高塑性土在高速公路路基填筑中的應(yīng)用

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 一、概述
    津汕（威烏）高速公路是國(guó)家規(guī)劃的重點(diǎn)公路“縱四”（天津—汕尾）和“橫四”（威海—烏海）國(guó)道主干線之一，冀津界至冀魯界段是河北省公路網(wǎng)建設(shè)發(fā)展規(guī)劃確定的“四縱四橫十條線”主骨架的重要組成部分，也是華北地區(qū)與華東及華南地區(qū)聯(lián)系的重要通道。沿線多處路段土質(zhì)均為粘性土，天然含水量很高（達(dá)35—40%），下挖半米就出水，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)最佳含水量，屬于過(guò)濕土的范圍，其塑性指數(shù)在25左右，有的甚至高達(dá)32.按規(guī)范要求，塑性指數(shù)大于26的土不能直接作為路堤填料，塑性指數(shù)大于20的土須經(jīng)過(guò)處治。塑性指數(shù)大于20的土，必須摻粉煤灰處理；塑性指數(shù)小于等于20的土，可采用晾曬等方法使含水量接近最佳含水量，直接填筑路堤，若含水量仍然較大，可適當(dāng)摻灰處理。對(duì)于過(guò)濕的高塑指土摻加石灰和粉煤灰，以降低土的含水量和塑性指數(shù)。
    二、關(guān)于石灰粉煤灰的劑量取值
    通過(guò)大量的施工實(shí)踐認(rèn)為石灰宜選用生石灰，不宜選用消石灰，若土的含水量不大，可利用部分消解石灰。粉煤灰的含水量不宜超過(guò)15%，以利于降低土的含水量。摻加石灰粉煤灰劑量取值的原則如下：
    （1） 取土坑土的塑性指數(shù)
    塑性指數(shù)較小的，摻二灰劑量可小些，塑性指數(shù)較大的，摻二灰劑量可大些，特別是粉煤灰，對(duì)降低土的塑性指數(shù)特別有效，通過(guò)試驗(yàn)得知摻加20%的粉煤灰能降低土的塑指30%以上。
    （2） 土的天然含水量和最佳含水量的差值
    土的含水量主要靠石灰降低。設(shè)土的天然含水量為W0，最佳含水量為W，石灰充分消解的吸水率為A（完全未消解生石灰為32%），則摻灰劑量可用下列公式估算：
    摻灰劑量=W0—W—（W1+W2）/AX100%
    其中：W1——碾壓時(shí)土的含水量可超過(guò)最佳含水量的高限值，一般為3%；W2——悶灰、運(yùn)輸和攤鋪、粉碎等操作中的水分損失量，大約在2%左右。
    （3） 路基填料CBR值的要求
    通過(guò)試驗(yàn)比較，施工過(guò)程中石灰劑量控制在5%，粉煤灰控制在20%.這樣既改良了土壤，保證了工程質(zhì)量，又降低了土的含水量，加快了工程進(jìn)度，同時(shí)還有效地控制了工程的投資。
    三、施工要點(diǎn)
    1. 排水
    取土坑取土?xí)r，首先在取土坑四周、中間分塊（約20畝左右）開(kāi)挖排水溝（深3.0m以上），降低取土區(qū)的地下水位，排除取土區(qū)內(nèi)的自由水，使水溝與自然溝渠相連，排入溝渠中，或用水泵把排水溝中的水排出。
    2. 挖土
    根據(jù)取土區(qū)的形狀、大小，選擇堆土位置，并安排挖掘機(jī)進(jìn)行挖土。
    3. 摻灰
    根據(jù)上述摻灰量的原則，計(jì)算石灰粉煤灰用量，備足生石灰和粉煤灰在土堆位置附近，以便機(jī)械摻灰。摻灰劑量采用體積控制，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定各種材料不同含水量時(shí)的密度，以確定各中材料的體積比，各種材料的摻加比例必須做到準(zhǔn)確無(wú)誤。
    4. 悶灰
    為使摻加的生石灰在土中能充分消解，降低土的含水量，可將挖掘機(jī)挖土和裝載機(jī)摻灰穿插進(jìn)行，把土堆成錐體或帶狀，再用裝載機(jī)翻拌、打堆，效果甚佳。悶灰時(shí)間不宜過(guò)短，否則生石灰不能充分消解，成型路基會(huì)出現(xiàn)“筍泡”現(xiàn)象。但也不能過(guò)長(zhǎng)，防止Ca2+、Mg2+流失過(guò)多，影響石灰活性，CBR值得不到提高。悶灰時(shí)間一般控制在3~4天左右。
    5. 攤鋪
    根據(jù)汽車的噸位，設(shè)計(jì)攤鋪厚度、寬度，規(guī)定每種車型的卸土位置、縱橫間距等，并在路基表面劃線排布，目的是為了嚴(yán)格控制攤鋪厚度，盡量做到分層、等厚、薄層攤鋪碾壓，保證壓實(shí)度的均勻性。推土機(jī)推平土堆后，用輕型壓路機(jī)快速碾壓一遍，并用平地機(jī)整平，保證碾壓后成型路基的表面平整度和橫向坡度。
    6. 拌合粉碎
    盡管高塑指土經(jīng)過(guò)石灰粉煤灰處理后產(chǎn)生砂化現(xiàn)象，但使用旋耕犁往往不能將土塊粉碎，使之符合粒徑小于50mm的要求。而且旋耕犁耙齒過(guò)短，不能有效地翻拌到規(guī)定的層厚，拌合不勻，效率不高。使用穩(wěn)定土拌合機(jī)拌合，既能使土塊充分粉碎，又能使土和石灰粉煤灰充分均勻拌和，不留夾層，效率比旋耕犁高3~4倍。
    7. 碾壓
    要求碾壓前作石灰劑量和含水量檢查，即粉碎拌合初平后，測(cè)定石灰劑量，目的是對(duì)灰劑量離散性太大的部位再適當(dāng)摻灰，并測(cè)定最大干密度，以保證路基壓實(shí)度。冬季或雨季碾壓前的含水量，要控制在最佳含水量的+1~—1之間。夏季和久晴無(wú)雨、空氣濕度較低季節(jié)，碾壓前含水量控制在最佳含水量的+3~—1之間。初平后先用光輪壓路機(jī)穩(wěn)壓，然后用平地機(jī)整平，再用大噸位的壓路機(jī)碾壓，目的是保證平整度和壓實(shí)度。
    四、結(jié)束語(yǔ)
    從津汕高速公路河北段過(guò)濕高塑土路基填筑施工情況看，過(guò)濕高塑土采用加石灰粉煤灰工藝后，土體易于粉碎，含水量接近最佳含水量，塑性指數(shù)大幅降低，利于碾壓密實(shí)，利于加快施工進(jìn)度，施工效果良好。