浅谈高速公路钻渣改良灰土路用性能及厂拌施工技术

黄孝庆

（中铁十六局集团第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

目前，灰土路基填筑基本采用外运天然填料到现场，再进行现场路拌灰土施工，存在料源供应不及时，运输及路拌可能存在环境污染等问题。因此，需要结合工程实际进行料源的改良。在湖杭高速TJ01标桥梁桩基的钻孔灌注桩施工过程中，钻渣直接转化为灰土路基填料，是最适用于湖杭高速TJ01 标灰土路基施工的一种工艺，具有提质增效、利于环保的特点。本文就该工程的钻渣改良灰土的路用性能进行研究，并分析其厂拌施工技术。

1 工程概况

湖杭高速公路吴兴至德清段工程土建第TJ01标路线起于湖州市吴兴区织里镇盛家桥附近，设织里枢纽与申苏浙皖高速公路交叉，起讫点里程桩号K0+000～K8+223，终点为跨沪苏湖高铁起点，主线全长8.223km。采用高速公路标准建设，设计时速120km/h，双向六车道。该项目路基工程：路基掺灰土填筑（含台阶回填及沉降土方）507144m3，桥梁工程：特大桥7542.61/3.7（m/座）、互通2 处，钻孔灌注桩预估方量302462m3。为了节省工程造价，解决灰土路基填料难题，就近将本标段内的钻孔灌注桩产生的钻渣、泥浆干化后进行灰土改良利用，选择ZLK3+510～ZLK3+740 段进行钻渣改良灰土厂拌施工工艺试验。

2 钻渣改良灰土的路用性能分析

2.1 试验参数

钻渣改良灰土填料在ZLK3+600厂拌，运输至现场堆放处取土。经试验人员检测该处原材料，其最大干密度为1.78g/cm3，最佳含水量为14.1%，液限WL为36.9%，塑性指数IP为16.5，该土的不均匀系数为12.88，曲率系数为1.00，土壤硫酸盐含量0.37%，有机质含量0.33%，石灰的有效钙镁含量为82%，各项试验指标均能够满足相关规范要求，可用做路基填料[1]。

2.2 配合比设计

钻渣掺5%石灰和掺3%石灰+1%水泥改良后，改良土压实度如表1 所示，可知经过掺3%石灰+1%水泥改良后，钻渣具有较好的压实性能[2]。两种掺量的改良土的EDTA标定曲线如图1和图2所示。从图1、图2可知，3%石灰+1%水泥改良土的EDTA的标定曲线平缓，表明石灰中的含钙量变化幅度较小，即石灰和水泥改良土对灰土路基的灰剂量影响较大，能有效地降低灰剂量的损失，有利于灰土路基填筑过程中掺灰量的控制[3]。

图1 EDTA5%石灰土标定曲线图

图2 EDTA3%石灰+1%水泥土标定曲线图

表1 各掺灰量对应的固化土物理力学试验数据一览表

2.3 试验结果

通过以上试验参数可知，在对钻渣进行灰土改良厂拌后，掺灰3%+1%水泥的灰土路基的压实度CBR达到18.3%，且灰剂量损失较少，提升了灰土路基实体质量。值得注意的是，由于钻渣中含有较多的粉质黏土，因此在厂拌过程中可以掺1%的水泥提高强度，减少石灰的损失，两种材料的共同使用，满足了路基的强度要求，也可以将灰土路基的效益进一步提升。

3 钻渣改良灰土施工关键技术

3.1 施工流程

施工流程：测量放样→清表、排水沟开挖→钻渣转运至灰土拌合站晾晒、焖料→灰土拌和站拌料、运输→灰土摊铺→翻晒→灰土整平、检测灰剂量→碾压→养生→路基质量检验。

3.2 测量放样

按照设计图纸放线，在路基两侧各加宽50cm，对放好样的中桩、边桩做好保护。

3.3 清表处理

路基填筑前先清基，挖除路幅范围内的草皮、植物根和耕植土，然后进行填前压实，并做好临时排水设施，在密实度达到90%以上后再进行分层填筑碾压路基。

3.4 钻渣改良灰土厂拌

钻渣改良灰土施工采用厂拌法施工，拌合站需要设置晾晒棚（占拌合站面积的2/3）、闷灰棚、搅拌棚等，且拌合站的设置必须设置喷水降尘措施，符合环保要求。

首先将现场钻孔灌注桩产生的钻渣转运至拌合站晾晒棚内沉淀晾晒3d，然后就地采用3%的石灰进行焖料4d，待钻渣土含水量不大于25%时再掺入剩余剂量的石灰(生石灰粉)通过强制式拌和机等厂拌设备进行拌和，闷灰每天含水量变化见表2所示。

表2 闷灰每天含水量变化（单位：%）

拌合设备采用自动计量装置，在拌和设备内拌制改良土混合料时，需拌和均匀，并在拌和的时候加入3%的石灰粉和1%水泥进行充分拌和，搅拌完成后再装车出仓，出厂的钻渣改良土含水量不超过21%，灰土出厂到现场摊铺施工含水率损失见表3所示。

表3 灰土出厂到现场摊铺施工含水率损失

3.5 运输

从拌合站将灰土运输至现场采用具备防尘罩的自卸车运输。拌和好的混合料马上运送到铺筑现场，混合料在运送过程中应进行覆盖，减少水分损失和环境污染。

3.6 摊铺

（1）整平：为保证路基的宽度和边缘的压实度，施工时在路基两侧增加50cm 的宽度。路基防护工程实施前，按标准宽度对边坡进行修补。在填筑现场，根据每车土方的数量和摊铺厚度，用石灰布置网格控制卸汽车的倾倒密度，同时埋桩挂线，标出松铺的摊铺厚度；摊铺好混合料后，用整平机平整成型，如有坑洞及时利用人工进行局部平整。拌合料应先整平，然后再精细整平。分层填筑压实厚度控制在24cm，松铺厚度控制在30cm。

（2）布料：混合料采用全断面均匀摊铺方式进行布料，不得出现纵向接缝，中途不宜中断。当因故中断超过2h 时，设置横向施工缝，横向接缝采用放台阶2m 的方式进行搭接施工。整型应按规定的坡度和路拱进行，并特别注意接缝处的整平。在整型过程中，严禁车辆通行。

3.7 碾压

当混合料接近最佳含水率时，用重型压路机在路基全宽内碾压至要求的实密度。土体的碾压顺序为：先轻型压路机（22t）静压2 遍，振动压路机弱振3 遍，最后用光轮压路压静压3 遍，终凝前碾压至设计压实度，且没有明显轮迹线。

3.8 路基质量检测

钻渣改良石灰土的路基填筑质量的控制指标为：压实系数、灰剂量两个指标控制。该项目钻渣改良灰土路基填筑检测的具体情况为：采用灌砂法检测，每层压实度检测不少于6 个点，其中台背填筑范围不少于3个点，实测值在6%灰剂量的灰土压实度均大于94%，在8%灰剂量的灰土压实度均大于96%。

4 结束语

将钻孔灌注桩施工产生的钻渣用于灰土路基填筑，解决了湖杭项目的30 万m3钻渣处理问题，满足钻渣改良石灰土路基填筑设计及规范要求，改良后的路基整体质量较好。一是相比于常规灰土施工，钻渣改良灰土厂拌施工技术解决了灰土施工的土源问题；二是该施工技术的发展有效地提高了项目整体的质量及效率，不仅缩短了桥梁桩基、路基的施工周期，还保障了桥梁桩基及路基的施工质量，同时还可以消除钻渣处理的疑难问题；三是钻渣改良灰土厂拌施工工艺跟常规的灰土施工工艺比较，属于灰土施工的一个绿色环保的变革，降低了运输过程的碳排放量，提升了路基填筑的整体质量，符合规范规定的填料强度要求及设计对质量控制指标的要求；四是钻渣改良灰土厂拌施工工艺，是一项桥梁桩基础施工+灰土路基填筑施工的资源整合施工模式，施工工艺简单、机械化和工厂化程度高，质量控制能够得到保证，施工过程趋近于“零”污染，经济、社会、环保效益显著，推广应用前景广阔。