豫東粉土地區路面結構研究

摘 要：我國相當多的省份分布有粉質土。粉質土作為筑路材料時，具有難以壓實、水穩定性差、易沖刷、強度低等缺點，致使粉土地區路基路面病害嚴重，嚴重影響了公路的使用性能和使用壽命。結合實際工程，本文通過對粉土地區路基路面病害進行調查、分析和歸納，找到主要病害，指出粉土是較差的筑路材料，塑性指數低，粘結性小，作為路基墊層土，施工時極不易成型，路基壓實度很難滿足要求，因此要解決粉土在筑路過程中的諸多問題，應對其進行加固處理，并選擇合理的加固方法及方案。

關鍵詞：粉土 路面結構 加固土

中圖分類號：U41 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（a）-0056-01

商丘市位于河南東部，與魯、皖、蘇三省交界，面積約1.012萬平方公里，人口約1000萬。隨著經濟的迅速發展，該地區的交通量及車輛軸載也迅速增長，特別是在西煤東運過程中，超載現象尤為嚴重，從而導致公路病害層出不窮。而商丘市又屬粉土地區，由于粉土的難以壓實、水穩定性差、易沖刷、強度低等特點，致使路基路面病害更加嚴重，嚴重影響了公路的使用性能，大大縮短了使用壽命。所以研究粉土地區的路面結構及施工技術，是十分必要和迫切的，具有重要的現實意義。

1 國內外研究現狀

1.1 粉土性能研究現狀

粉土具有塑性指數低、粘結性小、施工時不易成型、強度低、水穩定性差、易沖刷等特點，是不適宜填筑路基的土質之一。為了解決公路建設中存在的問題，國內外研究人員針對粉土進行了大量的研究工作，主要集中在研究粉土路基壓實技術以及穩定粉土的穩定機理、措施以及施工工藝上。

國內外研究人員在粉土地區公路建設中的設計、施工等方面，已經取得了大量成果，但尚存在以下問題有待解決。

（1）粉土以及穩定粉土振動壓實機理。

（2）在土壤穩定的研究領域，目前尚沒有形成系統成熟的土壤固化穩定的理論。

（3）粉土邊坡穩定措施方面，目前多為經驗做法，缺乏深入的理論和試驗研究。

（4）粉土的研究成果具有地域性，不同地區的粉土的顆粒組成、自振頻率等不相同。因此，在其它地區取得的一些研究成果，不一定適用于河南省。

1.2 粉土路基病害研究現狀

國內外對粉土性能的研究成果較多，但對粉土路基病害的研究，則相對較少，且多集中在對路基下沉、不均勻性沉降等幾個方面的研究上。

2 加固方案

根據規范要求及工地實際材料供應情況，擬定分別采用紙漿廢液、生石灰、熟石灰、粉煤灰、石膏和水泥等，共6種方法對粉土進行加固穩定。通過無側限抗壓強度試驗、劈裂強度試驗、干縮試驗、抗壓回彈模量試驗，表明生石灰、粉煤灰、水泥三種外摻劑對土的加固效果明顯，其余效果較差。

3 主要結論

（1）商丘地區的交通量驟增軸載加重是造成本地區路面破壞的主要客觀原因。該地區的土質為粉土及粉質低液限粘土，該種土做成的石灰穩定土早期強度低，特別是自身的抗剪強度低，難以碾壓成型，是造成路面破壞的內在因素。

（2）商丘地區粉土以粉粒與砂粒為主，粘土含量極少，致使該種土質工程性質較差并成為造成路面病害的主要原因。

（3）在室內對石灰穩定土摻加各種外摻劑的研究表明，在商丘地區宜采用水泥石灰綜合穩定土。

（4）室內外的實驗研究表明，穩定土的抗剪強度將隨悶料時間的增加而增加，因此，適當增加悶料的時間，可以提高穩定土自身的抗剪強度，為了不過多損失穩定土的整體強度，一般石灰土穩定土與水泥石灰綜合穩定土悶料時間宜取三天為好。

（5）石灰類穩定土悶料時宜根據天氣情況適當增加穩定土的含水量，保證在碾壓成型時的含水量比最佳含水量大2%～3%，這樣能保證穩定土的碾壓成型，并取得較高的抗壓強度。

（6）商丘地區粉土中高粉粒、低粘粒的畸形顆粒分布造成穩定土中可參與反應的活性物質少，比表面積偏低及離子交換容量不高等不良性質，影響了該種土質加固效果。

（7）石灰穩定粉土過程中，離子交換反應和火山灰反應的程度較低，限制了早期強度的形成。而石灰的重結晶和碳酸化作用又只能提供后期強度，導致石灰類穩定土在施工過程中產生起層，松散等問題。

（8）由于水泥具有自身水化硬化的能力，加入水泥對石灰類穩定土的早期強度有了明顯的改善。而且，粉土比表面積小，土中有機質含量低等因素也適合水泥對該種土的穩定。所以商丘地區采用水泥石灰穩定土較為適合。

（9）無論是石灰穩定土還是水泥石灰穩定土，在整個施工過程中，拌合、上水、悶料、穩壓。封上及碾壓是最關鍵的工序。水泥石灰穩定土應先摻石灰與粉土干拌，然后上水悶料，2～3 d后在摻加水泥濕拌，并及時碾壓成型。穩壓是防止粉型穩定土起層的關鍵，實踐證明用膠輪壓路機進行穩壓最為理想。碾壓前采用封土的措施可減少碾壓機械產生的剪應力，并對成型的基層起到養生的作用和保護基層不受施工機械的破壞。碾壓應做到：先輕后重、先低速在高速、先低頻震動在高頻震動、先寬幅錯輪后窄幅錯輪以及不調頭碾壓等。

（10）通過兩年對試驗路的觀察，該試驗路段的路面整體強度高，除由于基層收縮裂縫反射到面層有規律產生橫向裂縫外，未發現其它病害，至今使用情況良好。

（11）采用水泥石灰穩定土基層比碎石灰土或泥灰結碎面的造價明顯降低，雖然其造價略高于石灰穩定土，然而考慮石灰土基層頻繁的進行大修和養護及影響交通的費用，其經濟效益十分明顯。

4 商丘地區低液限粉土推薦加固方案

石灰粉煤灰穩定：石灰摻加劑量>8%，熟石灰：粉煤灰=1∶2～1∶4（重量比），總結合料劑量應大于30%，提高早期強度可外摻2%水泥。

水泥粉煤灰穩定：水泥摻加劑量>10%。

水泥生石灰穩定：生石灰摻加劑量>8%。

5 試驗路的修筑

為了將室內外試驗與工程實際相結合，進一步驗證本研究的結論，在商周二級公路A標段（K2+532～K12+744）鋪筑了試驗路。

從試驗路施工結果來看，力學性能和使用要求均能滿足，效果較好。

參考文獻

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