浅谈路基填筑过湿土处治方法

2014-09-27马海君

城市道桥与防洪 2014年8期

关键词：生石灰粘土石灰

马海君

（焦作市新时代高速公路有限公司，河南焦作 454000）

1 概述

作为高速公路路基填料过湿土的含水量高，工程性质不稳定，应该进行针对性的处理，以改善填料的性质。如何降低填料的含水量，是要解决的关键问题。翻晒、掺加生石灰和强填土的有效结合，能够达到改善过湿土路段工程性质，满足压实度的要求。

沪陕高速公路南阳至内乡段，过湿土路段工程量较大，一般的翻晒很难满足施工要求，造成施工进度缓慢，受气候影响很大。再结合，掺加生石灰和强填土的方法进行处理，取得了好的效果。

2 过湿土的概念

2.1 概念

“过湿土”，即含水量高的潮湿粘性土。它的含水量超过最佳含水量较多，通过翻晒也难以压实，是路基发生沉降变形并导致路面破坏。为了对过湿土进行划分,引入稠度(wc)概念。根据稠度定义列出液、塑限与塑性指数有关的土的稠度计算式:

式中:w1为液限；w为天然含水量；Ip为塑性指数,采用推荐的经验数据。

2.2 过湿粘土的划分

对过湿粘土进行如下划分:

以wc=0.5及wc=1.0作为划分过湿粘土的上下限。

当wc<0.5时,为极软塑状态，由于含水量较高，土已不符合路基填土要求。

wc>1.0时,填土处于干燥状态。一般通过碾压就可以达到规定的压实度；对wc=0.5～1.0的路基,填土应根据情况区别对待。

0.5≤wc<0.7时，为软塑状态，仍然具有较高的含水量，不能直接用于路基填筑，可以掺入稳定材料后使用。

0.75≤wc<1.0时，属硬塑状态，含水量较高，要稍加处理，如掺少量的稳定材料或者短时间晾晒后使用。

3 过湿土的特点

过湿土具有含水量大、土颗粒细、有机质含量高、强度及稳定性低的特点,工程特性较差。这种土雨天泥泞不堪,粘性很高。晴天粘土表层虽然干爽,但里层含水量却很高。所以,这类土质用作路基施工时需要通过各种措施以改善压实特性。因此,给施工带来了相当大的难度。

3.1 过湿土的物理特性

（1）过湿土含水率高达25%～30%左右，塑性指数高达20～26，稠度一般在0.6～0.85左右，颗粒细，压缩性高，强度及渗透性低，工程特性很差；

（2）含水率远远大于最佳含水率，用作路基土，很难达到压实标准；

（3）表面极易失水干缩，产生收缩变形，甚至形成干缩裂缝，一旦有雨水渗入，又会造成压实的土路堤强度下降而丧失稳定。

由于土地珍贵、土源紧张，在过湿粘土地区填筑路基往往只能取用当地土，因此，就需采取有效的处理措施和施工对策。

3.2 过湿土的施工特点

（1）施工周期长，经济效益差。过湿土一般要采取翻拌晾晒、掺灰等处理措施，这就需要较长的施工周期。而南方气候潮湿多雨，施工日少，一旦下雨就得再等天气晴好后晾晒，这就更给施工带来不便。

（2）施工难度大,存在技术问题多。过湿粘性土塑性指数(Ip)大,土质颗粒细,裹水能力强,土块很难破碎。土太干时,粉碎碾压也成问题。机打不碎,压路机压不密,造成压实土有孔洞,压实度达不到要求。有的施工单位苛求低含水量靠加大压实功达到压实度要求,但在日后使用过程中,会吸收更多的水分才能趋于稳定,造成吸水膨胀,干密度降低,造成工程质量隐患。压实成型的过湿粘土路基表面极易失水干缩,形成干缩裂缝,一旦有雨水渗入,将造成压实成型的土路基达不到要求而返工。

3.3 沪陕高速公路过湿土分布情况

沪陕高速公路土质情况为：地表、沟谷及坡角分布有浅黄色、硬塑状亚粘土，软塑-硬塑，下部为紫红色泥质粉砂岩夹泥岩、砂砾岩；以及中厚层紫红色细砂岩、中厚层灰色砂砾岩夹薄层泥岩。

在A1～A4等标段存在大量的过湿土地基，表面极易失水干缩，产生收缩变形，甚至形成干缩裂缝，一旦有雨水渗入，又会造成压实的土路堤强度下降而丧失稳定。土体含水量超过最佳含水量很多，在路基施工前经过晾晒也超过最佳含水量很多，必须考虑对过湿地基进行处理。

4 沪陕高速过湿土路基处治措施分析

过湿土处理的关键是如何快速有效地降低土的含水率，使其接近最佳含水率。传统的处理方法是翻晒法，后来又发展到外掺剂法等。虽然国内外对过湿土处治都进行过研究，但是各种处治方法都具有明显的地域性特点，处治对象有很大的差异。

4.1 翻晒法

翻晒法表观上比较经济，但该法降低土料含水率的速度较慢，受天气影响也较大，如果遇到连续阴雨天气，往往会延误工期，反而增加建设费用。此外，翻晒法的施工质量不易控制，容易造成局部土含水率偏高，碾压时产生局部翻浆和弹簧现象。根据施工经验，该法只适用于天然稠度大于0.9的土。对于天然稠度小于0.9的土采用单一的翻晒法是不可行的。

4.2 石灰处治过湿土

掺入土中生石灰的作用有：

（1）用生石灰处治过湿土，可相应地减少土中的含水量，使含水量降低；

（2）生石灰掺入土中后，达到了干湿材料的混合作用；

（3）生石灰的水化吸水作用，也就是氧化钙转化为氢氧化钙的过程，它将吸收约25%～35%的水份；

（4）生石灰与土拌和过程中引起水份蒸发，其蒸发作用又受到掺入土中的石灰剂量的多少、石灰所含有的活性氧化物含量、施工季节和拌合机具及拌合的方式方法等有直接的关系。

当石灰剂量较低时，石灰主要起稳定作用，使土的塑性、膨胀性、吸水量降低，具有一定的水稳性。随着石灰剂量的增加,石灰土的强度和稳定性提高，但当剂量超过一定范围，过多的石灰在空隙中以自由存在，将导致石灰土的强度下降。所以应控制石灰剂量。

在取土坑中用生石灰与土拌和后焖灰，利用生石灰在消解过程中的吸水作用降低土的含水量，并通过石灰中的活性钙、镁离子与土中的阳离子的反应，改变土的塑限，使土变得松散，能有效地缩短施工周期，提高强度。

4.3 强填法

强填法可以根据当地筑路材料情况，合理综合利用当地卵石、粗粒土强填入过湿土中，显著降低含水量。在有效控制压实速度和压实标准的基础上，达到合格的压实度。同时此法能很好控制工期和降低工程建设成本，在当地有合适强填材料的前提下一种合理可行的方案。

4.4 沪陕高速过湿土路基处置方法

针对沪陕高速公路过湿土路基的情况，选用了翻晒、掺生石灰为辅，强填土为主的处理方法。

结合沪陕高速公路周边筑路材料情况，实际路基施工中，对过湿土地基处理采用了在过湿土中强填粗粒土、碎石的措施对过湿地基进行处理。施工过程中发现通过强填后，土体的含水量能显著下降，特别在含水量特别大的地基段，采用先翻晒再强填的方法，很好的达到压实最佳含水量的要求。强填过程中通过采用检测光轮压路机压过后无轮迹，达到很好的控制压实度标准。而且可以就地取材，降低工程造价，达到良好的处治效果。

施工中，对于含水量特别大的地基段，可以先翻晒，这样可以降低含水量几个百分点，然后再用粗粒土进行强填，能够很好的达到最佳含水量的要求，达到压实度标准。

掺加生石灰粉对路堤填土含水量的降低也具有明显的作用,这种作用是干料增加、水化吸水、放热蒸发的综合影响，能够发挥其吸水量大的优点。

沪陕高速处置过湿土过程中，合理运用周边材料，以强填土为主，结合翻晒、掺加生石灰等方法，满足了最佳含水量和合理压实度的标准。