高塑性土在高速公路路基填筑中的应用

一、概述
津汕（威乌）高速公路是国家规划的重点公路“纵四”（天津—汕尾）和“横四”（威海—乌海）国道主干线之一，冀津界至冀鲁界段是河北省公路网建设发展规划确定的“四纵四横十条线”主骨架的重要组成部分，也是华北地区与华东及华南地区联系的重要通道。沿线多处路段土质均为粘性土，天然含水量很高（达35—40%），下挖半米就出水，远远超过重型标准击实试验时最佳含水量，属于过湿土的范围，其塑性指数在25左右，有的甚至高达32.按规范要求，塑性指数大于26的土不能直接作为路堤填料，塑性指数大于20的土须经过处治。塑性指数大于20的土，必须掺粉煤灰处理；塑性指数小于等于20的土，可采用晾晒等方法使含水量接近最佳含水量，直接填筑路堤，若含水量仍然较大，可适当掺灰处理。对于过湿的高塑指土掺加石灰和粉煤灰，以降低土的含水量和塑性指数。
二、关于石灰粉煤灰的剂量取值
通过大量的施工实践认为石灰宜选用生石灰，不宜选用消石灰，若土的含水量不大，可利用部分消解石灰。粉煤灰的含水量不宜超过15%，以利于降低土的含水量。掺加石灰粉煤灰剂量取值的原则如下：
（1）取土坑土的塑性指数
塑性指数较小的，掺二灰剂量可小些，塑性指数较大的，掺二灰剂量可大些，特别是粉煤灰，对降低土的塑性指数特别有效，通过试验得知掺加20%的粉煤灰能降低土的塑指30%以上。
（2）土的天然含水量和最佳含水量的差值
土的含水量主要靠石灰降低。设土的天然含水量为W0，最佳含水量为W，石灰充分消解的吸水率为A（完全未消解生石灰为32%），则掺灰剂量可用下列公式估算：
掺灰剂量=W0—W—（W1+W2）/AX100%
其中：W1——碾压时土的含水量可超过最佳含水量的高限值，一般为3%；W2——闷灰、运输和摊铺、粉碎等操作中的水分损失量，大约在2%左右。
（3）路基填料CBR值的要求
通过试验比较，施工过程中石灰剂量控制在5%，粉煤灰控制在20%.这样既改良了土壤，保证了工程质量，又降低了土的含水量，加快了工程进度，同时还有效地控制了工程的投资。
三、施工要点
1. 排水
取土坑取土时，首先在取土坑四周、中间分块（约20亩左右）开挖排水沟（深3.0m以上），降低取土区的地下水位，排除取土区内的自由水，使水沟与自然沟渠相连，排入沟渠中，或用水泵把排水沟中的水排出。
2. 挖土
根据取土区的形状、大小，选择堆土位置，并安排挖掘机进行挖土。
3. 掺灰
根据上述掺灰量的原则，计算石灰粉煤灰用量，备足生石灰和粉煤灰在土堆位置附近，以便机械掺灰。掺灰剂量采用体积控制，通过实验测定各种材料不同含水量时的密度，以确定各中材料的体积比，各种材料的掺加比例必须做到准确无误。
4. 闷灰
为使掺加的生石灰在土中能充分消解，降低土的含水量，可将挖掘机挖土和装载机掺灰穿插进行，把土堆成锥体或带状，再用装载机翻拌、打堆，效果甚佳。闷灰时间不宜过短，否则生石灰不能充分消解，成型路基会出现“笋泡”现象。但也不能过长，防止Ca2+、Mg2+流失过多，影响石灰活性，CBR值得不到提高。闷灰时间一般控制在3~4天左右。
5. 摊铺
根据汽车的吨位，设计摊铺厚度、宽度，规定每种车型的卸土位置、纵横间距等，并在路基表面划线排布，目的是为了严格控制摊铺厚度，尽量做到分层、等厚、薄层摊铺碾压，保证压实度的均匀性。推土机推平土堆后，用轻型压路机快速碾压一遍，并用平地机整平，保证碾压后成型路基的表面平整度和横向坡度。
6. 拌合粉碎
尽管高塑指土经过石灰粉煤灰处理后产生砂化现象，但使用旋耕犁往往不能将土块粉碎，使之符合粒径小于50mm的要求。而且旋耕犁耙齿过短，不能有效地翻拌到规定的层厚，拌合不匀，效率不高。使用稳定土拌合机拌合，既能使土块充分粉碎，又能使土和石灰粉煤灰充分均匀拌和，不留夹层，效率比旋耕犁高3~4倍。
7. 碾压
要求碾压前作石灰剂量和含水量检查，即粉碎拌合初平后，测定石灰剂量，目的是对灰剂量离散性太大的部位再适当掺灰，并测定最大干密度，以保证路基压实度。冬季或雨季碾压前的含水量，要控制在最佳含水量的+1~—1之间。夏季和久晴无雨、空气湿度较低季节，碾压前含水量控制在最佳含水量的+3~—1之间。初平后先用光轮压路机稳压，然后用平地机整平，再用大吨位的压路机碾压，目的是保证平整度和压实度。
四、结束语
从津汕高速公路河北段过湿高塑土路基填筑施工情况看，过湿高塑土采用加石灰粉煤灰工艺后，土体易于粉碎，含水量接近最佳含水量，塑性指数大幅降低，利于碾压密实，利于加快施工进度，施工效果良好