高速公路石灰改良高液限黏土应用技术研究

刘敏

摘 要 本文针对高液限黏土不能满足高等级公路路基填料要求的问题，选取石灰改良高液限黏土方案进行路基回填。作为半刚性材料，石灰土具有良好整体性、较高强度及较强水稳定性。笔者结合具体工程案例，通过室内试验进行石灰改良土最佳配比的确定，且以此规范施工工艺。

关键词 高速公路；石灰土；高液限黏土；施工工艺

中图分类号 F5 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）07-0050-02

作为交通运输与出行的重要基础设施，公路在各类经济社会活动中占据主要地位，是兼具出行便利性及机动性的最佳交通方法。在资源集约利用、運输效率提升等方面高速公路具有显著优势，是经济社会发展的重要动力。在高速公路施工中，高液限黏土分布较多，作为一种细粒土，高液限黏土应具有2个分类特性，其一颗粒粒径在0.074mm以下时应确保含量在50%以上；其二液限WL应在50%以上。如土液限在50以上，且塑性指数在26以上，路堤填筑时无法直接使用。如将高液限黏土直接应于高速公路施工，将对强度、稳定性及沉降变形等造成严重影响。为此，必须改良高液限黏土。目前往往选取掺加石灰、水泥及粉煤灰等方式改良高液限黏土，其中最常见的一种改良方案为掺石灰改良。石灰土的力学性能与整体性能良好，可用于填筑高等级公路路基，且良好施工效果。

1 工程概况

某高速公路工程总长度为36.203km，JH标段起止桩号为K29+129.250—K36+700，7.571km为该标段总长度。主要工程量包含以下几项：7座桥梁，工程量为1.658km；5.913km为路基工程量；929 113m3为路基填方工程量；9 151m3为挖方工程量；115 349m为水泥搅拌桩工程量；364根为桩基总数；256根为墩柱量；需148个盖梁、台帽等。本工程线路整体走向为近南北向，沿线地形平坦，0.8m～3.5m为地面标高范围。其气象水文及地质状况如下：

1）气象水文。本地区为北亚热带季风气候，四季变化较大。13.7℃～14.4℃为年平均温度范围。年降水量最高可达到1060mm，最低为900mm左右。且6—9月份，雨水充足，因梅雨等因素影响，在全年降水量中6—9月份所占比例为54%～56%左右。松散岩类孔隙水为沿线地下水类型，1.5m～2.0m为地下水文埋设深度。

2）地质状况。下河沼泽洼地平原为本工程地貌类型，地势较为平坦。沿线第四系地层位较为稳定，且具有均匀土性。该区域土地资源紧张。高液限黏土为本地区土壤主要形式，此类土质具有液限、塑性指数及天然含水量较高的特征。假设直接选取此类土质填筑路基，极易出现路基病害问题，降低路基稳定性，加大路基变形，且压实难度较大，这已经成为公路建设必须关注的问题。为解决此类问题必须选取科学有效的改良方法。

2 石灰土组成设计

2.1 原材料选择

土是覆盖于地表、没有胶结与弱胶结的堆积物。土的物理性能对其力学性质起到决定作用。选取本工程典型的高液限黏土作为试验土样，其物理性质、矿物组成如下：

第一，物理性质。深灰色为其颜色，33.2%为天然含水率，67.0%为液限，22.8%为塑限、44.2%为塑性指数。其颗粒组成如表1所示。

第二，矿物组成。黏土矿物、氧化物等为构成矿物的主要成分，其具有微小黏土矿物颗粒。

2.2 各项指标确定

石灰土压实效果与含水率之间存有紧密联系，利用标准击实试验的干土法，可获取各类石灰掺量的相关数据，如表2所示。当石灰掺量7%时，对各项工程性能进行检测，试验结果与高速公路路基填料各项指标相符。

3 石灰改良高液限黏土施工工艺

1）制定施工方案。施工前，应编制好预算，做好路面设计工作，对各类设计图纸进行整理、校核。详细检查新路基与所有人工构造物，包含土基压实与损害状况等内容。按照技术定额与施工具体情况，合理配置机械，在现有条件下，将生产效能最大限度发挥出来。在做好以上工作的前提下，进行施工方案的制定，其施工工艺流程为路段施工准备——挖路基临时排水沟——路基放样——上料——摊铺拌——二次掺灰——二次拌——测含水量及灰剂量——整平——压实——验收。

2）现场布置。按照地形情况、工序连接度及施工机械配置等情况，为防止施工出现互相干扰现象，应做好现场布置工作。要求严格按照施工期限、运输能力等条件，对拌和灰土场地进行集中设置，且进行各个灰土场地供应材料范围的合理划分。基于经济性原则，运输距离为3～6km时，运输材料可选取手扶拖拉机设备；运输距离为6～10km时，可选取汽车运输。

3）路面清理及施工放样。施工前应先将路面清理干净，如障碍物、堆积物等，确保能够通畅排水，随后将土基、旧路面清理干净。随后进行纵、横断面放样施工，且对边线、中心线位置标高等内容进行核对。高程及厚度等条件可选取钉桩拉线法进行确定。放样需及时做好抽检、复查作业。

4）挖路槽。根据设计横纵断面进行路槽整修。通常选取挖槽、半挖半槽法进行原有路基扩宽及新路基施工。改建原路时，为避免造成路面损害，需选取培槽法作业。要求将路拱等设置到路槽内。一般选取12t以上压路机进行路槽路堤、路堑碾压施工，路槽顶面下20cm深度以内，要求其压实度必须控制在93%以上。

5）拌和施工。根据体积比，在完成摊铺作业的土层上面分堆、分条堆放消石灰，待其堆放量、位置准确后，即可进行均匀摊铺。要求先进行2遍干拌，当灰土均匀混合后，即可根据最佳含水率规定，进行洒水量的确定。拌和作业遍数超过10遍时，直到充分破碎分散土块后，可均匀混合水、灰及土3种材料。消石灰松干容重、土松干容重、石灰土干容重（压实后），分别为每立方0.45-0.70t、1.0-1.1t、1.5-1.8t。

6）压实施工。碾压施工应严格按照施工方案进行施工，根据30cm确定松铺厚度。要求按照“静压—振压—静压”顺序进行碾压施工，每完成一遍振动压实作业，需对其压实厚度、含水率及压实度等进行检测。碾压施工中，碾压需先进行“轻—重、边—中”原则施工，要求具有均匀的施工速度，中途不得出现停车、掉头现象。碾压时每次碾轮需重叠50%，当重轮轮迹完成全宽碾压施工后，碾压后需做好质量检测工作，待其质量合格后，才能进行下阶段施工。

4 结论

综上所述，随着科学技术水平的不断提高，越来越多的新技术被应用到公路工程建设的过程中来。高液限黏土作为高速公路工程施工建设的重要内容，选取石灰改良高液限黏土，不仅能够提升土质使用性能，还能提升路基稳定性。为此，必须提高施工技术水平，才能延长公路使用寿命提供可靠保障。

参考文献

[1]贺春宁，任毅，王宏祥.湘西南高液限红黏土地区地基承载力原位试验研究[J].湖南交通科技，2011，37（2）：7-10.

[2]易剑波.高速公路红黏土路基填筑施工与改良方法研究[J].公路工程，2012，37（5）：141-143.