公路雜填土處理及其材料加固特性試驗研究

韋升維

摘要：文章為研究公路雜填土處理及材料加固的特性，開展不同加固材料、不同齡期的加固特性對比試驗。試驗結果表明：（1）加固材料能夠明顯提升、改善雜填土的無側限抗壓強度、劈裂強度和回彈模量;（2）齡期對加固后土體性能的影響表現為28 d齡期均優于7 d齡期;（3）添加石灰、水泥、固化劑后的雜填土各項性能在添加計量分別為10%、10%、0.08%時達到最優值，各材料無側限抗壓強度、劈裂強度和回彈模量分別為1.62 MPa、0.17 MPa、381 MPa，1.72 MPa、0.19 MPa、608 MPa，2.28 MPa、0.24 MPa、492 MPa;（4）綜合性能優化程度與經濟成本分析，固化劑為最優加固材料。

關鍵詞：雜填土;加固材料;加固特性;齡期

0 引言

我國城市化進程迅猛發展的同時，大量的建筑拆遷物、生活垃圾品充斥著城市地面空間，隨之產生了巨大的不可直接進行工程施工的區域雜填土，表現出典型的成層無規律、承載能力差、壓縮變形嚴重等特點，這對公路建設是極不利的。因此研究公路雜填土的特性與加固材料及其齡期、添加計量的關系具有十分重要的意義[1][2]。

張振營[3]等通過對浙江某垃圾填埋場進行試驗，分析認為當垃圾土達到一定密實度時，本構模型可用鄧肯-張模型描述，為垃圾填埋場的土體處理提供了可靠的理論依據;李騰[4]采用試驗與數值分析結合的方法探究了建筑垃圾雜填土的特性，認為雜填土的各類比例成分對其強度參數是具有影響的;石巖峰[5]對海南某住宅樓場地雜填土進行試驗研究，對該雜填土基坑邊坡穩定性分析提出基坑邊坡的變形與應力分布規律。本文主要基于上述研究基礎，對陜西省某公路途經雜填土路基區域土體加固處理展開研究，研究雜填土的處理及其加固特性，分析不同加固材料、添加劑量、齡期對于雜填土加固特性的影響[6]，以期為我國部分地區雜填土道路建設提供一定的依據。

1 工程概況與試驗設計

1.1 工程概況

本次試驗雜填土研究對象為陜西省某路段。由于建設路段內存在多個無法避繞且需建設處理的雜填土填埋區域，其中所含建筑垃圾與生活垃圾成分較高，因此本文針對該地特殊的地基土的加固處理展開研究，對該工程建設具有重要的意義。

1.2 試驗設計

為分析三種加固材料在其加固性能上的優劣，本文擬進行多種試驗以比較添加不同劑量加固材料后雜填土的性能，同時分析齡期對于加固后的雜填土性能方面的影響。試驗具體過程如下所述。

（1）雜填土配置：取工程區雜填土分為3份，分別采用石灰、水泥和固化劑為加固材料，石灰、水泥采用階梯劑量加入，分別為0、4%、6%、8%、10%、12%、14%，固化劑添加劑量分別為0、0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%。

（2）試件的制作與養護：為研究本文所述雜填土在各加固材料不同添加劑量下的加固特性，制作不同試樣以進行不同試驗物理參數測量，分別養護7 d、28 d后進行試驗。

（3）將上述試樣分別置于不同的試驗機進行試驗，對各試驗參數進行分析（見表1）。

2 試驗結果分析

雜填土區域在公路交通施工中十分常見，因其特殊的地質情況導致施工困難，為研究雜填土的處理及其加固特性，分析不同加固材料對于雜填土加固特性的影響，本文對添加三種加固材料的雜填土以下性能做了分析。

2.1 無側限抗壓強度分析

添加不同加固材料后所研究雜填土的無側限抗壓強度與加固材料劑量的關系如圖1所示。圖1數據反映出不添加加固材料雜填土的無側限抗壓強度值為0，分別添加不同類型不同劑量的加固材料對于雜填土的無側限抗壓強度均有明顯提升，表明加固材料對于改良雜填土的無側限抗壓強度具有積極作用。整體對比分析，添加加固材料后7 d齡期與28 d齡期的無側向抗壓強度，數據顯示28 d齡期的強度值均高于7 d時雜填土的強度。

分別觀察添加石灰、水泥和固化劑后各土體無側限抗壓強度與使用劑量的關系。添加石灰后7 d與28 d齡期曲線走勢基本相同，均在使用劑量為10%時達到最大強度值，其后強度值隨使用劑量的增加呈現穩中回落，28 d齡期強度值為1.62 MPa較7 d時強度1.21 MPa提高了33.88%;添加水泥后的雜填土無側限抗壓強度值隨著添加劑量的增加整體呈現增強的趨勢，分析其隨著添加劑量增加的過程，在使用劑量為<8%時增量較大，但在使用劑量為8%～10%時增量突然減緩，其效率大幅度降低;對于使用固化劑的雜填土而言在使用劑量為0.08%處出現明顯的拐點，其28 d齡期無側限抗壓強度值達到2.28 MPa，為添加三種加固材料后雜填土無側限抗壓強度最大值。因此可以初步分析認為固化劑對本文研究道路雜填土的無側限抗壓強度值影響較大。

2.2 劈裂強度分析

本文研究的公路雜填土添加加固材料后的劈裂強度與使用劑量的關系變化如下頁圖2所示。圖2數據顯示各試樣在不添加任何加固材料時的劈裂強度均為0，添加加固材料后的雜填土劈裂強度均實現不同程度的增強，分析認為加固材料對于改良雜填土的劈裂強度具有促進作用。觀察添加加固材料后各試樣在7 d齡期與28 d齡期的劈裂強度，數據顯示28 d齡期的強度值均高于7 d時雜填土的強度，符合常規現象。

分析添加石灰、水泥和固化劑后各試樣劈裂強度與使用劑量的關系。添加石灰后不同齡期曲線走勢基本相同，28 d齡期初期的強度增長率較高，且峰值強度較7 d齡期較高，石灰使用劑量為10%時達到峰值強度值0.17 MPa;添加水泥后的雜填土劈裂強度值與添加劑量在試驗劑量范圍內呈正相關，且在添加劑量>10%時增長率尤為明顯，添加劑量為10%～12%時強度增長率為36.84%，添加劑量為12%～14%時強度增長率為52.38%;使用固化劑的試樣劈裂強度在使用劑量為0.08%處出現峰值，其28 d劈裂強度值達到0.24 MPa。因此，分析認為加固材料增強了骨料間的聯結強度，大幅提升了雜填土體的抗裂性能，從而提升了其作為路基的材料性能。

2.3 雜填土回彈模量分析

添加加固材料后雜填土回彈模量與劑量間的關系如圖3所示。與上述力學性能相同，添加各類型加固材料后試樣的回彈模量較初始狀態均有大幅度增大，表明加固材料對于改良雜填土的回彈模量具有積極作用。整體數據顯示雜填土在添加加固材料后28 d齡期的回彈模量較7 d齡期時均偏大。

觀察各試樣回彈模量與加固材料使用劑量的關系，同一類加固材料7 d與28 d齡期曲線走勢基本相同，添加石灰后的28 d齡期雜填土在使用劑量為10%時達到回彈模量峰值381 MPa，隨后回彈模量開始以較小幅度降低;添加水泥后的雜填土回彈模量與添加劑量呈正相關關系，在試驗添加劑量范圍內回彈模量最高達到836 MPa;對于使用固化劑的雜填土而言回彈模量在使用劑量為0.08%時出現峰值拐點，其28 d齡期回彈模量達到492 MPa。因此加固材料對本文研究道路雜填土的回彈模量影響較大，能夠提升土體抵抗荷載的能力，使其路用性能優化。

3 結語

本文以陜西省某紅色旅游公路雜填土建設工程為例，基于室內試驗展開對影響該工程雜填土特性的加固材料性能研究。研究結果指出，石灰、水泥、固化劑等三種加固材料對公路雜填土的性能改善具有重要意義，能夠明顯提升雜填土的無側限抗壓強度、劈裂強度和回彈模量。添加加固材料后雜填土的齡期對土體的性能影響較大，具體表現為28 d齡期土體各項性能均優于7 d齡期的性能。添加石灰后的雜填土各物理量隨著添加劑量的增加先提高隨后緩慢下降，添加劑量為10%時為各物理量的最優值，無側限抗壓強度、劈裂強度和回彈模量分別為1.62 MPa、0.17 MPa、381 MPa;添加水泥后的雜填土各性能均隨著添加劑量的增加而變優，其在添加劑量為10%時效率最高且與另兩種加固材料加固后的雜填土性能相似，無側限抗壓強度、劈裂強度和回彈模量分別為1.72 MPa、0.19 MPa、608 MPa;添加固化劑后的雜填土各項性能在添加劑量為0.08%時達到最優，其無側限抗壓強度、劈裂強度和回彈模量分別為2.28 MPa、0.24 MPa、492 MPa。綜合考慮性能優化程度與經濟成本，固化劑為最優加固材料。

參考文獻：

[1]宋文濤.道路路基雜填土的處理探析[J].交通世界，2018（32）：69-70.

[2]張 昕，易 磊.城市道路雜填土路基處理方法研究與應用[J].城市道橋與防洪，2018，235（11）：10，85-88.

[3]張振營.城市生活垃圾的壓縮性及填埋場的沉降研究[D].杭州：浙江大學，2005.

[4]李 騰.建筑垃圾雜填土強度特性的試驗研究和數值分析[D].天津：天津大學，2014.

[5]石巖峰.雜填土工程特性及基坑邊坡穩定性分析[D].海口：海南大學，2013.

[6]張 衡.公路工程雜填土的處理方法與路基加固研究[D].西安：長安大學，2019.