合比应采用质量比。
3.1.3混合料配合比设计的骨料要求与最佳标准配合比的精度要求，应根据需要的强度标准确定。
3.1.4混合料中各原料、集料的试验方法可按现行行业标准《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057-94）进行。
3.2原材料的试验
3.2.1对各原料、集料，应取代表性试样，进行如下试验：
1、颗粒分析试验；
2、界限含水率试验；
3、有机质含量试验；
4、骨料的压碎值试验；
5、泥土的酸碱度试验。
3.2.2对于石灰，宜测定有效钙和氧化镁的含量。
3.2.3对于表面活性剂，宜测定其有效活性物的含量。
3.3混合料的配合比设计
3.3.1泰然酶固化路面基层和底基层，应满足道路实际使用需要的强度和稳定性要求。
混合料强度要均匀一致。
3.3.2是否采用泰然酶固化路面基层和底基层，应进行技术经济比较，以选择确定建设方案。
3.3.3首先确定泰然酶固化土的基础配方，我们已经编制为自动计算的电子表格，这样可极大地提高配方工作的效率并确保其计算的准确（见附件B）。
再根据下列各原则调整基础配方。
1、泰然酶作用适宜性原则：
基础配方通过软件自动计算后，如果混合料的塑性指数在8%～18%范围内，则为理想的数据范围。
否则必须进行如下调整：
当塑性指数小于8%时，则材料中某成分中的土为粉土或0.5mm以下细沙的含量比较高，不适合泰然酶作用，要进行配方调整，增加粘土的成分。
当塑性指数大于18%时，则相反可增加0.5mm以下细沙的含量进行调整，如差距比较大，则要使用消石灰调整。
若要修建不罩面层的裸用道路，则塑性指数的调整范围须控制在11%～13.5%的范围。
2、强度配方原则：
混合料的基础配方所获得的级配值为下表：
表3.3.1基础配方级配
>.5"Gravel
>12.5mm
23%
>#4MedGravel
>4.75mm
20%
>#10SmGravel
>2.0mm
17%
>#40Sand
>0.475mm
16%
>#100Sand
>0.15mm
<#200Silt/Clay
<0.075mm
24%
通常我们先仅用廉价的就地取用之材，配合出与上表相近的级配，然后评价配方的CBR值。
若达到设计的要求，则宜无须另购进和运输商品级配材料。
如其评价的CBR值，未达到设计要求，则应另购进和运输，获得高质量的商品级配材料，对配方进行调整，增加配方混合料的承载强度。
另外，还可以通过添加石灰，同时达到调整塑性指数和增加强度的效果，但要保证调整后塑性指数不小于5%。
3、抗渗性原则：
防止水渗透，保护最怕水侵害的素土路床，是泰然酶筑路技术的特点和优势。
在加强配方混合料的承载强度的同时，还要兼顾其有足够粘土细料填塞缝隙以防止水的渗透，达到设计要求的渗透率。
配方混合料渗透系数的设计数据的确定，可根据当地的气象信息资料设定。
检测时先用轮碾仪制作试样，然后每天轮碾1小时，7天后检测。
若水渗透率过高，则应适当增加粘土的含量，降低水渗透率。
4、经济性原则：
通过调整满足上述条件的配方，寻求最佳成本的配合比。
然后和传统的施工技术进行经济性比较，判断它们之间的性、价比优劣。
以确定采用何种修建技术。
相比传统方法，泰然酶配方，更需要对信息的广泛把握和综合。
3.3.4对使用配方基础数据的检测与收集：
这些数据将是我们获得重要的施工参数和进行质量检测的理论依据。
1、配方混合料的最大干密度和最佳含水量。
2、场地拌和情况下，配方混合料的压实系数。
3、97%密实度下配方混合料的CBR值。
4、97%密实度下配方混合料的渗透系数。
5、97%密实度下配方混合料的动力触探值。
其中，前三项是必测数据。
3.3.511X泰然酶对完成配合比的混合料处理量，即泰然酶用量：
11X泰然酶能够处理混合料的紧方体积量，与混合料的塑性指数及其0.075mm孔径通过率，有下图所示的关系。
我们按下图3.3.1确定泰然酶的用量。
图3.3.1泰然酶用量设计图
3.3.6泰然酶溶液的浓度，即水的使用量：
泰然酶技术施工中，水的使用量，通常由混合料的现场干湿度确定，理想状态是掺拌泰然酶溶液后混合料达到最佳含水量。
但为保证泰然酶的掺拌均匀，用水量必须大于混合料干重的1%。
若混合料的天然含水量比较高，可掺拌适量的石灰，但须兼顾其对混合料塑性指数的影响，不应使混合料塑性指数小于5%。
正常情况下，每升11X泰然酶浓液的配水量按下式计算：
r=1/δ（ωop-ω）αm0×1000
式中：
δ——自3.3.1图表查算的每升11X泰然酶浓液对配方混合料的体积处理量（m3/L）
ωop——混合料体的最佳含水量（%）；
ω——混合料体的天然含水量（%）；
α——压实系数；
m0——混合料体的最大容重（t/m3）；
r——每升11X泰然酶浓液的配水量（kg）。
4泰然酶固化路面基层与底基层的结构设计
4.0.1泰然酶固化路面基层与底基层结构的设计，应符合现行行业标准《城市道路设计规范》（CJJ37-90）的有关规定。
4.0.2泰然酶固化路面基层与底基层为柔性路面基层与底基层的技术范畴，其相关设计参数应结合各地实际情况进行测定，可按现行行业标准《柔性路面设计参数测定方法标准》（CJJ/T59-94）进行。
4.0.3道路最大载重小于15吨标准车载时，可采用厚度不小于15cm的单层式结构。
小于30吨标准车载时，可采用厚度不小于25cm的单层式结构。
大于30吨标准车载时，应结合各地实际情况，采用路面基层与底基层的双层式结构。
4.0.4路面基层与底基层之间不得有素土夹层。
各结构层的回弹模量，宜自上而下递减。
4.0.5为确保泰然酶固化层碾压密实，路基床应配合设计为倒横坡结构，并于适当距离，设置排水开槽；底基层应设计为平表面结构；基层为正常横坡设计。
如下图示：
横坡中线不偏移，基层顶横坡为圆滑双曲线。
4.0.6沥青面层与泰然酶固化基层间，应结合紧密牢固，并应喷洒透层沥青，其用量宜为：
0.8～1kg/m2。
4.0.7常用泰然酶固化路面基层、底基层结构组合，宜符合下列图示规定，并应经论证后使用。
表4.1泰然酶固化路面基层、底基层结构组合
路面结构组合
主
干
路
次
干
路
载重及流量等要求高
载重及流量等要求一般
支路及重点农村公路
等外及普通农村公路
分步投资建设
一次投资建设
5泰然生物酶固化路面基层与底基层的质量控制和施工
5.1质量控制及原理
5.1.1总原则：
泰然生物酶固化路面基层与底基层的施工质量控制，既是遵从道路建设相关规范的要求，达到合格的稳定结构和力学应力结构，同时还被赋予达到泥土中活性成分与泰然酶发生化学反应，有效改善泥土工程性能的重要任务。
因此，其关键质量控制指标——物料的均匀拌和、压实度，是必须达到的指标。
5.1.2原理：
物质间发生化学反应，须经过原子间电子的得失或分、共轨等变化。
发生这样变化的条件，是参与化学反应的物质分子间存在足够的有效碰撞，就是微观单位体积范围内，参与化学反应的物质分子有足够的数量或浓度。
而在宏观上，对施工质量的要求，就是达到足够的均匀拌和程度与压实度。
5.1.3泰然酶基层、底基层施工的环境条件：
根据上述要求，正常情况下（非软基处理）对泰然酶基层、底基层施工的环境条件要求为：
1、关于压实度的保障：
A、路基床的强度应达到密实度90%以上，回弹弯沉应小于300（0.01mm）。
才能为上层的压实操作提供强度足够的作业面。
（软基处理也是需要多层结构，使强度逐步增加，而达到要求。
）
B、满足条件的下层结构，应比上层结构两边各超宽30cm以上，并需要培土达到与上层结构相同的高程。
使压路机有充分的操作位置，确保上层结构可得到全面的压实。
（对狭窄的道路，必要时可水沟填土，压实操作完成后再反挖水沟。
）所以，泰然酶道路的主行车面，至少要窄于施工范围宽度1m。
C、路基床表面应平整、清洁。
工作范围内无有机杂质、明显空洞等缺陷。
2、关于拌和均匀性的保障：
A、路拌设备宜按顺序优选路拌机、翻耕犁、铧犁、旋耕机。
人工路拌每次都须铲达物料底部，不可漏拌。
B、场拌设备宜按顺序优选强力搅拌机、装载机、挖掘机。
其中强力搅拌机的有效搅拌时间，每釜不少于80秒。
装载机、挖掘机搅拌，每单个操作须做到至少整堆翻移1次，并须闷料12小时以上。
5.2路拌法施工
5.2.1路拌法施工的工艺流程参见附件C。
5.2.2层铺材料：
1、层铺材料应先铺泥土，再铺级配。
2、经干拌、两次湿拌和、平整后，每层总摊铺厚度最大值不应大于30cm。
否则应分次摊铺、压实。
3、摊铺材料中应不含杂质和粒径大于单层厚度60%的级配材料。
若拌和时大粒径材料被翻在表面，应挖埋于底部。
5.2.3拌和：
1、机械两次拌和应有重叠，不使漏拌。
每个拌和工序段后要达到土色均匀一致。
2、干拌和充分后，再湿拌和。
路拌法的最小水用量为处理料干重的1%。
3、湿拌和过程中应随时注意检测含水量，确保碾压时的湿度符合要求。
采用加石灰的方法收干水分时，应在塑性指数允许的范围内。
4、拌和应控制深度，不得漏拌和破坏下层。
基层和底基层施工时，底基层应拉毛，深度以1cm为宜。
基层和底基层间不得留有未拌和的素土夹层。
5.2.4整型：
1、拌和后立即进行初步整型，满足平直段和转弯段的横坡设计要求。
2、初步整型后采用履带机械排碾或压路机初碾，再精确整形。
3、整型过程中，严禁任何车辆通行，并人工配合消除局部物料离析。
5.2.5碾压成型：
1、整型后应在最佳含水量±2%范围内进行碾压。
表面含水量不足，应洒水补充，出现“弹簧、松散、起皮”等现象，应及时采取处理措施。
2、碾压时纵向重叠部分应超过1/2轮宽，后轮应超过两段接缝处。
两段接缝要预留5～8米不碾压，进行搭接拌和后再碾压。
“调头”处按相关规范处理。
3、碾压结束前，可再仔细找补整型。
4、压实度须达到设计要求。
5.3场拌法施工
5.3.1场拌法施工的工艺流程参见附件D。
5.3.2拌和：
1、搅拌机应选用强制式，不得选自落式。
2、配料不得与配方误差超过5%。
3、强制式搅拌机搅拌的最小加水量，为处理混合料干重的0.8%以上。
挖掘机、装载机搅拌的最小加水量，为处理混合料干重的1%以上，且泰然酶溶液要分两次加入，即一次干拌和，两次湿拌和。
4、搅拌有效时间应充分，使泰然酶与泥土有充分、均匀的接触，这是泰然酶发生化学作用，达到施工要求的必要条件。
如有坚硬泥土料，则搅拌时间根据情况延长。
5、挖掘机、装载机搅拌过程为：
A、生料制备：
按配方取泥土、级配等材料，按机械能力，分次均匀翻拌和后，集成大堆。
即为干拌和。
B、熟料制备：
按机械能力取一定量的熟料，开始拌和。
其过程为：
成堆、摊平成厚度小于80cm的平堆、人工均匀洒布总量1/2的泰然酶溶液、再成堆、翻拌；再重复上述操作一遍；即两次湿拌。
最后入大堆闷料。
6、挖掘机、装载机搅拌的全过程，宜达到4～5次料堆整体翻移，闷料时间要充分，并在120小时以内完成压实操作。
必要情况下，还应用人工辅助破碎20cm以上的泥土块。
如有坚硬泥土料，宜闷料后增加一次翻拌。
7、闷料堆应准备覆盖物，地面隔、排水等防雨措施。
8、强制式搅拌机拌和的物料，可立即用于摊铺。
5.3.3摊铺：
1、摊铺工序可选用机械或人工。
机械宜顺序优选摊铺机、平地机、推土机、挖掘机装载机等。
2、摊铺作业面应清洁、坚固，干燥表面宜洒水润湿；含水量过高表面，应先晒干后，再作业。
3、应设专人消除物料离析等不良现象。
5.3.4整型、碾压、成型：
物料摊铺完毕后的整型、碾压、成型各工序应符合本规程5.2.4、5.2.5中之规定。
5.4施工组织与作业段划分
5.4.1泰然酶路面基层底基层施工时，应采用流水作业法，使各工序紧密衔接。
5.4.2每一流水作业段的长度宜为50m～250m。
应经技术经济分析后，合理确定。
并综合考虑下列因素：
1、施工机械、运输车辆的效率及数量。
2、操作的熟练程度。
3、施工季节和气候条件。
4、作业段宽度。
6泰然生物酶类道路的养生与维护、维修
6.1养生原理及方法
6.1.1养生原理：
泰然生物酶类道路的养生规律，与泰然酶固化配方料自身在理化特性上达成其相关力学性能的重要操作指标——密实度，息息相关。
这其中有两个方面的含义：
1、固化料配方中主料之一是土，土的压实操作与含水量相关，因此受天气、挥发量、摊铺待压时间、料层上下部分含水等情况影响。
第一次压实中，难免存在局部缺陷。
2、土在泰然酶作用下，将发生生化反应，该反应与传统的酸、碱、盐反应比，速度较慢，第一次压实是在这种生化反应进行得很不充分时完成的，而随着生化反应的进行，也为进一步压实——养生，创造了条件。
使泰然酶固化层的力学性能，达到质的提升。
因此，学界也有将泰然酶的养生操作，尤其是主动养生操作，安排为必不可少的施工步骤。
6.1.2养生方法：
6.1.2.1主动养生：
亦为养生复碾压操作。
通常在第一次碾压三天后，全路段再透洒水或泰然酶1/2000浓度的稀释液（泥土为粘质土可洒水，泥土为粘质粉土则洒泰然酶稀液），待作业面含水率合适时，再进行碾压操作，使固化层的密实度、力学性能都达到更理想的水平，满足道路的设计要求。
6.1.2.2被动养生：
即在基层、底基层表面做了防护或在非雨天层表干燥的情况下，通过开放交通，由车辆运行提供的养生。
农村公路中，先修建裸用公路，经半年的通车运行，再施工路表层的方法，既为被动养生方法。
6.2维护、维修方法
6.2.1泰然酶道路通常宜每年全面维护一次。
主要工作就是清扫和疏通道路的排水；查找需要维修的局部，及时做维修计划安排。
6.2.2道路上的局部塌陷、坑槽，应该及时进行维修。
维修的一般步骤和方法，如下：
1、清理创伤面：
将创伤面上的垃圾、淤积物、破坏的路表材料清理干净。
2、用1/1000的泰然酶稀释溶液，充分浸润创伤面，并刨松8～10cm。
3、拌和足够的修补配方料。
4、待需处理面和修补配方料的含水率一致时，摊铺修补配方料，整理外形，并根据创伤面大小，使用合适的压实机具充分压实，必要时再进行养生。
5、修补面铺装路表材料。
6.2.3维修安排与组织：
应在天气晴好，气温满足要求的条件下进行。
为防止创伤面因不良天气条件导致病害加重，每处修补的全部操作，应安排在一天内完成。
7泰然生物酶类道路的质量要求与检查验收
7.1一般规定
7.1.1做好施工质量要求工作是确保施工质量，防止泰然酶路面基层和底基层出现缺陷，减少返工和材料浪费的重要措施。
包括材料的质量检验，铺筑试验路段（必要时做），施工过程的质量控制和工序的验收。
7.1.2施工中应建立健全工地试验、质量检查以及工序间交接验收的规章制度。
试验、检测、验收，应做到原始纪录齐全、数据准确和资料完整。
7.1.3施工单位应设有或依托有对所用材料进行各项室内试验的实验室，工地质量控制的检验设备和仪器。
7.1.4每道工序完成后，均应进行检查验收，合格后方可进行下道工序。
经检测不合格的，应进行翻修，达到合格要求。
7.2材料试验
7.2.1泰然酶基层和底基层的原材料，其试验项目和方法，应符合表7.2.1的规定：
表7.2.1原材料试验项目和方法
试验项目
材料名称
取样
仪器和试验方法
含水率
土、级配料
每次使用前测两个样品
烘干法、快速测定仪、酒精法
液、塑限
级配中0.5mm以下细粒、土
每种土使用前测两个样品，使用过程中每2000m2测两个样品
100g平衡锥测液限，搓条法测塑限
压碎值
沙砾、碎石等
每种土使用前测两个样品，使用过程中每2000m2测两个样品
——
PH值
——
——
——
有效钙和氧化镁
石灰
配方设计和建设使用时分别测两个样品。
以后每月测两个样品
——
颗粒分析
土、级配
每种土使用前测两个样品，使用中每2000m3测两个样品
筛分法（含土材料用湿筛分法）
有机质
土
对土有怀疑时做此试验
7.2.2对初步确定使用的基层、底基层配方混合料，按下表进行试验：
表7.2.2固化土混合料试验项目与方法
试验项目
仪器和试验方法
击实试验
标准击实仪
承载比（CBR）试验
路面材料强度仪或其它荷载装置
渗透试验
使用轮碾仪制备试件，每天轮碾1小时，7天后用渗透仪检测
7.3质量要求
7.3.1施工过程中的质量检查，包括外形尺寸的控制和检查，以及性能质量的控制和检查。
7.3.2外形尺寸的检测频率和质量标准应符合下表的规定：
表7.3.1外形尺寸的检测频率和质量标准
工程种类
项目
频度
质量标准
底基层
纵断高程（mm）
每20延米1点
+5，-15
厚度
（mm）
均值
单个值
每2000m26个点
-10
-25
宽度（mm）
每40延米1处
0以上
横坡度（%）
每100延米3处
±0.3
平整度（mm）
每200延米2处，每处连续30m（10尺）
15
基层
纵断高程（mm）
每20延米1点
+5，-10
厚度
（mm）
均值
单个值
每2000m26个点
-8
-10
宽度（mm）
每40延米1处
0以上
横坡度（%）
每100延米3处
±0.3
平整度（mm）
每200延米2处，每处连续30m（10尺）
10
7.3.3施工单位应进行质量控制。
质量控制的项目、频率和标准应符合下表的规定：
表7.3.2质量控制的项目、频率和标准
工程类别
项目
频度
标准
达不到要求时的处理措施
基层与底基层
含水量
据观察，异常时随时试验
最佳含水量-2%，+1%
过湿时晾晒，过干时调整酶溶液的浓度或补洒1：
1500泰然酶稀液
级配
据观察，异常时随时试验
在规定范围内
调查原材料，按需要修正现场配合比
均匀性
随时观察
整体颜色均匀，无物料离析
补充拌和，局部添加所缺集料
压实度
每一作业段或大于2000m，检测六次。
大于97%，或达到设计要求
继续碾压，养生碾压，更换含水量过高或材料不良的局部
动力触探
每一作业段或大于2000m，检测20次。
按附件B执行
提高压实度
回弹弯沉
每20m检测左右轮
满足设计要求
检查路基床，提高压实度
注：
含水量应在开始碾压时和碾压工程中进行，在料场和施工现场，含土集料应用湿筛分法测定级配。
在摊铺、拌和和整平过程中观察均匀性。
压实度以灌沙法为准，每个点受压路机次数力求相等。
动力触探，应在初碾压、养生复碾压、7天龄期、28天龄期多次检测，观察强度是否正常增长。
7.4检查验收
7.4.1检查内容包括竣工后现场质量和外型质量。
以1km长路段或每天完成的路段为检验单位。
7.4.2检查时施工原始记录应齐全、完整。
7.4.3应按频度要求，进行随机检测。
7.4.4竣工后各检查项目的数量、允许误差、代表值应符合“7.3”中之相关规定。
本规程用词说明
1.0.1为了便于在执行本规程条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词区别如下：
1、表示很严格，非这样做不可的：
正面词采用：
“必须”，
反面词采用：
“严禁”。
2、表示严格，正常情况下均应这样做的：
正面词采用：
“应”，
反面词采用：
“不应”或“不得”。
3、表示允许稍有选择，在条件许可时，首先应这些做的：
正面词采用：
“宜”，
反面词采用：
“不宜”。
4、表示有选择，在一定条件下可以这样做的：
采用“可”。
1.0.2条文中指定按其他有关标准执行时，写为：
“应按……执行”或“符合……规定”。
附件A:
泰然酶固化土基础配方自动电子运算表
PercentRetained
Std
（mm）
ReportedSoil
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