掺灰改良在砂岩路基填筑施工技术研究

掺灰改良在砂岩路基填筑施工技术研究

张鑫

中国水利水电第三工程局有限公司 陕西西安 710000

摘要：为了更好地稳固砂岩路基，解决“两高土”的难题，本文以兰州经济技术开发区皋兰生态修复与产业发展示范区（起步区）S1506#路（S1502#~B1509#）作为研究对象，分析掺灰改良砂岩路基填筑施工技术，具体分析施工技术特点、工艺流程、适用范围、操作要点以及掺灰改良的生态、经济及环境效益。

关键词：施工技术；路基填筑；掺灰改良

引言：公路土方挖方路段大多数是“两高土”，如弃方难以处置、废弃挖方填料换用其他材料、防护征地等费用较高，沿线附近无法找到合格的土质进行填筑。为此，文章依据施工现场模拟试验数据归纳出经验公式，可以快速调整各路段的灰计量以及确定最佳的灰计量，并且可以优化早期的掺灰改良工艺，逐步发展为旋耕犁、铧犁等机械设备的二次掺灰成套技术，在不降低路基填筑质量的情况下，采用一般机械设备就能达到施工标准，所以，此施工技术极具应用和推广价值。

1. 施工技术特点

相比较传统的施工技术，砂岩路基中掺灰改良填筑施工技术的特点更具创新之处，体现在：依照试验结果归纳经验公式就可以精准确定最佳灰剂量，有效缩减试验路段任务量；袋装生石灰和二次掺灰技术可以有效提升灰土拌合质量；依据试验模拟实际施工的原则，优化灰剂量评估标准曲线，节约用料资源；根据施工具体状况，运用旋耕梨和铧犁拌合灰土，以质量为前提，确保施工成本在合理范围内^[1]。

2. 适用范围

此施工技术通常在“两高土”、弃土困难的高速公路施工路段，能够有效提升改良后“两高土”砂岩路基填筑施工质量、成本以及进度的控制效果。

3. 工艺流程和操需要点

掺灰改良的施工方案需要根据具体的施工情况选择施工工艺、机械配置以及施工材料等，之后由室内到室外进行常掺灰试验研究，最终根据验证结果进行优化和改进。

3.1室内掺灰试验

室内掺灰试验的目的旨在测定灰土含水量变化情况、绘制灰剂量测定曲线、精准获取最佳灰剂量，以便后期指导施工。二次掺灰有利于灰土拌合均匀，所以，此试验进行二次掺灰施工过程模拟，流程如下：

在挖方地段取土样品±60kg，平均分成6份，依照干土质量的2%，在5份中掺灰拌匀，把干土与掺灰的5份土放置两天，且每天拌合两次，模拟取土拌土的过程。第1次掺灰后在第3天进行二次掺灰，在4份含有2%有石灰的土中掺不同比例的生石灰,确保剂量在4%、6%、8%、10%。之后将生石灰添加在土中拌匀粉碎；在第2次掺灰后的第一天，在6份不同含灰量的试样中，依次取出500g土，并测定含水率，绘制含水量与灰剂量的关系图如下图3-1所示：

3-1含水率和掺灰量关系曲线图

分别取出800g土样风干到碾压含水率附近后装入塑料袋，再取出300克依照规范方法进行EDTA滴定，把结果矫正到300克干土消耗的EDTA标准液的体积；分别取出500克土精准测量含水率，之后得出第2次掺灰后的第一天各含灰量试样的EDTA标准消耗体积；之后在二次掺灰后的第2天，在六在6份含灰量不同的土中分别取出800克土准确测定含水率，之后用同样的方式测定第2天各含灰量试样的EDTA标准液消耗的体积，依次类推，在以时间为横坐标、试验的EDTA标准液消耗的体积为纵坐标图上，绘制标准曲线，用于检测二次掺灰后10天的灰剂量。如下图3-2所示：

3-2 时间与EDTA滴定量的关系图

3.2室外试验路段

在砂岩路基中节选一段作为掺土改良的试验段，试验段施工目的在于确定压实工艺的主要参数，其中涉及碾压遍数、灰剂量等^[2]。

结合试验结论，最佳设计灰剂量是6.9%，所以，初拟掺灰6%和8%两个方案进行试验，此试验段的16层掺灰8%，17层掺灰6%，之后进行对比试验，松铺厚度保持在20厘米左右，

通过分析原始资料，得出结论：

其最佳强振遍数是在每遍强振之后检测含水量及压实度，之后绘制强振遍数和绘制压实度的关系图，灰剂量是8%和6%时，伴随着强振遍数的不断增加，压实度也会持续增加，若强振5遍，压实度增速缓慢；强振3遍，掺灰6%、8%的压实度都能达到94%；强振4遍，掺灰6%、8%压实度可达96%，所以，93、94区最佳强振遍数是3遍，而96区则是4遍，且灰剂量在试验段掺灰6%，较为合理。具体如下图3-3所示：

3-3 强振遍数

4.技术方案实施阶段

依照试验段的技术参数进行施工，结合土质、运距、天气等多方面变化动态调整技术参数，具体工艺流程如下：

1. 取土焖灰

在取土场向“两高土”中掺2%的生石灰，焖放两天，每天至少进行1-2次拌合，快速降低含水率，确保土料团块粒径小于5厘米，粘性降低。

2. 二次掺灰

两天之后，运送到砂岩路基，采用控制石灰层厚度的方式将剩余的掺灰量补足，将铧犁、农用旋耕机配合拌合。

3. 整形

当灰剂量与含水率检测合格之后，用平地机将路段初平、碾压，使不平整之处凸显，之后用平地机再次碾压整形，在整形以前借助齿耙将轮迹低洼处表层5厘米以上耙松，用新拌合的混合料铺平，之后用平地机再次整形，把高处土料从试验路段清理出去，禁止薄层贴补的现象出现。

4. 碾压

用三轮压路机和振动压路机联合作业进行压实，在直线段碾压时，从两侧路肩向中心碾压，在平曲线试验路段，需要从内侧向外侧路肩进行碾压。依据先静后振、先轻后重的原则压实路段，如起皮、松散、弹簧等现象，需要第一时间处理，严格依照规范检测路面弯沉度、平整度、压实度^[3]。

5.效益分析

对比外借土和掺灰两种方式，可知“两高土”掺灰造价较高，原因是石灰价格偏高，然而考虑环境效益，其经济效益也是科学合理的。此外，掺灰改良在砂岩路基填筑中的社会生态效益显著，在砂岩路基地段实施掺灰改良，能够有效减少对耕地及林地区域的破坏，能避免造成水土流失的现象，保护生态环境，节约土地资源，有利于生态平衡及社会的和谐稳定^[4]。

6. 结语

综上所述，掺灰改良在整个过程中解决了征地、弃土、借土等诸多难题，此方式能够精准且快速找出最佳灰剂量，修正灰剂量的测量曲线，同时还能节约石灰用量及施工成本。经过掺土改良之后，其塑性指数、液塑性、含水量均有所降低，其CBR值有效提升，转变粘土的物理性质，能够有效提升砂岩路基的填筑质量；就弯沉度、压实度的检测结果和外观而言，均可以证明实施掺灰改良以后，可以有效满足砂岩路基填筑施工的基本要求。

参考文献：

[1]金钟,高英桂.山区高速公路高液限土改良路基填筑施工技术[J].云南水力发电,2021,37(10):154-157.

[2]程涛,杨斌,孙学军,洪宝宁.高液限土改良填筑施工工艺及质量控制研究[J].安徽建筑,2019,26(12):100-101+112.

[3]黄坚,任波.掺灰改良在红砂岩路床填筑施工中的应用[J].四川建材,2019,45(06):158-159.

[4]王惠民.浅谈“两高土”掺灰改良路基填筑施工技术[J].西部交通科技,2018(02):50-53.

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