浅谈海南环岛旅游公路高液限黏土改良技术

罗光明LUO Guang-ming；罗文杰LUO Wen-jie

（中交第二公路工程局有限公司，西安 710000）

0 引言

高液限黏土有较高的天然含水率、水稳性差，不易压实，不能直接作为路基填料，需要进行必要的改良再应用。高液限黏土改良及应用相关国内外学者已经进行了大量的研究并取得相应的学术成果，但由于不同区域地质土条件不尽相同，实际应用时仍需要进行试验试配出合适的配比以及进行试验段施工得到施工参数并完善施工工艺。高液限黏土使用要结合实际情况，分析在不同地区的改良使用要求，分析改良要求等，结合试验信息进行分析，充分的考虑实际要求，完善施工管理。

1 工程概况

中交二公局海南省环岛旅游公路工程六工区项目位于环岛旅游公路（西段）临高和澄迈段境内，路线起点位于彩桥村，终点位于老城镇与海口界限接盈滨半岛滨海西路，主线总里程105.162公里，包含桥梁23座，挖土方86.93万方，填土方150.11万方。

1.1 地形地貌

项目主要位于临高县和澄迈县，全线地形起伏较大，沿线经过低洼地、水田、湿地、河流及坡地等；地貌总体上可分为第四系全新统海成一级阶地、第四系上更新统道堂组玄武岩台地及第四系中更新统玄武岩台地三个地貌单元，微地貌单元为湿地、水田、冲沟、河流及坡地等。

1.2 气象水文

本项目位于海南省北部，场地地处低纬度热带地区，属于热带海洋气候，春季温暖少雨多旱，夏季高温多雨，秋季多台风暴雨。年平均气温23.5℃，最热月7月份平均气温27.8℃左右，最冷月1月份平均气温17.5℃左右；年平均降水量1664毫米，平均相对湿度为79～86%。降雨、台风季节主要在每年5～11月，8～10月为降雨高峰和台风集中季节，降水量的年内分配差异主要受季风及台风影响。

1.3 沿线路基土条件评价

本项目分布的高液限黏土，为粉质黏土，呈红褐色，可塑状，其孔隙比较大，液限值较高，常大于50%，遇水易软化，属典型的高液限黏土，且常含有孤石，工程性质较差，不能直接作为路基持力层。由于本项目沿海路段较多、较长，直接挖除换填会造成大量弃方，废弃土方既影响生态环境，又显著提高工程成本，同时造成工期延长。综合考虑环保、工期、成本的基础上，高液限土改良势在必行。

2 常见改良措施及其原理

2.1 原土样试验

为进行改良技术研究，取CMK15+500处土样进行试验检测，具体试验检测数据见表1。

表1液塑限

图1液塑限试验

图2液塑限试验

通过试验数据可知，土体液限较高，天然含水率较大。如果直接用于路基填筑，机械很难压实，另外成型后，会出现大规模的干缩裂缝甚至导致龟裂破坏和塌陷。

表2击实数据

图3液塑限试验

2.2 改良措施

结合上述数据信息进行分析，了解在施工中需要注意的问题，通过改良材料和施工环境能够改善施工质量。从材料角度改良可以为施工提供服务实际要求的信息，优化改良管理工作。

2.2.1 掺入石灰改良

石灰改良方式能够有效提高施工的强度，结合施工现场要求和实际情况分析，可以满足施工要求，优化施工管理工作。通过试验，得到适合配比，并在土中按比例掺入石灰，在最佳含水量下压实后，经过一系列的物理作用和化学作用，形成了石灰土的强度。随着时间增长，其强度也逐渐增大。

2.2.2 掺入水泥、水泥和粉煤灰改良

高液限黏土掺入水泥时，水泥当中矿物成分与高液限黏土中的水发生水化反应，生成水化硅酸钙、氢氧化钙等胶体和结晶。等反应完成后，自身继续硬化成水泥石骨架，形成强度。

2.2.3 掺入砂砾改良

通过室内试验研究出合适的配比，在高液限黏土中按配比掺入砂砾后，可以有效地改变原土质的级配，使粗颗粒在土中起到骨架作用，土颗粒的空间结构重新排列，削弱细颗粒对土的性质的影响，使土具有粗粒土的性质，从而达到改良的目的。

2.2.4 掺入NCS固化剂改良

NCS是一种新型固化材料的简称。由石灰、水泥和添加剂改性而成。NCS加入土中，进一步使土粒和NCS两者发生一系列物理化学反应。土中NCS与水接触释放出较多的Ca2+、Al3+高价阳离子与粘粒的负电荷中和，使扩散层减薄，土粒之间靠近，聚集成土团，增强了土的可压实性。同时土粒在NCS水化反应中生成新的水化硅酸钙和水化铝酸钙，新增长的针状矿物，加强了土体的强度及水稳性。

2.2.5 掺入木质素磺酸钙改良

在高液限黏土中掺入了木质素磺酸钙，能有效的改善其物理性能，使其力学性能大幅增强，木质素磺酸钙与黏土矿物形成的胶结物可以有效填充孔隙，使得土颗粒之间更加紧密连接，更易压实。

3 改良试验与成果分析

通过室内试验结果，结合项目实际，综合考虑经济性、便利性，项目采用单掺水泥、双掺水泥和粉煤灰两种方式对比分析。

3.1 击实试验结果分析

3.1.1 单掺水泥

掺入水泥改良，加入水泥掺量分别为2%、4%、6%、8%，液塑限如表3。

表3单掺水泥液塑限

表4单掺水泥击实数据

3.1.2 掺水泥及粉煤灰

掺入水泥和粉煤灰改良，分别加入（1%水泥+1%粉煤灰）、（2%水泥+2%粉煤灰）（3%水泥+3%粉煤灰）（4%水泥+4%粉煤灰），液塑限如表5。

表5掺水泥和粉煤灰液塑限

表6掺入水泥和粉煤灰击实数据

以上击实数据均运用重型击实法得到的，由以上数据初步可得掺灰后土体的最大干密度要大于掺灰前的最大干密度，随掺灰量增大而增大。

3.2 CBR试验结果分析

根据设计图纸要求，CBR值：下陆堤≥2、上路堤≥3、下路床≥4、上路床≥6。

表7单掺入水泥各剂量后CBR值

表8双掺入水泥和粉煤灰各剂量后CBR值

由表7-表8数据可知，CBR值随掺灰量增大而增大。综合考虑，选择掺入3%水泥+3%粉煤灰方式最经济可行。

3.3 提升施工检测管理力度

在对海南环岛旅游公路进行高液限黏土施工改良的时候，相关工作人员应该提升施工检测力度，在改良前，需要对将要使用的施工材料开展质量检测，保证施工材料复合质量标准。在施工改造后，工作人员应该检查路基的压实程度，保证路基施工具有较高的安全稳定性。为了提升公路路基的安全稳定性，应该尽量避免在雨天进行施工改造工作。因为部分路基出现渗漏问题的可能性比较大，在施工时应该提前安装一些合理性比较高的排水系统，能够防止旅游公路出现积水问题，有助于保证路基的运营质量。

4 公路高液限粘土改良技术

4.1 施工放样

在开展改良工程初期，应该通过施工放样处理确定路基的高度、基底处理高度、施工路段升降度、路基压实宽度。在确定好边界以后，工作人员可以撒上一些石灰进行标注，确定卸料的具体位置。

4.2 上土并整平

借助挖掘机挖土，使用能够自动装卸的汽车运送到指定位置进行卸料处理。工作人员需要检查推土机推开土的含水量，若是含水量已经达标可以继续进行下一个步骤，若是出现超标问题，应该开展晾晒处理。

4.3 掺灰

在完成含水量测试工作以后，应该在含水量达标以后实施二次掺灰处理。在摊铺处理以后需要进行摊平操作，安排专业的工作人员开展质量检查，确保石灰在进行摊铺处理时比较均匀。

4.4 拌和

在进行拌和处理时，应该进行多次翻搅处理，保证灰土的均匀性比较高，确保每一个分层部分的颜色一样。在开展搅和处理的时候，需要保证下齿和施工层的间距处于4厘米，不会出现穿透问题，在第二次拌和时，尽量保证搅拌处于比较均匀的状态。

4.5 调整含水量

将灰土混合之后，如果含水量比较高的话，需要进行晾晒，如果比较低的话，就可以适当补充水分，就洒水车就可以，然后进行搅拌，保证均匀。洒水处理中要结合公路实际情况，并且要合理的控制含水量，进行实验测试，结合环境和天气变化调整含水量。

4.6 稳压、整型

在旅游公路施工路面的含水量达到要求以后，可以不再进行搅拌处理，使用推土机进行碾压处理，运用平地机进行平整处理，即可以确保施工路面的土层处于均匀状态，能够防止表面出现贴皮问题。

4.7 碾压

在环岛旅游公路处于平整状态以后，应该实施碾压处理、压实处理，工作人员可以结合实际情况选择使用何种压路机。环岛旅游公路施工建设的过程中需要选择合适的压路机，并且要找碾压要求处理。在碾压处理时一般需要维持4遍到6遍，确保所有边缘都处于压实状态，确保公路压实度能够达到标准要求。

4.8 检测

在碾压处理结束以后，应该结合检验项目要求，确保旅游公路表面的掺灰量比较均匀，复合压实要求，在检测合格以后即可以开展下一步操作。若是经检测发现不符合要求，需要继续进行改进，直到达标为止，能够有效提升公路高液限粘土改良技术的实施效果。高液限黏土碾压处理后要了解公路建设质量，分析在公路建设实际情况，确定是否符合实际要求。对高液限黏土运用到公路建设中的效果进行分析，对其实际价值进行分析，了解公路质量信息，希望将其运用到公路质量改善中。

5 结语

本项目通过大量的试验结果表明，高液限黏土按配比掺水泥和粉煤灰后，最大干密度和CBR值显著提升，达到了用于路基填筑的要求。应用高液限黏土改良技术，不紧节约了成本，创造了效益，而且减少了大量弃方，减轻了对环境的破坏。高液限黏土在施工中运用有良好的价值，能够解决实际施工现状开展工作，完善公路建设工作。高液限黏土改良建设可以结合实际情况进行分析，按照实际要求开展工作，优化管理工作，提高公路建设质量。结合各个地区的周围环境和建设要求优化管理现状，改良高液限黏土，通过试验获得最佳材料，满足公路建设要求。