石灰改良非失陷性过湿黄土施工

石灰改良非失陷性过湿黄土施工

赵斌

（甘肃路桥第五公路工程有限责任公司，甘肃 兰州 730050）

【摘要】非失陷性过湿黄土无法直接填筑于路基施工，施工过程中翻浆严重，压实度及施工质量无法满足要求，经过掺入一定量的熟石灰进行改良后，过湿性黄土的含水率能大于最佳含水率2~4%，施工过程中填筑压实后的路基表面平整，无翻浆，表面经重车碾压后无明显车辙印，路基强度能满足质量要求，从而有效利用黄土挖方，节约成本。

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关键词 非失陷性过湿黄土；石灰改良；路基施工

0前言

张恭项目位于天水市张家川县内，沿线大部分地区为黄土覆盖，为我国黄土高原区，受流水等外力作用，水土流失严重，形成千沟万壑、支离破碎的黄土地貌。黄土层分布连续，厚度大，是主要的孔隙含水地层，其中K12+480-K13+080段主要为黄土挖方路段。

1原状土分析

根据设计图纸地质勘查结果，K12+480-K13+080段路线主要翻越黄土梁峁地貌；地表分布风积黄土、坡积黄土及Q2-3冲击黄土，地形起伏大，冲沟发育；风积黄土及部分坡积黄土干燥、大空隙发育、土质疏松，直立性相对较好，属于I级松土∽II普通土；Q2-3冲击黄土呈黄褐色、浅红色、局部夹有青灰色，自重大，一般夹有粉砂质团块，局部易坍塌；下伏基岩为第三系泥岩、泥质砂岩，褐红色，泥质弱胶结，成岩性差，遇水易软化，属极软岩；该段无特殊性岩土分布，地下水较发育，但黄土不具备湿陷性，地质条件较复杂。

现场施工前期对填料取样时发现该段土壤潮湿，地表及地下水系发育，整体土壤湿密度大，天然含水量偏大，尽管原设计取样土壤含水率较低，但是实际施工中K12+500段与K13+080段路基取样的土壤含水量远远超过勘测文件中土壤的天然含水量，一般在19%~24%左右。现场施工时，挖方山梁夜间雾气较重，清早露水多，挖方黄土经过摊铺与碾压，经过一夜放置，第二天重车行走后表面翻浆严重；同时随着挖掘深度的增加，土壤含水率逐渐增大，施工时无法控制压实效果，填料无法满足施工要求。另外，张家川天气多变，阴多晴少，施工期间土方很难经过晾晒将含水量降至最佳含水量的控制范围内，且附近没有合格的取土场，工期紧张，直接废弃挖方段黄土并购买填筑材料成本较大，最经济、有效的方案为采取措施改良土壤性质或改变施工工艺来控制施工质量。

2过湿土的工程定义、性质及作为公路路基填料的可能性

过湿土现在仍无一个明确定义，一般认为过湿土为高液限粘土，但是过湿土又与湿陷性黄土不同，一般当黄土的含水率大于22%，饱和度大于60%时，湿陷性基本消失，但压缩性高，强度低，具有明显的过湿特性。

过湿土一般天然含水量大、粘性大，大部分还含有膨胀性矿物，其亲水性和持水性强，透水性差，晾晒较为困难且不易粉碎，施工过程中在压路机的瞬时压力下，土壤中的水分无法离开排出，碾压后容易翻浆。

目前一般采取的过湿土改良措施主要为添加石灰改良，强夯处理，换填砂砾处理以及修筑灰土隔水墙处理等方案。

3处理方法及实际效果

3.1处理方法的原理分析

片石换填主要目的是增加地基承载力，将片石挤压入地基中，形成稳定层，将泥、软土等不良挤出，并通过片石的大孔隙，阻断黄土毛细孔成型，将水份自下向上，通过毛吸现象向上运输水份的途径打断，并在后续施工过程中控制施工时间和施工机械，减少在过湿土失水过程中不必要的碾压，造成空气与水分夹杂，形成气囊，造成翻浆。

掺灰土通过加入熟石灰，增大土壤内粗颗粒比例，利用熟石灰吸水特性，吸收夜间反潮水份，减少黄土颗粒间水分，并利用熟石灰填充黄土骨架，增大黄土承载力与强度。

3.2换填处理

K13+152-250段原先为一处水塘，原地表松软，曾陷入过挖机，2013年11月份，确定方案为片石换填处理，处理深度为2～4m，片石采用附近付川村中铁石料场片石，岩性为花岗闪长岩，灰白色，中粗粒结构，块状构造。岩石较坚硬，耐风化，完整性较好，片石规格要求为不小于30cm。换填结束后，采用石渣进行封层，封层厚度约10cm。

换填工艺流程：测量工作→清表→换填片石→填筑封层→碾压

3.3掺灰土施工

2013年11月K12+960-K13+080段经过刷坡，预先开挖一部分挖方段黄土，现场施工过程检测黄土含水率为19.4%，摊铺碾压并放置一夜后，含水率增大至25%，施工车辆行驶时，极易出现车辙。经过项目部研究，确定使用熟石灰改良。

熟石灰前期初步定为5%～8%的掺入量，现场确定K13+600段开挖一处消灰池，生石灰水用洒水车浇水进行熟化，装载机与双桥车转运。

现场施工过程中，首先试验5%熟石灰掺量，经过试验，部分路段仍存在翻浆，后改为7%石灰掺量，黄土改良效果明显，再次试验6%掺灰量，黄土含水率由25%下降至15%，压实效果明显改善，重车碾压后，无明显车辙印。

3.4掺灰土施工工艺

摊铺厚度分别选定30cm，35cm，40cm，经过多次试验，确定松铺厚度35cm，其余段落松铺厚度由压路机吨位和路基试验段确定。

掺灰方法初步定为由双桥车转运至挖方段装土处，由挖机在装土过程中，掺入石灰，掺灰量为6%，按每车23m3计算，每车需要1.38m3。装料分三次装运，由小松360挖机装料，料斗1.3m3，每车需装18次，在第6次，12次，18次后，分别由挖机装入约1/3斗熟石灰；待双桥车运至现场卸料后，由推土机进行摊铺。摊铺过程中，装载机与平地机配合，进行适度翻拌。压实选用22t徐工压路机，压实速度按普通路基压实速度控制

3.5问题及处理措施

经过掺入6%熟石灰，过湿性黄土压实过程中易翻浆，且强度低，承载力不足的现象明显改善，但在施工过程中，也出现过以下问题：

1）石灰扬尘问题：生石灰经过熟化，由块状变化为松散的粉状，平时无明显扬尘效果，但在装载机装运至双桥车过程中，极易发生飞扬，并对周边农田进行污染。处理方式为挑选远离农田区域，并观测周围风向，选择风向为逆向村庄及农田的区域。

2）压实度问题：经过掺入熟石灰，路基强度明显增大，但是在工地试验室与中心试验室检测压实度过程中，压实度不足，多次检验，压实度为89%～90%，无法满足92%的要求，且现场含水率保持在15%～17%，经过监理及中心试验室现场旁站压实遍数，确定非压实功不足造成压实度不够。处理方式为调整检验方法为沉降法观测，每层选取5～6点，经过压路机碾压4遍后，检测第4遍与第5遍压实后沉降差值，小于5mm表示合格，且要求路基表面经过重车碾压后，无明显车辙印。

4结论

过湿黄土在西北地区山谷及沟壑区域较为普遍，研究针对过湿黄土的施工技术及工艺，能有效降低成本，控制工期与施工质量，并减少弃方对环境的影响，本项目的过湿性黄土主要为填筑材料的含水率较大，，昼夜温差大，气候湿润，夜间雾气重、清晨露水多且晾晒条件很难满足，经过掺入熟石灰，土质明显改善，符合路基填料要求。

［责任编辑：邓丽丽］