灰土改良技术在高速公路软基治理中的应用

2020-01-07杜宝红

建材与装饰 2020年3期

杜宝红

（山西晋中路桥建设集团有限公司山西晋中 030600）

1 高速公路软土路基特性分析

软土路基是省内高速公路施工过程中最常见的不良路基类型之一，软土路基主要由含水率高、孔隙比大、承载性能差、渗透性弱的软土构成，软土普遍以流塑状态存在，因此，未经处治的软土无法直接应用在高等级公路的路基施工中；软土路基多出现在临海、临河沿岸或内陆的湿地、湖泊间，软土地质的天然含水率极高，极端情况下能达到150%以上，基本处于流动状态，软土材料的液限上限值能达到50%以上；与普通地质不同的是，由软土材料构筑的路基结构在承载初期的变形较大，且标段范围内的沉降变形无法同步，在车辆冲击作用下将出现严重的不均匀沉降病害，软土路基的层间抗剪性能也较差，在车辆水平荷载的反复作用下，软土路基将出现严重的剪切破坏，一旦路基顶面超过临界高度，在复杂荷载的耦合作用下，随时可能出现失稳破坏，此外，抗水毁能力弱、超高压缩性也是软土路基的典型特性。

综上，为了保证高速公路在后续服役过程中的承载力、刚度及稳定性等指标满足设计要求，在公路过境软土地质带时，必须对软土层进行必要的处治，目前主流的软土路基处治技术种类繁多，本文主要分析灰土改良技术在软土路基治理中的应用。

2 灰土改良高速公路软基原理分析

相较于其它类型的软土改良处理技术而言，灰土改良技术的性价比较高，非常适用于浅层软土路基的综合处治，且灰土改良技术中使用到的大部分原材料均为工业废料或者廉价易得的材料，工程处治投入较低，处治效果良好。

灰土改良技术就是将提前制备好的灰土材料均匀添加到浅层软弱土层中，由于灰土中的石灰材料的细度值较高，且能够与水分发生化学反应，能够起到润滑和干燥的功能，小粒径石灰材料能够迅速深入到软土颗粒间，人为更改了软土材料的自然级配和含水率，提高了软土的密实度，降低了软土的塑性指标，为其后续强度的形成及发展奠定了基础；此外，路基土体的承载性能归根结底要依赖于土体颗粒之间的内摩阻力，土体颗粒之间的内摩阻力越大，颗粒之间的相互嵌锁性能越强，对应的承载能力也越高，人工拌制的灰土改性混合料级配更加合理，能够明显优化软土材料的内部结构，其中添加的质地坚硬的矿物颗粒能够显著提高路基土体颗粒之间的内摩阻力，从而提升路基土体的结构强度。

3 灰土改良高速公路软基工程应用

3.1 灰土改良软土路基施工前期筹备

采用施工围挡对拟处治的软土路基标段进行彻底封闭，保护施工项目现场，封闭后，应对施工场地内的草皮、杂草及各种垃圾进行彻底清理，施工过程中涉及到的开挖机械、压实机械应提前进场就位，对施工机械进行常规检查，保证施工机械各项性能满足施工现场要求；就近选取空地作为灰土临时存放点，灰土存放点应做好隔断，做好防潮、防水工作；前期工作就位后应组织施工现场技术人员进行现场交底。

3.2 路基排水及路基土体翻晒处治

由于软土路基的天然含水率指标较高，在改良施工前应先对标段内软土进行排水处治，排水依靠纵横排水沟完成，纵向排水沟间距保持一致，应完全覆盖软土路基表面，横向排水沟与纵向排水沟保持正交，等间距分布在软土路基范围内，排水沟开挖深度应根据浅层软土路基分布厚度决定，为了保证排水的彻底性和排水效率，排水沟设施底部标高应低于灰土改良土体底部标高至少500mm，依靠纵横排水沟快速将软土路基内部水分引至场外。待排水沟内水位达到一定限度后，指挥开挖机械开挖路基土体，开挖目的主要是为了辅助排水，通过翻挖土体，在太阳光照射下实现软土内部水分的快速蒸发，翻挖过程中应及时破碎大块径土体，挑拣出其中的腐殖质。

3.3 灰土改良及路基摊铺施工

将灰土改良剂添加至晾晒到位的待处治的软土中，充分拌合均匀后，将改良软土堆砌后静置一周左右，以充分发挥灰土的改性功能，从而降低软土的含水率，提高软土的强度，改良软土堆砌量应略高于路基填筑体积，以保证施工现场的材料供应充足；将静置到位的改良软土运输至路基填筑段，借助摊铺机械将改良后的软土均匀摊铺于路床上，为了保证路基摊铺质量，并便于现场摊铺质量控制，路基摊铺应分层完成，单层摊铺的松铺系数应处于1.5左右，单层摊铺厚度应控制在250～300mm范围内。

3.4 软土路基整平及压实施工

分层摊铺完的软土路基应继续进行整平施工，整平施工依靠专用的平地机械设备，为了保证路基排水需要，灰土改良路基整平标准应以设计坡率和路拱横坡度双重控制，在平直路段，平地机械平整施工应从边缘逐步向路基中心线推进，保证路拱成型合格，在曲线路段，应采用单侧坡率控制，平地机械按曲线段离心力方向逐步推进。路基整平施工完毕后，应现场测定灰土改良路基的含水率指标，含水率临近最佳含水率时，及时组织压实施工作业，压实施工分为初压实、复压实及收面压实三个基本环节，初压实阶段为静压实工况，初压实次数不能少于2次，且每次压实轮迹重叠长度不能少于单轮的2/3，复压实阶段为动压实工况，动压实次数不能少于4次，收面压实阶段为静压实工况，主要是达到收面和成型的目的；压实施工质量应以密实度和轮迹为判定标准，压实度达到设计要求且表面未见压实机械轮迹则判定压实达标；此外，压实作业过程中，单程压实作业必须连续完成，中途严禁急停或掉头，图1为现场施工工序示意图。