公路路基填料粉土改良研究

 公路路基填料粉土改良研究

吴晓

身份证号码：4306811987****4041

摘要：粉土作为路基填料时，不宜直接用于二级及二级以上公路的路床，工程项目为减少土方外弃、保护生态环境，从而需对粉土进行改良以提高路基整体水稳定性及承载力，本文根据某一级公路对粉土进行改良，设计了水泥改良和石灰改良两种方案，分别进行了室内土工试验，通过数据对比最终提出了更加合适的水泥改良方案。

关键词：公路；路基填料；粉土；石灰改良；水泥改良；

0引言

我国粉土分布较广，粉土中的主要成分为小于0.075mm的粉土颗粒，其黏粒含量也少，决定了其承载力低、稳定性差、保水性差等特点。如果直接用于公路路基填筑，较大概率会引起路基失稳现象，在工程通车运营后，雨季受到环境水害作用，易引起较多公路病害，从而影响行车安全性、路基整体稳定性。为提高粉土路基整体水稳定性及承载力，减少土方外弃，降低施工成本，需对粉土填料进行改良以提高其性能。本文结合某一级公路工程，对该工程的粉土进行改良开展试验研究，通过室内土工试验数据分析，最终确定了水泥改良方案，将为后面的同类工程施工提供宝贵经验数据及指导意义。

1工程简介

某一级公路工程，全长10.2km，设计图纸中地质报告显示，该线路红线范围区域内，地面1.2m以下位置，分布大量的粉土层，原状土中主要成分以粉土为主，该土层分布厚度约6～9m，路基填方高度大约为1.3～8.3m，为大力提高路基填筑的稳定性，计划对挖方粉土进行改良，用改良土作为路基填料，达到减少土方外弃、填挖平衡，降低施工成本。

2路基填料粉土性能检测分析情况

2.1土工试验室内结果汇总

施工前对于不同方法处理地段，取代表性土样进行室内试验，充分了解填土类的性质、有关物理力学指标，提出满足要求的一种或几种试验参数，同时根据各类加固方法的特点拟定不同的工艺参数。路基填筑前，对填料的颗粒分析试验、液塑限试验、天然含水量、击实试验等各项指标进行土工试验，试验实测数据见表1：

表1：土样试验结果数据

2.2试验结果分析

（1）从表1可知，原状土中粒径不大于0.075mm的颗粒含量占总质量的80.17%，土的颗粒级配较差；塑性指数为3.8，小于规范要求4，是典型的低液性粉土，当路基本体处于饱和状态时，很容易产生振动液化的现象，从而导致路基稳定性较差或失稳；

（2）土样塑性指数3.8，土中的环境水大部分以自由水形式存在，路基土体结合自由水的能力较差；在外界环境水病害作用下，路基土体填筑容易受环境水病害冲刷流失，直接影响路基的稳定性；

（3）土体CBR值为3.41%，满足一级公路下路堤CBR值（≥3%）填筑要求，但不能用于上路堤及以上路基结构层。

3粉土改良研究

3.1用石灰进行改良设计

3.1.1石灰掺量设计

（1）用石灰对原土进行改良是目前常用的改良技术之一，在土中掺入一定比例的石灰，可以增强土体的水稳定性，提高其承载性能及力学性能；

（2）本次设计了三种不同石灰掺量的试验方案，掺配比列分别为5%，7%，9%，在室内对三种不同掺量的改良土进行击实、CBR试验，根据其结果确定最佳的石灰掺量。

3.1.2试验分析

（1）室内试验击实结果见表2：

表2：击实试验结果

（2）从表2可知：经改良后的粉土，不同石灰掺量的改良土，其最大干密度、最优含水率数据差不多。

（3）室内CBR试验结果见表3；

表3：CBR试验结果

（4）由表3可知：1）随着石灰掺量增加，改良土CBR值也随不同程度的增加；2）石灰掺量为9%时，改良土的CBR值均能达到93区（≥3.0MPa）、94区（≥5.0MPa）、96区（≥8.0MPa）填筑规范要求；

3.3用水泥进行改良设计

3.3.1水泥掺量设计

（1）根据相关规范、资料和工作经验，水泥改良粉土的最佳水泥掺量约为7%左右，水泥采用M32.5；

（2）根据粉土的特性，本次设计了三种不同水泥掺量的试验方案：1）方案1：水泥∶粉土=5∶95；2）方案2：水泥∶粉土=6∶94；3）方案3：水泥∶粉土=7∶93。

3.3.2试验分析

（1）对三种不同水泥掺量方案的粉土进行压缩试验，试验结果见图1：

图1：压缩试验结果

图1：压缩试验结果

（2）由图1压缩试验可知：1）经水泥改良的粉土，土的孔隙比显剧减小；2）方案3改良的效果最好，土的

孔隙比最小；

（3）选定方案3即掺入7%的水泥进行改良的粉土，开展CBR试验，93区CBR值为12.1%，94区CBR值为13.7%，96区CBR值为15.9%，结果证明方案3进行改良的粉土CBR值较好，满足各区填筑使用规范要求，确定最佳配合比为水泥∶粉土=7∶93。

4现场检验结果

经经济比选及试验结果，确定最佳配合比方案为水泥∶粉土=7∶93。由于现场施工条件不能达到室内试验的理想状态，会存在一定的差异，因此应根据室内的最佳配合比方案进行现场试验段检验验证。在该公路施工范围内选择一段路基作为试验路，振动碾压完后经覆盖晒水养护7天检验发现，该路段路基具有良好的胶结力，承载力较高，碾压完后立即检测其压实度，压实度满足设计96区要求；养护完后进行弯沉值检测，其值满足设计要求。经试验路试验结果表明，该方案改良粉土效果较好、切实可行，各项试验指标均满足设计要求。

结论

本文结合某一级公路工程，对该工程的粉土改良工艺进行设计、验证，得出的结论如下：

（1）水泥改良土工艺，可显剧减小粉土的孔隙率，大力提高粉土的胶结力，最佳配合比为水泥∶粉土=7∶93，在该配合比试验下，改良土93区、94区、96区CBR值分别为12.1%、13.7%、15.9%，满足各区填筑使用规范要求；

（2）经现场试验检测，该路段路基具有良好的胶结力，承载力较高，碾压完后立即检测其压实度，压实度满足设计96区要求；养护完后进行弯沉值检测，其值满足设计要求。经试验路试验结果表明，该方案水泥改良粉土效果较好、切实可行，各项试验指标均满足设计要求。

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