楊海泉 吳永紅

1 概述

為了能夠保護(hù)環(huán)境，節(jié)省投資，使過濕土能成為路基填料應(yīng)用于高速公路施工中，因此以過濕土為研究對象，用不同劑量的磨細(xì)生石灰粉和水泥作外摻劑進(jìn)行大量的室內(nèi)對比試驗(yàn)，對過濕土進(jìn)行改良是較佳的選擇。

2 過濕土處治研究試驗(yàn)

2.1 素土試驗(yàn)及外摻劑配合比方案

取有代表性過濕土試樣做有關(guān)素土的土工試驗(yàn)，同時為了確定該土適合哪一種外摻劑以及配合比的多少，我們對磨細(xì)生石灰粉采用 3%，4%，5%，6%的配合比例;水泥采用 2%，3%，4%的配合比例進(jìn)行對比試驗(yàn)。

2.1.1 含水量變化情況

在對生石灰粉和水泥兩種外摻劑進(jìn)行處理試驗(yàn)過程中，根據(jù)情況，分別測定經(jīng)處理后的過濕土的含水量在不同時刻的變化值(見表 1，表 2)。

表1 摻生石灰粉后土樣含水量變化與對比統(tǒng)計(jì)表 %

表2 摻水泥后土樣含水量變化與對比統(tǒng)計(jì)表 %

通過表1，表2的分析，可以得出以下結(jié)論:

1)在過濕土中加入一定量的外摻劑后，其含水量均發(fā)生了變化，但不同外摻劑和不同配合比，對過濕土中的含水量改變的作用大小不同。

2)根據(jù)表1中變化情況可知，在一定時間內(nèi)，當(dāng)外摻劑配合比不大時，過濕土中含水量減少，隨著外摻劑含量的增多而增多，但當(dāng)外摻劑增加到一定量時，隨著外摻劑配合比的增大，過濕土中含水量變化不明顯，且逐漸趨于平衡。試驗(yàn)中5%的生石灰粉和6%的生石灰粉其含水量變化的情況基本相同。

3)根據(jù)表2變化情況可知，當(dāng)配合比一定時，加入外摻劑后，在較短時間內(nèi)，過濕土中含水量急劇下降，但一定時間后，含水量的變化逐漸減少，最后趨于穩(wěn)定。其含水量變化大致可分為突變、漸變和穩(wěn)定三個過程。其中，各界限的時間點(diǎn)與外摻劑的配合比大小的關(guān)系不大，主要與外摻劑有關(guān)。

4)從表1，表2中可知，在較短時間內(nèi)，水泥外摻劑比生石灰粉外摻劑對過濕土的含水量變化較快，但隨著時間的增加，兩者對過濕土中含水量的變化相差不大。因此，就降低過濕土中含水量來說，兩種外摻劑相差不大。

2.1.2 稠度變化情況

我們同時還測定了經(jīng)過生石灰粉和水泥兩種外摻劑的不同配合比處理后的過濕土的液限和塑限值(見表3)。

表3 外摻劑處理后界限含水量匯總表

綜合以上分析可以得出以下結(jié)論:

1)在過濕土中加入外摻劑后，土的稠度發(fā)生變化，總體趨勢為液限、塑限上升，塑性指數(shù)下降，但其規(guī)律性不強(qiáng)。這說明，在相同的含水量情況下，經(jīng)外摻劑處理后的過濕土更易壓實(shí)。

2)從表3中可知，當(dāng)采用較小配合比的外摻劑時，過濕土的液、塑限呈上升趨勢，當(dāng)配合比增加到一定量時，其液、塑限隨配合比的增大而逐漸下降，但其規(guī)律性不明顯。從生石灰粉的變化曲線來看，當(dāng)采用5%的配合比時，過濕土的液、塑限最小。

3)從表3中可知，過濕土的塑性指數(shù)的變化隨外摻劑配合比的增加而逐漸下降，但當(dāng)配合比增加到一定量時，塑性指數(shù)又逐漸回升。從生石灰粉的變化曲線上可以看出，當(dāng)采用5%的生石灰粉時，過濕土的塑性指數(shù)最低。

4)把經(jīng)過兩種外摻劑處理后的過濕土的液限、塑限指數(shù)與《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》作比較，則發(fā)現(xiàn)，就過濕土的液限來說，雖然兩者均超出規(guī)范要求，但用生石灰粉處理的過濕土更接近規(guī)范要求，而從塑性指數(shù)來看，除采用3%的生石灰粉和2%的水泥超出規(guī)范外其余均符合規(guī)范中的要求。

2.2 經(jīng)外摻劑處理后過濕土的擊實(shí)性和CBR值變化

對生石灰粉和水泥兩種不同外摻劑的各種配合比所處理的過濕土進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)和CBR值試驗(yàn)。

通過分析可以得出以下結(jié)論:

1)通過配合比的外摻劑處理后，過濕土的最大干密度均發(fā)生變化。經(jīng)生石灰粉處理后的過濕土，其最大干密度隨配合比的增加逐漸降低;而經(jīng)水泥處理后的過濕土，其最大干密度則隨著配合比的增加而漸增。

2)經(jīng)外摻劑處理后，過濕土的最佳含水量隨配合比的增加而逐漸增加，但生石灰粉增加的量比水泥稍大。

3)從最大干密度和最佳含水量兩者的變化情況分析，在相同的擊實(shí)功作用下，用水泥作為外摻劑處理的過濕土，需較小的最佳含水量的情況下，獲得較大的干密度;而用生石灰粉作外摻劑時，則需要較大的最佳含水量，獲得較小的增大干密度。這說明用水泥作為外摻劑處理的過濕土比用生石灰粉作為外摻劑處理的過濕土易于壓實(shí)。

4)外摻劑對過濕土的CBR值的改變明顯，其變化趨勢為隨外摻劑配合比的增加而增大，且加入外摻劑的CBR值均符合規(guī)范中的要求。比較兩種外摻劑的效果，水泥的改變比生石灰粉改變稍大一些。

2.3 外摻劑的經(jīng)濟(jì)性評價

為了便于分析，我們僅對袋裝磨細(xì)生石灰粉(MgO+CaO含量75%以上的Ⅱ級灰)和325號普通硅酸鹽水泥進(jìn)行比較分析，同時由于采用某種外摻劑，其機(jī)械設(shè)備、臺班費(fèi)、人工費(fèi)、攪拌費(fèi)等均相同，因此，我們僅對兩種外摻劑的成本費(fèi)用進(jìn)行分析評價。

1)外摻劑單價(產(chǎn)地價含運(yùn)費(fèi))。a.磨細(xì)生石灰粉(Ⅱ級):200元/t。b.425號普通硅酸鹽水泥:360元/t。

2)處理過濕土的外摻劑用量我們按生石灰粉采用6%的配合比，325號水泥采用4%的配合比計(jì)，過濕土密度按1.68 g/cm3計(jì)算。

3)每處理1 m3的過濕土所需的成本費(fèi)用為:a.200×1.68×6%=20.16元。b.365×1.68×4%=24.53元。

4)根據(jù)計(jì)算，A9標(biāo)段路基施工路段長度為2.45 km，其中必須進(jìn)行改良土的路基填方為7.05萬m3，這樣計(jì)算全段分別采用兩種外摻劑的成本費(fèi)用為:

a.生石灰粉:20.16×7.05=142.12萬元。

b.水泥:24.53×7.05=172.94萬元。

根據(jù)以上的經(jīng)濟(jì)成本分析，用生石灰粉對過濕土進(jìn)行處理比采用水泥對過濕土進(jìn)行處理要經(jīng)濟(jì)一些。

2.4 外摻劑的選擇

通過對生石灰粉和水泥的性質(zhì)分析可知，采用生石灰粉作外摻劑比采用水泥作外摻劑更易于操作。而且根據(jù)處理高液限和其他不良特性土的經(jīng)驗(yàn)表明，水泥對于含水量過高，塑性指數(shù)Ip≥20，土的顆粒較細(xì)，黏土礦物成分較高的黏性土，其處理效果比生石灰粉要差。因此，采用生石灰粉作外摻劑比采用水泥作外摻劑來處理過濕土更科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理以及易于操作等。

2.5 配合比的選擇

選擇好了合理的外摻劑后，則需要進(jìn)一步確定對過濕土進(jìn)行處理的外摻劑配合比。下面根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果列表綜合分析各配合比的各項(xiàng)物理指標(biāo)(見表4)。

表4 不同配合比試驗(yàn)分析綜合統(tǒng)計(jì)表

從表4中可以看出，除3%的配合比達(dá)不到有關(guān)規(guī)范要求外，其余各項(xiàng)配合比均基本能滿足規(guī)范中的要求，同時比較各項(xiàng)配合比的試驗(yàn)結(jié)果，從理論上來說采用5%的生石灰粉外摻劑既最能滿足規(guī)范中的要求，又比較經(jīng)濟(jì)。但在實(shí)際施工過程中，如果考慮到生石灰的質(zhì)量和施工過程中的材料消耗等問題，則可以加大外摻劑的劑量，采用6%配合比。

3 結(jié)語

通過利用生石灰粉作為外摻劑，對過濕土進(jìn)行一定改良后，在不僅解決了過濕土路段取土困難的同時，保證了項(xiàng)目的順利建設(shè)，提高了工程質(zhì)量，減少了取土對區(qū)域環(huán)境的影響和施工便道的維護(hù)、運(yùn)輸對環(huán)境的污染，同時還創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

[1] JTG E40-2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] JTG D30-2004，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JTG F10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范[S].