淺談海南環島旅游公路高液限黏土改良技術

羅光明LUO Guang-ming；羅文杰LUO Wen-jie

（中交第二公路工程局有限公司，西安 710000）

0 引言

高液限黏土有較高的天然含水率、水穩性差，不易壓實，不能直接作為路基填料，需要進行必要的改良再應用。高液限黏土改良及應用相關國內外學者已經進行了大量的研究并取得相應的學術成果，但由于不同區域地質土條件不盡相同，實際應用時仍需要進行試驗試配出合適的配比以及進行試驗段施工得到施工參數并完善施工工藝。高液限黏土使用要結合實際情況，分析在不同地區的改良使用要求，分析改良要求等，結合試驗信息進行分析，充分的考慮實際要求，完善施工管理。

1 工程概況

中交二公局海南省環島旅游公路工程六工區項目位于環島旅游公路（西段）臨高和澄邁段境內，路線起點位于彩橋村，終點位于老城鎮與海口界限接盈濱半島濱海西路，主線總里程105.162公里，包含橋梁23座，挖土方86.93萬方，填土方150.11萬方。

1.1 地形地貌

項目主要位于臨高縣和澄邁縣，全線地形起伏較大，沿線經過低洼地、水田、濕地、河流及坡地等；地貌總體上可分為第四系全新統海成一級階地、第四系上更新統道堂組玄武巖臺地及第四系中更新統玄武巖臺地三個地貌單元，微地貌單元為濕地、水田、沖溝、河流及坡地等。

1.2 氣象水文

本項目位于海南省北部，場地地處低緯度熱帶地區，屬于熱帶海洋氣候，春季溫暖少雨多旱，夏季高溫多雨，秋季多臺風暴雨。年平均氣溫23.5℃，最熱月7月份平均氣溫27.8℃左右，最冷月1月份平均氣溫17.5℃左右；年平均降水量1664毫米，平均相對濕度為79～86%。降雨、臺風季節主要在每年5～11月，8～10月為降雨高峰和臺風集中季節，降水量的年內分配差異主要受季風及臺風影響。

1.3 沿線路基土條件評價

本項目分布的高液限黏土，為粉質黏土，呈紅褐色，可塑狀，其孔隙比較大，液限值較高，常大于50%，遇水易軟化，屬典型的高液限黏土，且常含有孤石，工程性質較差，不能直接作為路基持力層。由于本項目沿海路段較多、較長，直接挖除換填會造成大量棄方，廢棄土方既影響生態環境，又顯著提高工程成本，同時造成工期延長。綜合考慮環保、工期、成本的基礎上，高液限土改良勢在必行。

2 常見改良措施及其原理

2.1 原土樣試驗

為進行改良技術研究，取CMK15+500處土樣進行試驗檢測，具體試驗檢測數據見表1。

表1液塑限

圖1液塑限試驗

圖2液塑限試驗

通過試驗數據可知，土體液限較高，天然含水率較大。如果直接用于路基填筑，機械很難壓實，另外成型后，會出現大規模的干縮裂縫甚至導致龜裂破壞和塌陷。

表2擊實數據

圖3液塑限試驗

2.2 改良措施

結合上述數據信息進行分析，了解在施工中需要注意的問題，通過改良材料和施工環境能夠改善施工質量。從材料角度改良可以為施工提供服務實際要求的信息，優化改良管理工作。

2.2.1 摻入石灰改良

石灰改良方式能夠有效提高施工的強度，結合施工現場要求和實際情況分析，可以滿足施工要求，優化施工管理工作。通過試驗，得到適合配比，并在土中按比例摻入石灰，在最佳含水量下壓實后，經過一系列的物理作用和化學作用，形成了石灰土的強度。隨著時間增長，其強度也逐漸增大。

2.2.2 摻入水泥、水泥和粉煤灰改良

高液限黏土摻入水泥時，水泥當中礦物成分與高液限黏土中的水發生水化反應，生成水化硅酸鈣、氫氧化鈣等膠體和結晶。等反應完成后，自身繼續硬化成水泥石骨架，形成強度。

2.2.3 摻入砂礫改良

通過室內試驗研究出合適的配比，在高液限黏土中按配比摻入砂礫后，可以有效地改變原土質的級配，使粗顆粒在土中起到骨架作用，土顆粒的空間結構重新排列，削弱細顆粒對土的性質的影響，使土具有粗粒土的性質，從而達到改良的目的。

2.2.4 摻入NCS固化劑改良

NCS是一種新型固化材料的簡稱。由石灰、水泥和添加劑改性而成。NCS加入土中，進一步使土粒和NCS兩者發生一系列物理化學反應。土中NCS與水接觸釋放出較多的Ca2+、Al3+高價陽離子與粘粒的負電荷中和，使擴散層減薄，土粒之間靠近，聚集成土團，增強了土的可壓實性。同時土粒在NCS水化反應中生成新的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，新增長的針狀礦物，加強了土體的強度及水穩性。

2.2.5 摻入木質素磺酸鈣改良

在高液限黏土中摻入了木質素磺酸鈣，能有效的改善其物理性能，使其力學性能大幅增強，木質素磺酸鈣與黏土礦物形成的膠結物可以有效填充孔隙，使得土顆粒之間更加緊密連接，更易壓實。

3 改良試驗與成果分析

通過室內試驗結果，結合項目實際，綜合考慮經濟性、便利性，項目采用單摻水泥、雙摻水泥和粉煤灰兩種方式對比分析。

3.1 擊實試驗結果分析

3.1.1 單摻水泥

摻入水泥改良，加入水泥摻量分別為2%、4%、6%、8%，液塑限如表3。

表3單摻水泥液塑限

表4單摻水泥擊實數據

3.1.2 摻水泥及粉煤灰

摻入水泥和粉煤灰改良，分別加入（1%水泥+1%粉煤灰）、（2%水泥+2%粉煤灰）（3%水泥+3%粉煤灰）（4%水泥+4%粉煤灰），液塑限如表5。

表5摻水泥和粉煤灰液塑限

表6摻入水泥和粉煤灰擊實數據

以上擊實數據均運用重型擊實法得到的，由以上數據初步可得摻灰后土體的最大干密度要大于摻灰前的最大干密度，隨摻灰量增大而增大。

3.2 CBR試驗結果分析

根據設計圖紙要求，CBR值：下陸堤≥2、上路堤≥3、下路床≥4、上路床≥6。

表7單摻入水泥各劑量后CBR值

表8雙摻入水泥和粉煤灰各劑量后CBR值

由表7-表8數據可知，CBR值隨摻灰量增大而增大。綜合考慮，選擇摻入3%水泥+3%粉煤灰方式最經濟可行。

3.3 提升施工檢測管理力度

在對海南環島旅游公路進行高液限黏土施工改良的時候，相關工作人員應該提升施工檢測力度，在改良前，需要對將要使用的施工材料開展質量檢測，保證施工材料復合質量標準。在施工改造后，工作人員應該檢查路基的壓實程度，保證路基施工具有較高的安全穩定性。為了提升公路路基的安全穩定性，應該盡量避免在雨天進行施工改造工作。因為部分路基出現滲漏問題的可能性比較大，在施工時應該提前安裝一些合理性比較高的排水系統，能夠防止旅游公路出現積水問題，有助于保證路基的運營質量。

4 公路高液限粘土改良技術

4.1 施工放樣

在開展改良工程初期，應該通過施工放樣處理確定路基的高度、基底處理高度、施工路段升降度、路基壓實寬度。在確定好邊界以后，工作人員可以撒上一些石灰進行標注，確定卸料的具體位置。

4.2 上土并整平

借助挖掘機挖土，使用能夠自動裝卸的汽車運送到指定位置進行卸料處理。工作人員需要檢查推土機推開土的含水量，若是含水量已經達標可以繼續進行下一個步驟，若是出現超標問題，應該開展晾曬處理。

4.3 摻灰

在完成含水量測試工作以后，應該在含水量達標以后實施二次摻灰處理。在攤鋪處理以后需要進行攤平操作，安排專業的工作人員開展質量檢查，確保石灰在進行攤鋪處理時比較均勻。

4.4 拌和

在進行拌和處理時，應該進行多次翻攪處理，保證灰土的均勻性比較高，確保每一個分層部分的顏色一樣。在開展攪和處理的時候，需要保證下齒和施工層的間距處于4厘米，不會出現穿透問題，在第二次拌和時，盡量保證攪拌處于比較均勻的狀態。

4.5 調整含水量

將灰土混合之后，如果含水量比較高的話，需要進行晾曬，如果比較低的話，就可以適當補充水分，就灑水車就可以，然后進行攪拌，保證均勻。灑水處理中要結合公路實際情況，并且要合理的控制含水量，進行實驗測試，結合環境和天氣變化調整含水量。

4.6 穩壓、整型

在旅游公路施工路面的含水量達到要求以后，可以不再進行攪拌處理，使用推土機進行碾壓處理，運用平地機進行平整處理，即可以確保施工路面的土層處于均勻狀態，能夠防止表面出現貼皮問題。

4.7 碾壓

在環島旅游公路處于平整狀態以后，應該實施碾壓處理、壓實處理，工作人員可以結合實際情況選擇使用何種壓路機。環島旅游公路施工建設的過程中需要選擇合適的壓路機，并且要找碾壓要求處理。在碾壓處理時一般需要維持4遍到6遍，確保所有邊緣都處于壓實狀態，確保公路壓實度能夠達到標準要求。

4.8 檢測

在碾壓處理結束以后，應該結合檢驗項目要求，確保旅游公路表面的摻灰量比較均勻，復合壓實要求，在檢測合格以后即可以開展下一步操作。若是經檢測發現不符合要求，需要繼續進行改進，直到達標為止，能夠有效提升公路高液限粘土改良技術的實施效果。高液限黏土碾壓處理后要了解公路建設質量，分析在公路建設實際情況，確定是否符合實際要求。對高液限黏土運用到公路建設中的效果進行分析，對其實際價值進行分析，了解公路質量信息，希望將其運用到公路質量改善中。

5 結語

本項目通過大量的試驗結果表明，高液限黏土按配比摻水泥和粉煤灰后，最大干密度和CBR值顯著提升，達到了用于路基填筑的要求。應用高液限黏土改良技術，不緊節約了成本，創造了效益，而且減少了大量棄方，減輕了對環境的破壞。高液限黏土在施工中運用有良好的價值，能夠解決實際施工現狀開展工作，完善公路建設工作。高液限黏土改良建設可以結合實際情況進行分析，按照實際要求開展工作，優化管理工作，提高公路建設質量。結合各個地區的周圍環境和建設要求優化管理現狀，改良高液限黏土，通過試驗獲得最佳材料，滿足公路建設要求。