掺石灰高液限土施工工艺研究

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摘要：分析了高液限土的基本特征及国内外研究现状，分别从碾压遍数、松铺厚度、压实含水率角度分析了高液限土掺石灰改良的工艺。试验研究表明：最佳的碾压遍数为5遍、松铺系数应在1.1～1.2、压实含水率差控制在-2～4%左右。

关键词：高液限土 碾压遍数 松铺厚度 压实含水率差

高液限土是一种细颗粒含量较高、液限较大的粘性土《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）规定高液限土的定义[1]为：高液限土是一种细粒土，同时具备2个分类特性①小于0.074mm的颗粒含量大于50%；②液限大于50%。其矿物成份主要以蒙脱石、伊利石、高岭石为主。其基本特征有：液限高（ WL≥50%），塑性指数高（Ip﹥26）；天然含水率高且远远超过最优含水率；保水性强；细粒含量较大；强度低，水稳定性差。工程特性有：弱膨胀性、裂隙性、崩解性、水作用性强。若不加处理，可能会出现如下工程问题：不均匀沉降、开裂、滑坡、水稳定性问题。

目前，对高液限土的处理技术主要有：换土、翻晒、掺料改良土。目前国内外学者进行了大量的研究，胡昕等进行了高液限土水敏感性研究，揭示了含水量变化对高液限土各项力学性能的影响[2]；李方华通过试验研究三种液限范围不同的高液限土的最佳掺跞石比[3]。朱冬梅等研究了高液限土在掺砂、水泥、石灰后的各项力学性能，并分析各种方案的改良效果和改良机理[4]。从经济适用性、技术可行性、实际可操作性角度分析发现：掺5%生石灰改良的经济性较好，改良后的高液限土各项力学性能基本能满足规范要求。

掺石灰改良高液限土的施工工艺流程一般为：施工放样、取土备灰、焖料、粉碎、上土整平、碾压、检测、养生。因此本文通过试验研究施工过程中的碾压遍数、压实含水率差、松铺厚度对压实效果的影响，得出最佳的碾压遍数、压实含水率差、松铺系数，为掺石灰改良高液限土提供理论支持。

1 碾压遍数

素土液限为65.8%，塑限为33.5%，塑性指数为32，小于0.074mm的细粒含量为79.0%，为高液限粉土，最大干密度为1.66g/cm3，最优含水率为20.2%；5%生石灰改良土的最大干密度为1.53g/cm3，最优含水率为18.0%；焖料采用生石灰块，将土料运至路面后在一定范围内摊铺一层土料（厚度约1.0m），然后在土料表面摊铺一层生石灰，再在生石灰上摊铺一层土料，如此反复，形成土堆进行焖料，在掺入生石灰后的第二天及以后各天均用挖机翻拌一次，翻拌后仍将土料打堆。现场试验表明，生石灰掺入土料中一天内基本完全消解，第二天翻拌时土料中基本没有未消解的生石灰块。5%生石灰改良土压实度与碾压遍数及含水率间的关系见表1。

18吨振动压路机碾压到6遍时两个检测点的压实度都高于设计要求的93%，压实度分别为96.8%、97.9%，含水率分别为22.2%、20.3%。18吨振动压路机碾压到12遍时两个检测点的压实度都高于设计要求的93%，压实度分别为97.9%、94.4%，含水率分别为24.5%、25.7%。从表1可以看出，5%生石灰改良土碾压到6遍到9遍过程中改良土的压实度基本没有增长，碾压到9遍到12遍过程中改良土的压实度有一定程度的降低，分析可能的原因有：①生石灰改良高液限土存在一个最佳碾压遍数，超过最佳碾压遍数后压实度会随碾压遍数的增加而降低；②填料表面不平整造成填料中压实功分布不均匀。因此，用93%压实度进行控制时，其最佳碾压工序为：

18吨压路机碾压时的碾压工序为：静压一遍小振两遍大振两遍静压一遍检测压实度（共碾压6遍）。

22吨压路机碾压时的碾压工序为：静压一遍大振一遍静压一遍大振一遍静压一遍检测压实度（共碾压5遍）。

2 松铺厚度

生石灰改良土在采用合理施工工艺下使用18t压路机以上压路机进行碾压，松铺厚度分别按25cm、30cm和40cm。素土填料的天然含水率为28.7%，液限为59.5%，塑性指数为26，细颗粒含量为60.7%，为含砂高液限土。5%石灰改良土的最优含水率16.3%，最大干密度为1.80g/cm3。该层采用“二次掺灰”工艺进行处理。掺入3%的生石灰块焖灰三天后进行碾压，碾压前掺入2%的熟石灰进行拌和整平。拌和两遍石灰土已经很均匀。各填筑层压实后测得层顶标高，计算得每层松铺系数，结果如表2。

结果表明，当填筑层厚度较薄时，所得的松铺系数较小，填筑层厚度较厚时，所得的松铺系数较大。在松铺厚度为40cm的料拌和施工过程中发现，很难保证拌和均匀，三遍拌和后还常见素土带。压实度的检测结果显示，松铺厚度为40cm的填筑层的压实度较低，因此，松铺厚度不应大于40cm。当松铺厚度为25cm时，压实效果最好。但松铺厚度太小会增大施工工作量，经济性不好。所以，松铺厚度宜为在30～35cm之间，松铺系数应为1.1～1.2范围内。通过二个填筑层的填筑施工结果表明：由第一填筑层所确定的碾压工艺能够满足相关的设计要求；“二次掺灰”方案的填筑结果显示，改良效果较好，具有很好的可行性；具有较好的松铺厚度应控制在30～35cm之间，松铺系数应在1.1～1.2的范围内。

3 压实含水率差

素土填料的天然含水率为34.4%，液限为61.4%，塑性指数为32，细颗粒含量为71.7%，为含砂高液限土。5%石灰改良土的最优含水率26.0%，最大干密度为1.51g/cm3。因土料天然含水率与最优含水率差值很小，所以闷料三天后即进行压实。压实度检测见表3。

掺石灰改良含水率效果很明显，一般焖料3天后的压实含水率差就能很好的控制在-2～4%左右，且压实度能够满足要求。

参考文献：

[1]中国人民共和国交通部部标准.公路土工试验规程JTJ051-81

[M].1982.

[2]胡昕，洪宝宁，王海明，等.高液限土和煤系土抗剪强度的水敏感性比较研究[J].四川大学学报（工程科学版），2010（1）：54-59.

[3]李方华.高液限土填料改良的最佳掺砂砾石比试验研究[J].岩土力学，2010，31（3）：785-788.

[4]朱冬梅，邓百洪，洪宝宁，等.广东云浮高液限土路堤填料改良方案试验研究[J].公路交通技术，2010（2）：5-10.

作者简介：刘志义（1982-），男，工程师，主要从事工民建方面的设计。