高速公路石灰改良高液限黏土應用技術研究

劉敏

摘 要 本文針對高液限黏土不能滿足高等級公路路基填料要求的問題，選取石灰改良高液限黏土方案進行路基回填。作為半剛性材料，石灰土具有良好整體性、較高強度及較強水穩定性。筆者結合具體工程案例，通過室內試驗進行石灰改良土最佳配比的確定，且以此規范施工工藝。

關鍵詞 高速公路；石灰土；高液限黏土；施工工藝

中圖分類號 F5 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）07-0050-02

作為交通運輸與出行的重要基礎設施，公路在各類經濟社會活動中占據主要地位，是兼具出行便利性及機動性的最佳交通方法。在資源集約利用、運輸效率提升等方面高速公路具有顯著優勢，是經濟社會發展的重要動力。在高速公路施工中，高液限黏土分布較多，作為一種細粒土，高液限黏土應具有2個分類特性，其一顆粒粒徑在0.074mm以下時應確保含量在50%以上；其二液限WL應在50%以上。如土液限在50以上，且塑性指數在26以上，路堤填筑時無法直接使用。如將高液限黏土直接應于高速公路施工，將對強度、穩定性及沉降變形等造成嚴重影響。為此，必須改良高液限黏土。目前往往選取摻加石灰、水泥及粉煤灰等方式改良高液限黏土，其中最常見的一種改良方案為摻石灰改良。石灰土的力學性能與整體性能良好，可用于填筑高等級公路路基，且良好施工效果。

1 工程概況

某高速公路工程總長度為36.203km，JH標段起止樁號為K29+129.250—K36+700，7.571km為該標段總長度。主要工程量包含以下幾項：7座橋梁，工程量為1.658km；5.913km為路基工程量；929 113m3為路基填方工程量；9 151m3為挖方工程量；115 349m為水泥攪拌樁工程量；364根為樁基總數；256根為墩柱量；需148個蓋梁、臺帽等。本工程線路整體走向為近南北向，沿線地形平坦，0.8m～3.5m為地面標高范圍。其氣象水文及地質狀況如下：

1）氣象水文。本地區為北亞熱帶季風氣候，四季變化較大。13.7℃～14.4℃為年平均溫度范圍。年降水量最高可達到1060mm，最低為900mm左右。且6—9月份，雨水充足，因梅雨等因素影響，在全年降水量中6—9月份所占比例為54%～56%左右。松散巖類孔隙水為沿線地下水類型，1.5m～2.0m為地下水文埋設深度。

2）地質狀況。下河沼澤洼地平原為本工程地貌類型，地勢較為平坦。沿線第四系地層位較為穩定，且具有均勻土性。該區域土地資源緊張。高液限黏土為本地區土壤主要形式，此類土質具有液限、塑性指數及天然含水量較高的特征。假設直接選取此類土質填筑路基，極易出現路基病害問題，降低路基穩定性，加大路基變形，且壓實難度較大，這已經成為公路建設必須關注的問題。為解決此類問題必須選取科學有效的改良方法。

2 石灰土組成設計

2.1 原材料選擇

土是覆蓋于地表、沒有膠結與弱膠結的堆積物。土的物理性能對其力學性質起到決定作用。選取本工程典型的高液限黏土作為試驗土樣，其物理性質、礦物組成如下：

第一，物理性質。深灰色為其顏色，33.2%為天然含水率，67.0%為液限，22.8%為塑限、44.2%為塑性指數。其顆粒組成如表1所示。

第二，礦物組成。黏土礦物、氧化物等為構成礦物的主要成分，其具有微小黏土礦物顆粒。

2.2 各項指標確定

石灰土壓實效果與含水率之間存有緊密聯系，利用標準擊實試驗的干土法，可獲取各類石灰摻量的相關數據，如表2所示。當石灰摻量7%時，對各項工程性能進行檢測，試驗結果與高速公路路基填料各項指標相符。

3 石灰改良高液限黏土施工工藝

1）制定施工方案。施工前，應編制好預算，做好路面設計工作，對各類設計圖紙進行整理、校核。詳細檢查新路基與所有人工構造物，包含土基壓實與損害狀況等內容。按照技術定額與施工具體情況，合理配置機械，在現有條件下，將生產效能最大限度發揮出來。在做好以上工作的前提下，進行施工方案的制定，其施工工藝流程為路段施工準備——挖路基臨時排水溝——路基放樣——上料——攤鋪拌——二次摻灰——二次拌——測含水量及灰劑量——整平——壓實——驗收。

2）現場布置。按照地形情況、工序連接度及施工機械配置等情況，為防止施工出現互相干擾現象，應做好現場布置工作。要求嚴格按照施工期限、運輸能力等條件，對拌和灰土場地進行集中設置，且進行各個灰土場地供應材料范圍的合理劃分。基于經濟性原則，運輸距離為3～6km時，運輸材料可選取手扶拖拉機設備；運輸距離為6～10km時，可選取汽車運輸。

3）路面清理及施工放樣。施工前應先將路面清理干凈，如障礙物、堆積物等，確保能夠通暢排水，隨后將土基、舊路面清理干凈。隨后進行縱、橫斷面放樣施工，且對邊線、中心線位置標高等內容進行核對。高程及厚度等條件可選取釘樁拉線法進行確定。放樣需及時做好抽檢、復查作業。

4）挖路槽。根據設計橫縱斷面進行路槽整修。通常選取挖槽、半挖半槽法進行原有路基擴寬及新路基施工。改建原路時，為避免造成路面損害，需選取培槽法作業。要求將路拱等設置到路槽內。一般選取12t以上壓路機進行路槽路堤、路塹碾壓施工，路槽頂面下20cm深度以內，要求其壓實度必須控制在93%以上。

5）拌和施工。根據體積比，在完成攤鋪作業的土層上面分堆、分條堆放消石灰，待其堆放量、位置準確后，即可進行均勻攤鋪。要求先進行2遍干拌，當灰土均勻混合后，即可根據最佳含水率規定，進行灑水量的確定。拌和作業遍數超過10遍時，直到充分破碎分散土塊后，可均勻混合水、灰及土3種材料。消石灰松干容重、土松干容重、石灰土干容重（壓實后），分別為每立方0.45-0.70t、1.0-1.1t、1.5-1.8t。

6）壓實施工。碾壓施工應嚴格按照施工方案進行施工，根據30cm確定松鋪厚度。要求按照“靜壓—振壓—靜壓”順序進行碾壓施工，每完成一遍振動壓實作業，需對其壓實厚度、含水率及壓實度等進行檢測。碾壓施工中，碾壓需先進行“輕—重、邊—中”原則施工，要求具有均勻的施工速度，中途不得出現停車、掉頭現象。碾壓時每次碾輪需重疊50%，當重輪輪跡完成全寬碾壓施工后，碾壓后需做好質量檢測工作，待其質量合格后，才能進行下階段施工。

4 結論

綜上所述，隨著科學技術水平的不斷提高，越來越多的新技術被應用到公路工程建設的過程中來。高液限黏土作為高速公路工程施工建設的重要內容，選取石灰改良高液限黏土，不僅能夠提升土質使用性能，還能提升路基穩定性。為此，必須提高施工技術水平，才能延長公路使用壽命提供可靠保障。

參考文獻

[1]賀春寧，任毅，王宏祥.湘西南高液限紅黏土地區地基承載力原位試驗研究[J].湖南交通科技，2011，37（2）：7-10.

[2]易劍波.高速公路紅黏土路基填筑施工與改良方法研究[J].公路工程，2012，37（5）：141-143.