安徽沿江地区高液限黏土路基填料施工工艺探索

许 魁，过年生

（安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥230018）

根据规范［1-2］及相关资料，液限大于50%、塑性指数大于26的细粒土为高液限黏土，其不能直接用于路基填料［3］。高液限黏土区的路堤填筑，通常是通过远距离调运符合要求的填料，或对高液限黏土进行掺石灰改良。远距离调运填料，不仅增加工程造价，而且影响工期；就地掺石灰改良虽然经济合理，但施工过程中易出现拌合不均，碾压成型后路基表面易失水开裂等现象，增加了施工难度。如何有效降低高液限黏土的含水量，是施工中亟待解决的重要问题之一，其对保证路基填筑质量，降低工程造价，节省工期，具有重要的现实意义。

1 工程概况

安徽某长江公路桥北岸接线的石涧枢纽互通工程位于丘岗地区，上部土层主要为第四系上更新统（Q3al）高液限黏土，厚度一般5．0～6．0m，承载力为一般至较高，具有弱膨胀性，作为路基填料时应掺石灰改性处理，路基填料试验成果详见表1。

2 高液限路基填料施工存在问题

涉铁一标在Qu-B-1-9取土场取土进行路基填筑时，发现高液限黏土按设计5%进行掺灰后，CBR、膨胀性也均能满足路基填筑要求，但掺石灰后采用拌合机翻打时不易破碎，大颗粒粒径在3～5cm，且路基碾压成型后，失水快，表面易收缩开裂，施工质量难以满足工程要求。

3 问题分析

现场发现不易破碎的大颗粒粒径所占比例约30%～40%。取大颗粒进行碾碎，发现半干固态状态下的高液限黏土强度较高，土块表面虽干硬但内部较为湿软，含水量偏大，导致掺改良剂拌合不均，不能彻底消除土体膨胀性，导致路基碾压成型后，失水开裂。

4 试验研究及成果应用

为解决北岸取土场普遍存在的高液限黏土路堤填料施工困难的问题，有限降低高液限黏土含水量，开展现场焖料试验。

4．1 试验过程

试验取典型高液限黏土3堆，每堆取土40方，分别按照掺灰1%、2%、3%比例进行焖料试验。其中掺灰1%的高液限黏土提前1d开挖并晾晒，掺2%、3%的土方均为现场挖取的高液限黏土。同时，现场挖取素土堆放，摊铺厚度约30cm，晾晒时间2周。

根据取定的土方量和掺石灰比例计算出掺1%、2%、3%时的掺灰量，现场挖取高液限黏土，并采用挖掘机对大块黏土进行破碎，最大粒径不大于20cm，将开挖好的土方进行摊铺，松土摊铺厚度按照30cm控制。按照“一层土＋一层灰”程序依次进行，均匀撒灰其表面，采用挖土机进行不断搅拌，确保均匀，再用塑料布对土方进行覆盖，并设置标牌，标识各试验土方石灰量比例。试验计划焖料1周、2周分别观察试验效果，并取样试验。

表1 勘察实验成果一览表

图1 现场开挖的高液限黏土

图2 掺灰1%焖料

图3 掺灰2%焖料

图4 掺灰3%焖料

4．2 试验效果

4．2．1 1周效果

掺1%灰焖料：现场观察砂化程度较好，颗粒粒径主要集中在1～2cm之间。

掺2%灰焖料：现场观察砂化程度差，颗粒粒径主要集中在4～5cm间，且颗粒不易破碎。

掺3%灰焖料：现场观察砂化程度一般，颗粒粒径主要集中在3～4cm间，约50%颗粒不易破碎。

4．2．2 2周效果

① 掺灰1%

图5 现场工作照片

现场观察砂化程度较好，颗粒粒径较小，粒径较大的土块用手碾压易碎，基本能满足施工要求。

②掺灰2%

现场观察砂化程度较差，颗粒粒径较大，主要集中在4～5cm，土块周围包裹石灰，但未能浸入土体内部，土体颗粒硬度较大，用手碾压不易破碎。

③掺灰3%

现场观察砂化程度一般，颗粒粒径较大，主要集中在2～3cm，土块周围包裹石灰，但未能浸入土体内部，部分土体颗粒硬度较大，用手碾压不易破碎。

图6 掺灰1%焖料1周

图7 掺灰2%焖料1周

图9 掺灰1%焖料2周

图10 掺灰2%焖料2周

图11 掺灰3%焖料2周

图12 素土晾晒2周后状况

④素土

晾晒时间2周后，大土块基本收缩开裂，自然崩解，用脚轻踏，基本分解成1cm左右颗粒，小颗粒用手碾压不易破碎。自然晾晒效果较好，但含水量较低，需掺石灰洒水碾压。

4．3 试验分析

通过观察，发现掺1%灰焖料料堆砂化效果较掺2%、3%灰好，主要原因是该部分土样在焖灰前已经进行晾晒了1d，含水量略有降低，其他土样均为现场挖取直接掺灰焖料。

本次试验采取模拟施工现场的场拌掺灰，掺石灰均匀性略差，可能造成现场对不同石灰计量砂化效果的判断存在偏差。

4．4 成果应用

为了节省工期，节约施工成本，本项目在路基填筑大面积施工过程中，选择在旱季施工，对位于岗地的高液限黏土取土场，沿取土边界开挖了大量临时排水沟，有效降低了岗地土源的天然含水量，并将高液限黏土用于路堤93区填筑［4］，严格控制摊铺分层厚度，松铺厚度宜控制在25cm，注意粉碎粒径大于1．5 cm的土块。采用“半干半湿”法测定最佳含水量［5］，控制压实标准（“半干半湿”法及取样直接掺灰焖料，将水分在室内风干，使含水量降低较大，碾压式再加水至最佳含水量附近，确定最大干密度，即掺灰时机属“湿法”，含水量配置属“干法”）。

施工时挖取高液限黏土漓水晾晒2d，掺3%灰焖料3d，用挖掘机散开灰土堆，撒布剩余设计灰剂量2%，采用大吨位推土机倒堆，边推边堆，同时利用履带碾压较大土块。2次掺灰后焖灰1d，运至施工现场，采用铧犁结合圆盘耙及旋耕机进行翻拌5遍，使灰土拌合均匀，整体层位一致，颗粒大小基本在5cm以下，再采用拌合机拌合进一步粉碎，使土颗粒大小基本降至1．5cm以下，压实效果较好，路基碾压成型后，基本不再出现表面开裂现象。

5 结论

本文结合施工现场的试验探索，提出将高液限黏土离水晾晒，2次掺灰焖料，有限地降低了填料的含水量，合理选用填料拌合遍数，控制压实标准及摊铺厚度，有限度地解决了高液限黏土路基施工过程中出现的不易破碎压实、碾压成型后表面易失水开裂等问题，既达到了经济省时效果，又保证了工程质量，可为同类地区路基填筑提供工程经验参考。

［1］中华人民共和国交通运输部．公路路基设计规范（JTG D30-2015）［S］．北京：人民交通出版社，2015．

［2］中华人民共和国交通运输部．公路路基施工技术规范（JTG F10-2006）［S］．北京：人民交通出版社，2006．

［3］交通部第二公路勘察设计院．公路设计手册——路基［M］．北京：人民交通出版社，1996．

［4］陈伟．高液限黏土路基处治关键技术［J］．交通标准化，2009，10（206）：38-40．

［5］沈康鉴，喻自祥．高液限土改性剂施工含水量、施工工艺的研究［J］．公路，2009，2（2）：149-153．