高液限土路基填料改良探讨

高液限土路基填料改良探讨
对高液限土路基填料改良的一般原则进行简要阐释，并确定了其改良方案，指出了其在工程应用中应注意的若干问题。

标签：高液限土；路基填料；改良
中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：1672-3198（2012）15-0187-01
1 高液限土路基填料改良的一般原则
随着我国公路工程建设规模的不断扩大，公路等级不断提高修筑区域不断扩展和延伸，高液限土路基问题成为建设过程常见的主要问题之一。

路基变形大、稳定性差、施工麻烦、工程质量不好控制，提高工程造价，甚至造成很大的经济损失，成为公路路基建设中的一个突出的问题。

路基作为高速公路主体工程，应具有足够的强度、稳定性和耐久性。

在现行《公路路基设计规范》和《公路路基施工规范》中规定：路基填土应满足液限不大于50，塑性指数不大于26，含水量）不超过规定，及CBR实测值大于规定值的要求。

由于我国也还没有相应的技术标准和技术指南，为了达到设计规范的要求和工程的需要，我国的工程技术人员进行了大量的研究工作。

高液限土的改良是通过改变土的某些物理性质和力学性质来改善高液限土的特性：改变土的某些物理性质是为了减小土的塑性指数、减小土的自由膨胀率，便于机械的施工。

改变土的某些力学性质是为了提高土的抗剪强度、压缩模量、提高水稳定性、减小土的膨胀性等，使路堤土填料符合规范设计的要求。

对高液限土的改良，应当根据改良法的技术特点，考虑当地的气候特性、土的物理力学特性、项目的经济投资、运行要求等因素合理的选择设计技术方案。

由于各地区、各地层高液限土的成因、性质不尽相同，甚至差别很大。

因此对高液限土的改良，必须通过对项目土料进行对应的改良试验研究，以确定合适的添加剂种类和掺量。

2 添加剂的选择和掺量的确定
2.1 添加剂的选择
根据各种添加剂的改良效果，一般可按以下顺序选用改良添加剂进行相应的试验：二灰、石灰、水泥、粉煤灰、土壤稳定剂。

2.2 添加剂掺量的确定
2.2.1 常规掺量范围
（1）石灰、二灰：试验掺入量范围值为3％～9％，推荐采用掺入量范围值为5％～7％。

（2）水泥：试验掺入量范围值为3％～10％，一般情况下不推荐采用水泥进行改良。

（3）粉煤灰：试验掺入量范围值为10％～25％，一般情况下不推荐采用水泥进行改良。

（4）土壤稳定剂：试验掺入量范围值为5／10万～20／10万，推荐采用掺入量为8／10万以上。

改良剂的选择和实际掺量应根据不同的土料通过试验确定。

2.2.2 石灰掺量的确定方法
（1）液塑限试验方法：进行不同石灰掺量的高液限土液塑限试验，一般掺量为：0％、3％、4％、5％、6％、7％、8％…。

根椐试验结果绘制液限、塑限、
塑性指数与石灰掺量的关系曲线，根据塑性指数曲线的变化关系可以确定一个最佳的石灰掺入的比例。

（2）PH值试验方法：石灰土PH值试验是由依戴斯和格瑞米建议的。

依戴斯和格瑞米通过试验研究证明，石灰土一定的PH值是保证石灰与土发生反应的重要的必要条件。

他们建议石灰土溶液PH值达到12．4时的石灰掺量可以作为设计掺量。

PH值试验方法的优点是相对简单易行，但它并不能确保石灰与土的作用，也不能预测石灰土的强度的增长，仍需以其他的改良试验指标值作为确定掺入量的评判标准。

（3）无侧限抗压强度试验方法：进行不同石灰掺量的高液限土无侧限抗压强度试验，一般掺量为：0％、3％、4％、5％、6％、7％、8％…。

无侧限抗压强度试验应在试样制好后7d或28d进行（改良土样的龄期为7d或28d）。

根据试验结果绘制无侧限强度与石灰掺量的关系曲线，根据无侧限强度曲线的变化与路基设计对强度需要确定石灰掺入的比例。

（4）CBR试验方法：进行不同石灰掺量的高液限土CBR值试验，一般掺量为：0％、3％、4％、5％、6％、7％、8％…。

根据试验结果绘制CBR值与石灰掺量的关系曲线，根据CBR值的变化与设计需要确定石灰掺入的比例。

（5）压缩试验方法：进行不同石灰掺量土的压缩试验，一般掺量为：0％、3％、4％、5％、6％、7％、8％…。

根据试验结果绘制压缩模量与石灰掺量的关系曲线，根据压缩模量的变化与路基设计需要的压缩模量来确定石灰掺入的比例。

2.2.3 水泥掺量的确定方法
水泥摻量的确定主要原则是应依据设计的要求和实际工程的需要进行，除pH值试验方法对水泥不适用之外，其他的试验方法与石灰的确定方法相同。

2.2.4 粉煤灰掺量的确定方法
粉煤灰掺量的确定也应当根据设计的要求和实际工程的需要来进行，主要的试验方法与石灰的确定方法相同，但pH值试验方法不适用。

粉煤灰的起始掺量可以从10％开始，以后以3％～5％递加。

击实试验应在掺加粉煤灰后2h内进行，强度试验应在试样击实后2h进行。

2.2.5 石灰、水泥、粉煤灰混合掺量的确定方法
依据设计的要求和实际工程的需要通过试验确定，方法与水泥的确定方法相同。

石灰、粉煤灰混合掺量一般为1∶1到1∶3；水泥、粉煤灰混合掺量一般为1∶3到1∶4；石灰、水泥、粉煤灰混合掺量一段为1∶2∶4。

3 改良方案的确定
（1）掺加石灰改良：掺加石灰改良能有效的改善高液限土的物理力学性质，在三种改良方案中改良效果最好，并且该种改良方法的理论研究相对较为成熟。

但是，石灰通过化学反应改变高液限土的性质，并且要求土颗粒与石灰颗粒间充分接触才能完成，石灰掺量过高时会因反应不完全造成浪费、灰土搅拌不均匀会使反应不完全达不到改良效果，掺量过高或搅拌不均匀都会造成石灰颗粒充填在土体孔隙中，甚至形成石灰团，大大削弱改良土的强度。

因此掺加石灰改良需经过反复试验确定合适的掺加比，并且必须具备先进的搅拌设备，合适的施工天气条件，丰富的石灰材料供应源才能满足改良施工要求。

（2）掺加砂砾改良：是通过改变土体颗粒组成，使细粒土变为砂质细粒土来改变土的性质。

由于掺砂后土的属性已经改变，因此土的塑性指标得到较好的改善，但击实土的最佳含水量却
较天然含水量偏低，吸水量也因掺砂量的提高明显升高，使得利用改良土作为填料对压实施工含水量、天气条件较为苛刻，高掺砂量的改良土受水淋泡会产生“泌水”现象。

并且倘若搅拌不均匀，产生砂、土分层或成团现象，土的属性在填土内各向异性明显，易使压实土产生弹簧现象并会留下“亲水破坏”的隐患。

（3）掺加土壤稳定剂改良：是通过水理作用对红粘土进行改良，稳定剂与土颗粒发生离子交换作用，吸附在土颗粒表面形成油性保护膜，并使土颗粒挤密排列，削弱土的亲水性。

由于水理作用对土的属性影响较小，因此土的塑性指标未见明显降低，甚至出现反常升高现象。

但是改良击实土最佳含水量与天然含水量较为接近，膨胀量明显降低，吸水量大幅度稳定降低，CBR值明显提高，说明掺加土壤稳定剂能较好的改善红粘土的水稳定性，提高红粘土的强度。

由于击实土最佳含水量与天然含水量接近，开挖后不需翻晒或仅需短时间晾晒，将土壤稳定剂稀釋成水溶液后通过喷洒的方式投料，利用反铲挖土机就可将流体的稳定剂稀释液体与红粘土充分搅拌，不需闷料，即拌即压，施工方便，能较好的适应高等级公路建设工期紧凑、多雨天气的特点。

4 在工程应用中应当注意的问题
以上的掺量是在实验室理想条件下确定的。

在实际工程应用时，考虑到土的破碎程度和工地的拌和条件，以及项目所在地的气候条件、施工季节等因素，实际掺量应当增加1％～2％。

实际工程中，可以根据实际情况来确定具体实验方法。

应当注意的是并不一定化学改良添加剂的掺量越多越好。

此外，由于目前公路建设中，从设计到施工建设各阶段的周期都非常紧凑，在进行高液限土的改良处治设计中，除了考虑添加改良剂使改良土的物理、力学指标能达到规范要求以及对路基土的长期稳定性产生良好作用外，尚需结合项目特点，坚持因地制宜、就地取材、节约资源、保护环境、方便施工、减少工程造价的原则，选择最适合项目特点的添加剂种类和掺量进行改良。

总之，在目前公路建设中，从设计到施工建设各阶段的周期都非常紧凑，在进行高液限土的改良处治设计中，除了考虑添加改良剂使改良土的物理、力学指标能达到规范要求以及对路基土的长期稳定性产生良好作用外，尚需结合项目特点，坚持因地制宜、就地取材、节约资源、保护环境、方便施工、减少工程造价的原则，选择最适合项目特点的添加剂种类和掺量进行改良。

参考文献
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