石灰改良淤泥質黏土特性試驗及應用研究

摘 ?要： ?武漢市水系發達，存在大量軟土，武漢市市政工程某項目土方施工過程中通過采用石灰對開挖出的淤泥質黏土進行改良，在路基施工中取得不錯的效果。通過對拌和不同石灰含量的含水率最大淤泥質黏土改良土樣進行土的承載比試驗，得到8%的石灰含量淤泥質黏土改良土樣的承載比能夠滿足規范要求，再探討8%的石灰含量改良土樣的物理力學變化規律，通過道路彎沉值和壓實度對該改良淤泥質黏土進行檢驗。結果表明，采用8 %的石灰含量改良淤泥質黏土的路用性能好，能滿足設計要求和達到最優經濟效益。

關鍵詞： ?石灰改良土 ?淤泥質黏土 ?路基彎沉 ?力學性能

1 ?引言

淤泥質黏土廣泛分布在我國濱海、湖、江河中下游等地區，由于淤泥質黏土具有流變性明顯和承載力差等特點，不能直接用作路基填筑[1]。道路建設中不可避免穿越淤泥質黏土路段，若將其取出棄置并外購好土進行回填，不僅占用額外的土地資源和花費大量的經濟成本，而且會給當地環境帶來一定的污染，因此，淤泥質黏土的合理利用和處治是具有重要的經濟效益和環境保護意義。

目前，軟土采用石灰進行改良，且能夠取得很好的效果[2]。陳寶等[3]和張義貴等[4]對石灰改良淤泥質黏土作為路基回填料進行了大量的試驗研究，發現摻石灰后淤泥質黏土壓實具有強度高和壓縮性低的特點。但由于各地區的淤泥質改良土在結構和化學成分上不同，導致其強度和壓縮性改善程度上缺乏系統的研究[5]。

本文以工程路段開挖出的含水率最大淤泥質黏土拌和不同石灰含量來開展改良土樣的CBR試驗和擊實試驗，通過對道路彎沉值和壓實度來確定最佳石灰含量的淤泥質黏土改良方案，以期為道路路基填筑中淤泥質黏土處治設計和應用提供參考。

2 ?工程概況

本文以武漢市某項目路基挖填方為基礎，開展石灰改良淤泥質黏土性能試驗研究。該道路全長3208.774 km，設計車速為 80 km/h，道路紅線寬40 m，其中行車道 22.0 m，為雙向六車道的城市主干道。場地地基土主要由人工填土、全新統沖湖積相黏土、淤泥質黏土及沖洪積相黏土構成，如圖1所示。公路沿線有耕地和水塘，淤泥質黏土分布廣泛。淤泥質黏土樣呈流塑～軟塑狀，分布厚度約為0.4～16.0 m，其承載力小，不能直接作為路基。若將淤泥質黏土作為棄方處理或外購好土，將會占用大量的土地和產生巨額的施工費用，而且嚴重地影響了路基周邊環境，因此，項目結合施工現場的實際情況，擬采用石灰改良淤泥質黏土的力學性能，從而用于道路路基填筑。

3 ?石灰改良淤泥質黏土力學性能

3.1 ?原材料分析

本試驗所用土樣為施工現場取得含水率最大淤泥質黏土，對該試驗土樣進行一系列物理指標試驗，表 1 為本項目路段淤泥質黏土的物理力學性質。根據液塑限和塑性指數判斷土的類型，如果土的黏料含量達到50%，且液限高的情況下強度低，土樣是難以壓實，不能作為回填土，需要晾曬或改良才能回填。因此，本試驗針對該路段含水率最大淤泥質黏土進行改良，且改良淤泥質黏土的生石灰的化學成分含量如表2所示。

3.2 ?試驗方法及結果分析

本試驗進行石灰改良淤泥質黏土中主要探討石灰含量對改良淤泥質黏土物理力學性能的影響。試驗將塊狀的生石灰黏磨后過2mm篩，后按照一定含量的生石灰消解并充分拌和在最大含水率淤泥質黏土中，配置不同石灰含量的改良土樣。

試驗采用5種摻入量（2%、4%、6%、8% 和 10%）的試驗土樣進行土的承載比試驗（CBR）和擊實試驗，如圖 1 所示。CBR隨著石灰的含量增加而增加，說明石灰能夠改良承載力小的淤泥質黏土。根據規范CBR≥8%為合格，本試驗只有8%和10%的石灰含量合格。本試驗采用重型擊實法對5種摻入量（2%、4%、6%、8% 和 10%）的試驗土樣分五層進行擊實，圖2為不同石灰含量的最大干密度與最優含水率。最佳含水率隨著石灰含量的增加而增加，而最大干密度隨著石灰含量的增加先增加后減小，說明8%的石灰含量改良淤泥質黏土最優。因此，根據CBR試驗和擊實試驗，同時考慮工程成本。本項目采用8%石灰含量對淤泥質黏土進行改良并應用于路基填筑。

4 ?路基應用結果分析

4.1 ?施工工藝

石灰改良土路基填筑施工一般步驟為：現場原材料檢測、摻配試驗、選取最優摻配比例、現場施工、質量檢測。

1. 現場原材料檢測。測試準備采購的生石灰相關參數，及現場含水率最大淤泥質黏土的CBR和物理基本力學性質。

2. 摻配試驗。使用不同比例的生石灰對淤泥質黏土進行摻拌，悶料后測試其CBR等參數。

3. 選取最優摻配比例。通過試驗等參數分析，選擇最優摻配比例，保證既能滿足設計要求，又能達到節省材料的目的。

4. 現場施工。現場石灰拌和均勻拌和三次，燜料三天后，攤平并采用推土機、平地機按照規范碾壓。

5. 質量檢測。對道路彎沉值和壓實度進行質量檢測。

4.2 ?道路彎沉值結果分析

道路彎沉由于能反映道路路面整體強度與剛度和體現路面結構承載力在道路工程中受到廣泛的應用。表3為道路彎沉值檢驗結果匯總表，本項目用8%石灰含量的石灰改良淤泥質黏土回填路基的道路彎沉值都小于250，均滿足符合設計標準要求。

4.3 ?路基壓實度結果分析

壓實度是保證路基路面的剛度、強度、平整度及穩定性的重要內在指標。表4為壓實度結果匯總表，本項目用8%石灰含量的石灰改良淤泥質黏土回填路基的壓實度均滿足設計要求。

4.4 ?經濟效益分析

表 5 為棄置淤泥質黏土回填好土和石灰改良淤泥質黏土的成本對比，棄置回填土的成本為165元/m3，采用8%石灰含量的成本為44.5元/m3，利潤為120.5元/m3。而在本項目一共有8262 m3淤泥質黏土需要處治，節省了995571元。因此，采用石灰改良淤泥質黏土降低了經濟成本。

5 ?結束語

本試驗通過做不同石灰含量的改良含水率最大淤泥質黏土的CBR試驗，得出石灰含量能夠改良淤泥質黏土的承載比，根據CBR試驗和擊實試驗，項目用8%石灰含量的石灰改良淤泥質黏土作為路基填筑，能夠滿足道路彎沉值和壓實度的設計要求，并降低工程成本。

參考文獻

[1] ?交通部公路科學研究院.公路土工試驗規程 （ JTG E40-2007）[S].北京：人民交通出版社，2007， 122-145.

[2] ?祝艷波， 余宏明， 楊艷霞. 紅層泥巖改良土特性室內試驗研究[J]. 巖石力學與工程學報， 2013， 32（2）：425-432.

[3] ?陳寶， 李池龍， 李永剛. 石灰改良路基土的力學特性試驗研究[J]. 路基工程， 2013 （6）：78-82.

[4] ?張義貴，王保田. 石灰改良高含水率粘土作為路基填料的試驗研究[J]. 現代交通技術，2010 （ 4）： 5-7.

[5] ?許志堅.石灰改良淤泥質軟土路用特性試驗研究[J].交通建設與管理，2019（03）：98-101.

作者簡介：

石和杰，（1988.1.2-），男，漢族，本科，湖北黃岡，項目經理，研究方向：現場施工管理。

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