浅谈高液限粘土改良

浅谈高液限粘土改良摘要：本文主要简单探讨省道S273线一级公路改建工程高液限粘土改良试验及建议改良方案。关键词：公路改建高液限粘土改良方案。引言高液限粘土，即为0.074mm以下细粒含量超过50％，液限大于50，塑性指数大于26的细粒土。按照《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006)要求，液限大于50，塑性指数大于26的土，不得直接作为路堤填料。需要使用时，必须采取必要的改良措施，满足填筑要求后方可使用。1工程概况省道S273线一级公路改建工程是高明公路干线四横三纵中的一纵，路线总体走向为南北走向，位于佛山市高明区更楼镇。其中路基第Ⅱ合同段起点为更楼镇荔枝园村，终点在榕树村，全长5．7km，共有路基挖方295000m3，填方365000m3，设计利用土方295000m3。全线共有较集中的利用土场9个，分别从土场取样进行土样分析、液塑限及CBR试验，试验结果显示：沿线土质大多为高液限粘土，其中液限最高为80．3％、塑性指数43．4、CBR为2．2～5．5。因此，本项目大部分设计利用土均不可直接用作路堤填料。2改良的目的和意义高液限粘土在南方地区分布较广，而南方地区雨季时间长、雨量充沛、地下水位高的自然气候特点，对高液限粘土的使用特别不利。如果将此类土全部废弃，一是换填土大大增加了直接工程造价；二是大大增加了由于弃方及借方占地的植被恢复、环境治理等处理费用：第三，如果处理不当，有可能带来土地荒漠化及水土流失等环境问题，因此，尽量利用高液限粘土，通过改良等技术措施使之满足规范要求显得极其必要。具体到本项目，全线大部分挖方不宜直接使用，涉及土方量达二十万立方，需在试验研究的基础上，通过土质改良后使其相关各项指标达到规范要求，经过方案技术经济比较，选定技术可行，费用最省的方案，实现经济效益和社会效益“双赢”。3掺配改良室内试验本项目改良室内试验历时6个多月，共实施六套改良方案，掺配材料分别为碎石、砂、水泥、石灰、石屑以及石屑和石灰（水泥）的混合物，按不同的掺配比例，完成37套物理力学试验。从试验结果看，改良效果都有趋势性，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、石灰五种，首先按单一材料掺配使用试验：①水泥按2％、4％、6％三种配合比掺用，检测CBR、液限、塑性指数；②砂按10％、20％、30％三种配比掺用，检测CBR、液限、塑性指数；．③石屑按10％、20％、30％三种配比掺用，检测CBR、液限、塑性指数；④碎石按15％、20％、25％三种配比掺用，检测CBR、液限、塑性指数；⑤石灰按3％、4％、5％、6％四种配比掺用，检测CBR、液限、塑性指数。考滤到96区CBR要求较高，单一的掺粒料难以满足要求，拟采用石屑与石灰组合或石屑与水泥组合综合改良，初拟掺配比例：石灰或水泥掺量为2％、3％，石屑掺量按10％、20％、30％。4改良试验结果统计及分析4.1掺砂改良掺砂改良后，液限和塑性指数两个指标能得到较好的改善，CBR值虽然有所提高，但提高幅度不大，当4.2掺水泥改良水泥改良对液限指标及CBR值均有较大的改善，特别是CBR值的增长与水泥含量之间有较好的正相关性，6％的水泥含量较为合适。4.3掺碎石改良掺加碎石后，液塑性指标反而会恶化，CBR值的提高也非常有限。4.4掺石灰改良掺石灰改良，液塑性指标几乎没有变化，而CBR值会有很大的提高；掺加4%的石灰改良，CBR值将提高4.5掺石屑改良掺石屑改良，对液塑性指标有很大的改良，CBR值也有较大提高。4.6综合改良综合改良主要是考虑原状土液塑性指标和CBR值均不符合要求，而有的改良材料只对单一指标有较明显的作用，通过综合掺配，可将几项指标都进行改善。4.7改良分析从不同掺配材料对土质物理力学性能指标的改善试验结果以及施工的可操作性综合分析，可以得出如下结论：(1)砂对液塑性及CBR值指标均有较明显改善。(2)碎石对液塑性及CBR值指标的改善均不明显。(3)石屑对液塑性及CBR值指标均有较明显改善。(4)水泥对液塑性指标有所改善，但改善的幅度不明显，而对CBR值有较大的提高，且与掺量呈较强的正相关性。由于水泥与水反应时间较短，对施工操作要求较高，即要求在较短的时间内碾压，因此，施工操作性方面稍差。(5)石灰对液塑性指标几乎没有改善，对CBR提高较明显。(6)石屑与石灰组合、石屑与水泥组合综合改良，对液塑性及CBR指标均有较明显的改善，但施工操作性稍差，造价稍高。根据以上分析，考虑到当地石屑较丰富，价格便宜，通过技术经济比较，本项目最终采用掺30%石屑改良处理方案，达到既能满足规范要求，又节省费用的目的。从试验路段铺筑的检测结果来看，各项指标均达到了规范的要求，可用于全线高液限土的改良。5施工工艺5.1拌和进料完成后即可进行拌和，拌和时用装载机就地拌和。拌和时装载机平铲到料堆底部，铲第一斗后举起，徐徐将料倒向地面，使全部材料翻转一遍，重复翻拌，直至石屑和土拌和均匀。5.2摊铺、整平及碾压拌和完成后，用推土机将已拌好的混合料推开，用平地机整平，要求压实厚度为每层15cm。选用18t以上压路机进行碾压，先静压1遍，再振动碾压5遍，且先慢后快，由弱振到强振。最大行驶速度不超过3km/h。振动碾压完成后，随机检测压实度，对不符合压实度要求的地方及时补压，直到全部测点达到要求。5.3施工注意事项为了保证施工质量，在施工过程中，须注意以下几点：1）严格控制各材料的质量及用量，土方填料的最大粒径应满足有关要求，不能有结块；2）混合料的碾压含水量控制在最佳含水量的±2%范围内；3）严格控制碾压厚度。6总结本项目改良试验针对五种常用的土质改良材料，按六套方案开展试验。不同类型的土质对同一种外加剂，改良后的物理力学性能有一定的差异，但决定改良效果的主要因素仍然是外加剂的性能。本项目所采用的外加剂材料，石屑改良的效果比较全面，技术上具有较强的通用性，从材料的可得性方面也具有优势，价格合适，性价比较高，因此作为本项目改良方案。注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。