豫东粉土地区路面结构研究

摘 要：我国相当多的省份分布有粉质土。粉质土作为筑路材料时，具有难以压实、水稳定性差、易冲刷、强度低等缺点，致使粉土地区路基路面病害严重，严重影响了公路的使用性能和使用寿命。结合实际工程，本文通过对粉土地区路基路面病害进行调查、分析和归纳，找到主要病害，指出粉土是较差的筑路材料，塑性指数低，粘结性小，作为路基垫层土，施工时极不易成型，路基压实度很难满足要求，因此要解决粉土在筑路过程中的诸多问题，应对其进行加固处理，并选择合理的加固方法及方案。

关键词：粉土 路面结构 加固土

中图分类号：U41 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）01（a）-0056-01

商丘市位于河南东部，与鲁、皖、苏三省交界，面积约1.012万平方公里，人口约1000万。随着经济的迅速发展，该地区的交通量及车辆轴载也迅速增长，特别是在西煤东运过程中，超载现象尤为严重，从而导致公路病害层出不穷。而商丘市又属粉土地区，由于粉土的难以压实、水稳定性差、易冲刷、强度低等特点，致使路基路面病害更加严重，严重影响了公路的使用性能，大大缩短了使用寿命。所以研究粉土地区的路面结构及施工技术，是十分必要和迫切的，具有重要的现实意义。

1 国内外研究现状

1.1 粉土性能研究现状

粉土具有塑性指数低、粘结性小、施工时不易成型、强度低、水稳定性差、易冲刷等特点，是不适宜填筑路基的土质之一。为了解决公路建设中存在的问题，国内外研究人员针对粉土进行了大量的研究工作，主要集中在研究粉土路基压实技术以及稳定粉土的稳定机理、措施以及施工工艺上。

国内外研究人员在粉土地区公路建设中的设计、施工等方面，已经取得了大量成果，但尚存在以下问题有待解决。

（1）粉土以及稳定粉土振动压实机理。

（2）在土壤稳定的研究领域，目前尚没有形成系统成熟的土壤固化稳定的理论。

（3）粉土边坡稳定措施方面，目前多为经验做法，缺乏深入的理论和试验研究。

（4）粉土的研究成果具有地域性，不同地区的粉土的颗粒组成、自振频率等不相同。因此，在其它地区取得的一些研究成果，不一定适用于河南省。

1.2 粉土路基病害研究现状

国内外对粉土性能的研究成果较多，但对粉土路基病害的研究，则相对较少，且多集中在对路基下沉、不均匀性沉降等几个方面的研究上。

2 加固方案

根据规范要求及工地实际材料供应情况，拟定分别采用纸浆废液、生石灰、熟石灰、粉煤灰、石膏和水泥等，共6种方法对粉土进行加固稳定。通过无侧限抗压强度试验、劈裂强度试验、干缩试验、抗压回弹模量试验，表明生石灰、粉煤灰、水泥三种外掺剂对土的加固效果明显，其余效果较差。

3 主要结论

（1）商丘地区的交通量骤增轴载加重是造成本地区路面破坏的主要客观原因。该地区的土质为粉土及粉质低液限粘土，该种土做成的石灰稳定土早期强度低，特别是自身的抗剪强度低，难以碾压成型，是造成路面破坏的内在因素。

（2）商丘地区粉土以粉粒与砂粒为主，粘土含量极少，致使该种土质工程性质较差并成为造成路面病害的主要原因。

（3）在室内对石灰稳定土掺加各种外掺剂的研究表明，在商丘地区宜采用水泥石灰综合稳定土。

（4）室内外的实验研究表明，稳定土的抗剪强度将随闷料时间的增加而增加，因此，适当增加闷料的时间，可以提高稳定土自身的抗剪强度，为了不过多损失稳定土的整体强度，一般石灰土稳定土与水泥石灰综合稳定土闷料时间宜取三天为好。

（5）石灰类稳定土闷料时宜根据天气情况适当增加稳定土的含水量，保证在碾压成型时的含水量比最佳含水量大2%～3%，这样能保证稳定土的碾压成型，并取得较高的抗压强度。

（6）商丘地区粉土中高粉粒、低粘粒的畸形颗粒分布造成稳定土中可参与反应的活性物质少，比表面积偏低及离子交换容量不高等不良性质，影响了该种土质加固效果。

（7）石灰稳定粉土过程中，离子交换反应和火山灰反应的程度较低，限制了早期强度的形成。而石灰的重结晶和碳酸化作用又只能提供后期强度，导致石灰类稳定土在施工过程中产生起层，松散等问题。

（8）由于水泥具有自身水化硬化的能力，加入水泥对石灰类稳定土的早期强度有了明显的改善。而且，粉土比表面积小，土中有机质含量低等因素也适合水泥对该种土的稳定。所以商丘地区采用水泥石灰稳定土较为适合。

（9）无论是石灰稳定土还是水泥石灰稳定土，在整个施工过程中，拌合、上水、闷料、稳压。封上及碾压是最关键的工序。水泥石灰稳定土应先掺石灰与粉土干拌，然后上水闷料，2～3 d后在掺加水泥湿拌，并及时碾压成型。稳压是防止粉型稳定土起层的关键，实践证明用胶轮压路机进行稳压最为理想。碾压前采用封土的措施可减少碾压机械产生的剪应力，并对成型的基层起到养生的作用和保护基层不受施工机械的破坏。碾压应做到：先轻后重、先低速在高速、先低频震动在高频震动、先宽幅错轮后窄幅错轮以及不调头碾压等。

（10）通过两年对试验路的观察，该试验路段的路面整体强度高，除由于基层收缩裂缝反射到面层有规律产生横向裂缝外，未发现其它病害，至今使用情况良好。

（11）采用水泥石灰稳定土基层比碎石灰土或泥灰结碎面的造价明显降低，虽然其造价略高于石灰稳定土，然而考虑石灰土基层频繁的进行大修和养护及影响交通的费用，其经济效益十分明显。

4 商丘地区低液限粉土推荐加固方案

石灰粉煤灰稳定：石灰掺加剂量>8%，熟石灰：粉煤灰=1∶2～1∶4（重量比），总结合料剂量应大于30%，提高早期强度可外掺2%水泥。

水泥粉煤灰稳定：水泥掺加剂量>10%。

水泥生石灰稳定：生石灰掺加剂量>8%。

5 试验路的修筑

为了将室内外试验与工程实际相结合，进一步验证本研究的结论，在商周二级公路A标段（K2+532～K12+744）铺筑了试验路。

从试验路施工结果来看，力学性能和使用要求均能满足，效果较好。

参考文献

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