淺談高速公路鉆渣改良灰土路用性能及廠拌施工技術

黃孝慶

（中鐵十六局集團第三工程有限公司，浙江 湖州 313000）

0 引言

目前，灰土路基填筑基本采用外運天然填料到現場，再進行現場路拌灰土施工，存在料源供應不及時，運輸及路拌可能存在環境污染等問題。因此，需要結合工程實際進行料源的改良。在湖杭高速TJ01標橋梁樁基的鉆孔灌注樁施工過程中，鉆渣直接轉化為灰土路基填料，是最適用于湖杭高速TJ01 標灰土路基施工的一種工藝，具有提質增效、利于環保的特點。本文就該工程的鉆渣改良灰土的路用性能進行研究，并分析其廠拌施工技術。

1 工程概況

湖杭高速公路吳興至德清段工程土建第TJ01標路線起于湖州市吳興區織里鎮盛家橋附近，設織里樞紐與申蘇浙皖高速公路交叉，起訖點里程樁號K0+000～K8+223，終點為跨滬蘇湖高鐵起點，主線全長8.223km。采用高速公路標準建設，設計時速120km/h，雙向六車道。該項目路基工程：路基摻灰土填筑（含臺階回填及沉降土方）507144m3，橋梁工程：特大橋7542.61/3.7（m/座）、互通2 處，鉆孔灌注樁預估方量302462m3。為了節省工程造價，解決灰土路基填料難題，就近將本標段內的鉆孔灌注樁產生的鉆渣、泥漿干化后進行灰土改良利用，選擇ZLK3+510～ZLK3+740 段進行鉆渣改良灰土廠拌施工工藝試驗。

2 鉆渣改良灰土的路用性能分析

2.1 試驗參數

鉆渣改良灰土填料在ZLK3+600廠拌，運輸至現場堆放處取土。經試驗人員檢測該處原材料，其最大干密度為1.78g/cm3，最佳含水量為14.1%，液限WL為36.9%，塑性指數IP為16.5，該土的不均勻系數為12.88，曲率系數為1.00，土壤硫酸鹽含量0.37%，有機質含量0.33%，石灰的有效鈣鎂含量為82%，各項試驗指標均能夠滿足相關規范要求，可用做路基填料[1]。

2.2 配合比設計

鉆渣摻5%石灰和摻3%石灰+1%水泥改良后，改良土壓實度如表1 所示，可知經過摻3%石灰+1%水泥改良后，鉆渣具有較好的壓實性能[2]。兩種摻量的改良土的EDTA標定曲線如圖1和圖2所示。從圖1、圖2可知，3%石灰+1%水泥改良土的EDTA的標定曲線平緩，表明石灰中的含鈣量變化幅度較小，即石灰和水泥改良土對灰土路基的灰劑量影響較大，能有效地降低灰劑量的損失，有利于灰土路基填筑過程中摻灰量的控制[3]。

圖1 EDTA5%石灰土標定曲線圖

圖2 EDTA3%石灰+1%水泥土標定曲線圖

表1 各摻灰量對應的固化土物理力學試驗數據一覽表

2.3 試驗結果

通過以上試驗參數可知，在對鉆渣進行灰土改良廠拌后，摻灰3%+1%水泥的灰土路基的壓實度CBR達到18.3%，且灰劑量損失較少，提升了灰土路基實體質量。值得注意的是，由于鉆渣中含有較多的粉質黏土，因此在廠拌過程中可以摻1%的水泥提高強度，減少石灰的損失，兩種材料的共同使用，滿足了路基的強度要求，也可以將灰土路基的效益進一步提升。

3 鉆渣改良灰土施工關鍵技術

3.1 施工流程

施工流程：測量放樣→清表、排水溝開挖→鉆渣轉運至灰土拌合站晾曬、燜料→灰土拌和站拌料、運輸→灰土攤鋪→翻曬→灰土整平、檢測灰劑量→碾壓→養生→路基質量檢驗。

3.2 測量放樣

按照設計圖紙放線，在路基兩側各加寬50cm，對放好樣的中樁、邊樁做好保護。

3.3 清表處理

路基填筑前先清基，挖除路幅范圍內的草皮、植物根和耕植土，然后進行填前壓實，并做好臨時排水設施，在密實度達到90%以上后再進行分層填筑碾壓路基。

3.4 鉆渣改良灰土廠拌

鉆渣改良灰土施工采用廠拌法施工，拌合站需要設置晾曬棚（占拌合站面積的2/3）、悶灰棚、攪拌棚等，且拌合站的設置必須設置噴水降塵措施，符合環保要求。

首先將現場鉆孔灌注樁產生的鉆渣轉運至拌合站晾曬棚內沉淀晾曬3d，然后就地采用3%的石灰進行燜料4d，待鉆渣土含水量不大于25%時再摻入剩余劑量的石灰(生石灰粉)通過強制式拌和機等廠拌設備進行拌和，悶灰每天含水量變化見表2所示。

表2 悶灰每天含水量變化（單位：%）

拌合設備采用自動計量裝置，在拌和設備內拌制改良土混合料時，需拌和均勻，并在拌和的時候加入3%的石灰粉和1%水泥進行充分拌和，攪拌完成后再裝車出倉，出廠的鉆渣改良土含水量不超過21%，灰土出廠到現場攤鋪施工含水率損失見表3所示。

表3 灰土出廠到現場攤鋪施工含水率損失

3.5 運輸

從拌合站將灰土運輸至現場采用具備防塵罩的自卸車運輸。拌和好的混合料馬上運送到鋪筑現場，混合料在運送過程中應進行覆蓋，減少水分損失和環境污染。

3.6 攤鋪

（1）整平：為保證路基的寬度和邊緣的壓實度，施工時在路基兩側增加50cm 的寬度。路基防護工程實施前，按標準寬度對邊坡進行修補。在填筑現場，根據每車土方的數量和攤鋪厚度，用石灰布置網格控制卸汽車的傾倒密度，同時埋樁掛線，標出松鋪的攤鋪厚度；攤鋪好混合料后，用整平機平整成型，如有坑洞及時利用人工進行局部平整。拌合料應先整平，然后再精細整平。分層填筑壓實厚度控制在24cm，松鋪厚度控制在30cm。

（2）布料：混合料采用全斷面均勻攤鋪方式進行布料，不得出現縱向接縫，中途不宜中斷。當因故中斷超過2h 時，設置橫向施工縫，橫向接縫采用放臺階2m 的方式進行搭接施工。整型應按規定的坡度和路拱進行，并特別注意接縫處的整平。在整型過程中，嚴禁車輛通行。

3.7 碾壓

當混合料接近最佳含水率時，用重型壓路機在路基全寬內碾壓至要求的實密度。土體的碾壓順序為：先輕型壓路機（22t）靜壓2 遍，振動壓路機弱振3 遍，最后用光輪壓路壓靜壓3 遍，終凝前碾壓至設計壓實度，且沒有明顯輪跡線。

3.8 路基質量檢測

鉆渣改良石灰土的路基填筑質量的控制指標為：壓實系數、灰劑量兩個指標控制。該項目鉆渣改良灰土路基填筑檢測的具體情況為：采用灌砂法檢測，每層壓實度檢測不少于6 個點，其中臺背填筑范圍不少于3個點，實測值在6%灰劑量的灰土壓實度均大于94%，在8%灰劑量的灰土壓實度均大于96%。

4 結束語

將鉆孔灌注樁施工產生的鉆渣用于灰土路基填筑，解決了湖杭項目的30 萬m3鉆渣處理問題，滿足鉆渣改良石灰土路基填筑設計及規范要求，改良后的路基整體質量較好。一是相比于常規灰土施工，鉆渣改良灰土廠拌施工技術解決了灰土施工的土源問題；二是該施工技術的發展有效地提高了項目整體的質量及效率，不僅縮短了橋梁樁基、路基的施工周期，還保障了橋梁樁基及路基的施工質量，同時還可以消除鉆渣處理的疑難問題；三是鉆渣改良灰土廠拌施工工藝跟常規的灰土施工工藝比較，屬于灰土施工的一個綠色環保的變革，降低了運輸過程的碳排放量，提升了路基填筑的整體質量，符合規范規定的填料強度要求及設計對質量控制指標的要求；四是鉆渣改良灰土廠拌施工工藝，是一項橋梁樁基礎施工+灰土路基填筑施工的資源整合施工模式，施工工藝簡單、機械化和工廠化程度高，質量控制能夠得到保證，施工過程趨近于“零”污染，經濟、社會、環保效益顯著，推廣應用前景廣闊。