浅谈灌阳(永安关)至全州(凤凰)高速公路高液限、高塑性指数粘

・２２８・　２０１５年４月　路桥工程　工程技术　

浅谈灌阳（永安关）至全州（凤凰）高速公路高液限、高塑性指数粘　

土掺灰改良路基填筑施工技术　

王惠民　曾承宇　（１．广西凤城高速公路有限公司，广西兴安５４１　０００；　２．河池高速公路运营有限公司，广西河池５４７０００）　

摘　要：本文以灌阳（永安关）至全州（凤凰）高速公路为研究对象，从实施方案、质量控制以及成本效益三个方面出发，　总结试验及现场施工经验，对利用高液限、高垫『生指数粘土掺灰改良路基填筑施工技术进行了介绍。　关键词：高液限指标；高塑性指标；路基填筑：效益　中图分类号：ＴＵ７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７１．５５８６（２０１５）０７—０２２８．０２　

１前言　随着国家对基础设施建设的投资力度不断加大，我国公路　事业得到了蓬勃发展，同样也面临许多技术难题去解决。灌阳　（永安关）至全州（风凰）高速公路段土方挖方路段大部分为　“两高土”，其掺灰改良处理段落填挖基本平衡，如废弃挖方填　料换用其他材料，则需要弃方近４Ｏ万方，弃方难以处置，征地、　防护等各项费用较大，并且沿线附近也无法借到合格的土进行　填筑。　２施工技术特点　相对传统掺灰改良“两高土”方法，掺灰改良“两高土”　有着其特有的创新之处，主要表现在：根据试验结果及总结的　经验公式即能较为准确快速地确定最佳灰剂量，减少试验段工　作量。采用袋装生石灰及二次掺灰技术，能较好地提高了灰土　拌合质量。③践行试验模拟实际施工的思想，改进灰剂量测定　标准曲线，节约生石灰用量…。④结合项目实际情况，采用铧　犁和旋耕犁进行灰土拌合，在保证质量的前提下节约项目成本。　３适用范围　本施工方法适用于那些借、弃土困难且“两高土”分布较　为广泛的地区修建高速公路建设工程，其能较好地提高改良后　“两高土”路基填筑施工质量、施工进度及工程成本控制。　４技术工艺原理　“两高土”具有一定的膨胀性，消除高液限粘土的破坏性　膨胀是高液限粘土施工的关键环节。高液限粘土中加入石灰后，　二者发生物理和化学作用，包括离子交换、Ｃａ（ＯＨ），结晶、　碳酸化和火山灰反应。Ｃａ（ＯＨ），离解后的ｃａ２　与粘土胶体　颗粒反离子层上的Ｋ　、Ｎａ　进行交换，胶体吸附层减薄，胶体　颗粒发生聚结；Ｃａ（ＯＨ），与水作用形成的含水晶体将粘土颗　粒股结成整体，以及形成ＣａＣＯ　过程的碳酸化反应和形成硅　酸钙、铝酸钙过程的火山灰反应均改变了高液限粘土的力学性　质，其强度和水稳定性大大提高，膨胀性也得到控制。　５工艺流程及操作要点　５．１方案设计及优化　掺石灰改良“两高土”方案中材料选择、机械配置、工艺　采用等主要根据项目实际情况进行，并通过先进行室内掺灰试　验研究后再开展室外试验段进行验证来不断优化。　５．１．１室内掺灰试验　室内掺灰试验的目的主要是为确定最佳设计灰剂量、绘制　灰剂量测定曲线以及测定灰土含水量的变化情况，以方便用来　指导施工。　由于一次掺灰难以使灰土拌合均匀，本工法故采用二次掺　灰，因此掺灰试验尽可能地模拟二次掺灰施工过程，具体过程　如下：　从挖方段中取土６０ｋｇ土样，剔除石块和有机质后拌匀，　测量其含水率后分成６份，每份质量为１０ｋｇ，作为制作标准试　样用土。　掺灰前检验生石灰质量，保证生石灰达Ｎ－－级标准。　按照干土质量的２％向其中的５份土样中掺生石灰并拌匀。　将剩下的１份素土和５份含２　生石灰的土装入塑料桶内堆放２　天，每天拌和两次，模拟取土坑中的拌土过程。　在第１次掺灰后的第３天进行２次掺灰，向４份含２％生石　灰的土中掺加不同含量的生石灰使其形成含灰量分别为４％，　６％，８　，１０％的灰土。在生石灰添加到土中后将土拌匀、粉　碎，使土块最大颗粒小于５ｍｍ口】。然后，将素土和灰土均放入　塑料桶中堆放。　在第２次掺灰后的第１天，从６份含灰量不同的标准试样　（含灰量分别为０％，２％，４％，６％，８％，１０％）中分别取　出５００ｇ，测定各土样含水率，并绘制灰剂量与含水量关系图　（如下图所示）：另分别取出８００ｇ土样风干到碾压含水率（较　灰土最佳含水量高２％左右）附近后装入塑料袋，从中分别取　出５００ｇ土样准确测定其含水率，再分别取出３００ｇ按照规范规　定的方法进行ＥＤＴＡ滴定，并将结果校正到３００ｇ干土消耗的　ＥＤＴＡ标准液的体积，从而分别得到第二次掺灰后的第１天各　含灰量试样的ＥＤＴＡ标准液消耗的体积。　

图１含水率与掺灰量关系示意图　在第２次掺灰后的第２天，从６份含灰量不同的土（含灰　量分别为０，２　，４％，６％，８　，１Ｏ％）中分别取出８００ｇ土　样风干到碾压含水率（较灰土最佳含水量高２％左右）附近后　装入塑料袋，从中分别取出５００ｇ土样准确测定其含水率，再　分别取出３００ｇ按照规范规定的方法进行ＥＤＴＡ滴定，并将结　果校正到３００ｇ干土消耗的ＥＤＴＡ标准液的体积，从而分别得　到第二次掺灰后的第２天各含灰量试样的ＥＤＴＡ标准液消耗的　体积。　在第２次掺灰后的第３～ｌＯ天重复⑥条步骤，得到第３～ｌ０　天各含灰量试样的ＥＤＴＡ标准液消耗的体积。　在以时间为横坐标、试样的ＥＤＴＡ标准液消耗的体积为　纵坐标图上，绘出以灰剂量为参数的标准曲线。根据数据绘制　ＥＤＴＡ滴定量与时间关系图，可用来检测二次掺灰后１Ｏ天内　灰剂量。　作者简介：王惠民（１９７９．０３．）。男，四川遂宁人，工程师，从事公路建设和养护管理工作，广西风城高速公路有限公司。　曾承宇（１９７６．１０一），男，广西岑溪人，高级工程师，从事高速公路建设及运营管理工作。

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５．１．２室外试验路段　选取一段路基作为掺灰改良的试验段，试验段施工主要为　确定压实工艺主要参数（最佳灰剂量、最佳含水率、机械组合；　压实机械规格、松铺厚度、碾压遍数、碾压速度）。　根据试验室试验结论，最佳设计灰剂量为６．９％，故初拟　掺灰６％及８％两个方案进行现场实施，该试验段第１６层采用　掺灰８％，第１７层采用掺灰６％，为进行对比试验，松铺厚度　均控制在２３ｃｍ左右。通过对原始资料的整理分析，得出以下　结论：　（１）最佳强振遍数　每遍强振后均进行压实度及含水量检测，经整理后绘制压　实度与强振遍数关系图，详见下图。（两层填土均为全幅路基　填士）　

图３强振遍数与压实度关系图（第１６层灰剂量为８％）　

图４强振遍数与压实度关系图（第１　７层灰剂量为６％）　根据上图绘制的压实度与碾压遍数关系图，可知灰剂量为　８％和６％时，随着强振遍数增加，压实度一直增加，但强振　至５遍时，压实度增加比较缓慢。强振至３遍时，掺灰８％和　掺灰６％时压实度均能达到９４％：强振至４遍时，掺灰８％和　掺灰６％时压实度均能达到９６％。故９３、９４区最佳强振遍数为　３遍，９６区最佳强振遍数取４遍。　（２）最佳灰剂量　

图５掺灰８％与掺灰６％对比图　根据上图知掺灰６％及掺灰８％时，强振第３遍时均能达　到９４区，强振第４遍时均能达到９６区。但掺灰８％用灰量较大，　成本偏高，故本试验段掺灰６％比较合理。　（３）松铺厚度及松铺系数　根据《公路路面基层施工技术规范》知，灰土的压实厚　度不应超过２０ｃｍｔ３】。通过松铺系数计算，松铺厚度不超过　２２．７ｃｍ时，压实厚度均小于２０ｃｍ。为保证路基施工质量，松　铺厚度按不超过２２ｃｍ控制，松铺系数为ｌ－１６。　５．２施工技术方案实施阶段　根据试验段的技术参数组织安排施工，并根据土质、天气、　运距等方面变化进行动态调整。　５．２．１取土焖灰　在取土场向“两高土”掺２％生石灰，焖放２ｄ，每天拌合１～２　次，使含水率快速降低，土料团块变小（控制粒径小于５ｃｍ），　粘性降低。　５．２．２二次掺灰　２天后运输到路基上，通过控制石灰层厚补足剩余的掺灰　量，采用农用旋耕机与多铧犁或平地机配合进行拌和。　５．２．３整形　待含水量及灰剂量检测合格后，先用平地机初平。用平地　机立即在初平的路段上快速碾压一遍，以暴露潜在的不平整。　再用平地机重新进行整形，整形前用齿耙将轮迹低洼处表层　５ｃｍ以上耙松，并用新拌和的混合料进行找平。最后平地机再　整形一次，将高处料直接刮出路外，不应形成薄层贴补现象。　５．２．４碾压　压实采用振动压路机和三轮压路机联合作业。碾压时直线　段由两侧路肩向中心碾压，平曲线由内侧向外侧路肩进行碾压，　遵照先轻后重、先静后振再静的原则。过程中，如发现弹簧、　松散、起皮等现象，应及时翻开处理。　５．２．５检测　主要检测内容是压实度、平整度，弯沉检测。　６效益分析　６．１经济效益合理　经济效益比较，主要考虑掺灰与外借土进行比较，通过比　较可知４０万ｍ　两高土掺灰造价比借土增加４ｌ７万元，主要由　于石灰价格偏高所致，如实际大规模施工时将部分含水量偏大　的废弃，含水量相对偏低的进行改良，另考虑到环境效益应该　是比较合理的【４Ｊ。　６．２生态效益显著　由于项目所在位置为国家重点保护耕地区域，土资源匮乏，　本项目部分路床采用掺石灰改良“两高土”，减少破坏林地约　１２０亩，耕地２００亩：同时减少了水土流失，有效地保护了湘　江源头生态链，因此生态环境效益十分突出。　通过改良“两高土”，使得弃方得以有效利用，从而最大　限度上实现了资源节约。同时减少了征地范围，避免激化与当　地村民的矛盾，有利于社会和谐稳定。　７结语　灌阳（永安关）至全州（凤凰）高速公路项目路线全长　４７．９６４７２１公里，基本原设计大部分挖方段为“两高土”均为　利用方，灰土处理段落填挖基本平衡，如废弃挖方填料换用其　他材料，则需要弃方约４０万ｍ　。从整个施工过程来分析，解　决了借、弃土及征地困难等实际问题，并且该施工方法试验理　念先进，施工效果良好　】。从压实度、弯沉检测结果及外观来看，　均证明“两高土”掺灰改良后能很好满足路基填筑施工要求。　参考文献　［１】李小民．高塑指粘土填筑路基的分析和研究［Ｊ】－常州工学院　学报，２００２（４）：ｌ５．　［２］王勤福．低液限粉砂土用于高速公路底基层的综合稳定［Ｊ】．　江苏理工大学学报（自然科学版），２０００（２）：２１．　［３】姜英，聂光华．石灰岩风化料改良高液限粘土路用性能试　验研究［Ｊ］．路基工程，２０１０（６）：８４．　［４】董豫．石灰、粉煤灰处理过湿土技术的探讨【Ｊ］．交通世界（建　养机械），２０１２（６）：７５．　『５１郑志平．纳米ＳｉＯ：及石灰改性南昌地区高液限粘土试验研　究［Ｄ】．２０１０（０９）：７８．