淺談高液限粘土改良

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　　摘要：本文主要簡單探討省道S273線一級公路改建工程高液限粘土改良試驗及建議改良方案。
　　關鍵詞：公路改建高液限粘土改良方案。
　　引言
　　高液限粘土，即為0.074mm以下細粒含量超過50％，液限大于50，塑性指數大于26的細粒土。按照《公路路基施工技術規范》(JTG F10-2006)要求，液限大于50，塑性指數大于26的土，不得直接作為路堤填料。需要使用時，必須采取必要的改良措施，滿足填筑要求后方可使用。
　　1 工程概況
　　省道S273線一級公路改建工程是高明公路干線四橫三縱中的一縱，路線總體走向為南北走向，位于佛山市高明區更樓鎮。其中路基第Ⅱ合同段起點為更樓鎮荔枝園村，終點在榕樹村，全長5．7km，共有路基挖方295000m3，填方365000m3，設計利用土方295000m3。全線共有較集中的利用土場9個，分別從土場取樣進行土樣分析、液塑限及CBR試驗，試
　　驗結果顯示：沿線土質大多為高液限粘土，其中液限最高為80．3％、塑性指數43．4、CBR為2．2～5．5。因此，本項目大部分設計利用土均不可直接用作路堤填料。
　　2改良的目的和意義
　　 高液限粘土在南方地區分布較廣，而南方地區雨季時間長、雨量充沛、地下水位高的自然氣候特點，對高液限粘土的使用特別不利。如果將此類土全部廢棄，一是換填土大大增加了直接工程造價；二是大大增加了由于棄方及借方占地的植被恢復、環境治理等處理費用：第三，如果處理不當，有可能帶來土地荒漠化及水土流失等環境問題，因此，盡量利用高液限粘土，通過改良等技術措施使之滿足規范要求顯得極其必要。具體到本項目，全線大部分挖方不宜直接使用，涉及土方量達二十萬立方，需在試驗研究的基礎上，通過土質改良后使其相關各項指標達到規范要求，經過方案技術經濟比較，選定技術可行，費用最省的方案，實現經濟效益和社會效益“雙贏”。
　　3摻配改良室內試驗
　　 本項目改良室內試驗歷時6個多月，共實施六套改良方案，摻配材料分別為碎石、砂、水泥、石灰、石屑以及石屑和石灰（水泥）的混合物，按不同的摻配比例，完成37套物理力學試驗。從試驗結果看，改良效果都有趨勢性，因此得出不同材料的改良效果。
　　 改良材料采用水泥、砂、石屑、碎石、石灰五種，首先按單一材料摻配使用試驗：
　　 ①水泥按2％、4％、6％三種配合比摻用，檢測CBR、液限、塑性指數；
　　 ②砂按10％、20％、30％三種配比摻用，檢測CBR、液限、塑性指數；．
　　 ③石屑按10％、20％、30％三種配比摻用，檢測CBR、液限、塑性指數；
　　 ④碎石按15％、20％、25％三種配比摻用，檢測CBR、液限、塑性指數；
　　 ⑤石灰按3％、4％、5％、6％四種配比摻用，檢測CBR、液限、塑性指數。
　　 考濾到96區CBR要求較高，單一的摻粒料難以滿足要求，擬采用石屑與石灰組合或石屑與水泥組合綜合改良，初擬摻配比例：石灰或水泥摻量為2％、3％，石屑摻量按10％、20％、3 0％。
　　4改良試驗結果統計及分析
　　 4.1摻砂改良
　　 摻砂改良后，液限和塑性指數兩個指標能得到較好的改善，CBR值雖然有所提高，但提高幅度不大，當
　　
　　
　　
　　 4.2摻水泥改良
　　 水泥改良對液限指標及CBR值均有較大的改善，特別是CBR值的增長與水泥含量之間有較好的正相關性，6％的水泥含量較為合適 。
　　
　　
　　
　　 4.3摻碎石改良
　　 摻加碎石后，液塑性指標反而會惡化，CBR值的提高也非常有限。
　　
　　
　　
　　 4.4摻石灰改良
　　 摻石灰改良，液塑性指標幾乎沒有變化，而CBR值會有很大的提高；摻加4%的石灰改良，CBR值將提高
　　
　　
　　
　　 4.5摻石屑改良
　　 摻石屑改良，對液塑性指標有很大的改良，CBR值也有較大提高。
　　
　　
　　
　　 4.6綜合改良
　　 綜合改良主要是考慮原狀土液塑性指標和CBR值均不符合要求，而有的改良材料只對單一指標有較明顯的作用，通過綜合摻配，可將幾項指標都進行改善。
　　
　　
　　
　　 4.7改良分析
　　 從不同摻配材料對土質物理力學性能指標的改善試驗結果以及施工的可操作性綜合分析，可以得出如下結論：(1)砂對液塑性及CBR值指標均有較明顯改善。(2)碎石對液塑性及CBR值指標的改善均不明顯。(3)石屑對液塑性及CBR值指標均有較明顯改善。(4)水泥對液塑性指標有所改善，但改善的幅度不明顯，而對CBR值有較大的提高，且與摻量呈較強的正相關性。由于水泥與水反應時間較短，對施工操作要求較高，即要求在較短的時間內碾壓，因此，施工操作性方面稍差。(5)石灰對液塑性指標幾乎沒有改善，對CBR提高較明顯。(6)石屑與石灰組合、石屑與水泥組合綜合改良，對液塑性及CBR指標均有較明顯的改善，但施工操作性稍差，造價稍高。根據以上分析，考慮到當地石屑較豐富，價格便宜，通過技術經濟比較，本項目最終采用摻30%石屑改良處理方案，達到既能滿足規范要求，又節省費用的目的。從試驗路段鋪筑的檢測結果來看，各項指標均達到了規范的要求，可用于全線高液限土的改良。
　　5 施工工藝
　　 5.1拌和
　　 進料完成后即可進行拌和，拌和時用裝載機就地拌和。拌和時裝載機平鏟到料堆底部，鏟第一斗后舉起，徐徐將料倒向地面，使全部材料翻轉一遍，重復翻拌，直至石屑和土拌和均勻。
　　 5.2攤鋪、整平及碾壓
　　 拌和完成后，用推土機將已拌好的混合料推開，用平地機整平，要求壓實厚度為每層15cm。選用18t以上壓路機進行碾壓，先靜壓1遍，再振動碾壓5遍，且先慢后快，由弱振到強振。最大行駛速度不超過3km/h。
　　 振動碾壓完成后，隨機檢測壓實度，對不符合壓實度要求的地方及時補壓，直到全部測點達到要求。
　　 5.3施工注意事項
　　 為了保證施工質量，在施工過程中，須注意以下幾點：
　　 1）嚴格控制各材料的質量及用量，土方填料的最大粒徑應滿足有關要求，不能有結塊；
　　 2）混合料的碾壓含水量控制在最佳含水量的±2%范圍內；
　　 3）嚴格控制碾壓厚度。
　　6 總結
　　 本項目改良試驗針對五種常用的土質改良材料，按六套方案開展試驗。不同類型的土質對同一種外加劑，改良后的物理力學性能有一定的差異，但決定改良效果的主要因素仍然是外加劑的性能。本項目所采用的外加劑材料，石屑改良的效果比較全面，技術上具有較強的通用性，從材料的可得性方面也具有優勢，價格合適，性價比較高，因此作為本項目改良方案。
　　
　　注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。

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