對(duì)高液限土作為填筑材料的研究與改良措施

楊明興

廈門合誠工程檢測(cè)有限公司,福建 廈門 361000

0 引言

實(shí)際施工常常遇到高液限土，但因土方量大棄方難、施工場(chǎng)地面積受限，施工現(xiàn)場(chǎng)周邊可直接使用土源少，施工工期緊致使翻曬難等多種因素制約，同時(shí)綜合考慮周邊環(huán)境保護(hù)、合理控制工程造價(jià)，高液限土亟待改良后充分利用來作為建設(shè)工程的填筑材料。

1 改良方案研究

1.1 通過摻加砂以改善土顆粒級(jí)配進(jìn)行改良

高液限土承載能力的粗粒組含量少，“骨架”作用先天不足。通過摻加天然砂或機(jī)制砂以改變顆粒分布情況，搭起骨架作用并在一定程度上消減細(xì)粒土的不良影響。

摻砂改善土的顆粒級(jí)配能提升CBR 承載比強(qiáng)度，水穩(wěn)性改良效果欠佳。未能較好的控制改良后土的含水率，攤鋪和翻曬壓力無法得到良好的解決。

近年大量投入基建建設(shè)，天然砂、機(jī)制砂儲(chǔ)備大幅減少，隨著料源資源的短缺，摻砂進(jìn)行改良經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較差。材料潛在的變化制約了摻配級(jí)配良好與否，不利于填筑效果控制。

1.2 通過提高壓實(shí)功率改善施工工藝的方法

通過控制松鋪厚度、增加翻曬控制碾壓含水率。加強(qiáng)后期沖擊碾壓等手段強(qiáng)力排出土中氣相組，減少顆粒間孔隙從而尋求路基填筑密實(shí)效果。

此方法特點(diǎn)，違反了國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，并且無法為現(xiàn)場(chǎng)施工解決場(chǎng)地、翻曬等問題。從原理上看似可行，實(shí)質(zhì)上高液限土極難控制翻曬含水率。

2 工程實(shí)例

廈門市軌道交通3 號(hào)線工程五緣灣停車場(chǎng)施工工程，項(xiàng)目施工地處廈門市湖里區(qū)內(nèi)，周邊可作為借方的土源極少、現(xiàn)場(chǎng)可利用土源為高液限土液限超出施工技術(shù)規(guī)范及設(shè)計(jì)文件要求，存在天然含水率極高、現(xiàn)場(chǎng)因場(chǎng)地受限翻曬難且不易控制碾壓含水率等問題。

2.1 改良方案的初步確定

研究現(xiàn)場(chǎng)土樣并進(jìn)行大量的土工擊實(shí)試驗(yàn)驗(yàn)證，不同摻量的水泥無論在理論上還是實(shí)際上都是具備單獨(dú)特性的土質(zhì)，研究過程通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)與確定最大干密度隨著水泥摻量的不斷變化而變化。依據(jù)下述方法最終得出該土樣采用摻加10%水泥進(jìn)行改良的方案。

2.2 研究方法的過程與步驟

采用二階段試驗(yàn)方法。

第一階段：運(yùn)用《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50123-2019 濕法制備方法對(duì)原土樣直接摻入不同比例（5%～25%）的水泥，此時(shí)的各個(gè)摻入不同比例水泥的土質(zhì)均具有不確定性。不同比例的摻量得到了不同的土質(zhì)，其粗顆粒因水泥干粉顆粒較小保持基本不變，但細(xì)粒組變化與摻量成正比。綜合不少于5 個(gè)摻入比例結(jié)果，再以4.2 控制要點(diǎn)微調(diào)水泥摻加比例，確定本次研究采用的土樣較優(yōu)摻量為10%［1-2］。

第二階段：采用干法制備對(duì)改良后的土質(zhì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。

（1）將原土樣風(fēng)干至干燥狀態(tài)，運(yùn)用干法制備將風(fēng)干土樣按2%～3%遞增進(jìn)行樣品調(diào)節(jié)。

（2）調(diào)節(jié)含水率后的土樣，按質(zhì)量比摻入10%水泥，得到標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)土樣，并在半小時(shí)內(nèi)開始對(duì)土樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)。擊實(shí)后按標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)定土樣含水率。因摻入水泥作為改良材料，測(cè)定含水率的烘箱溫度設(shè)定為105℃～110℃，將烘箱提前升溫至105℃后再將測(cè)定含水率樣品放入烘箱。

（3）重復(fù)上述第2 步驟，完成不少于5 個(gè)不同含水率的標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)，確保擊實(shí)曲線可求得最大干密度ρdmax，最佳含水率ω0。

（4）依據(jù)各擊實(shí)結(jié)果繪制曲線，求得最大干密度ρdmax，最佳含水率ω0。得出結(jié)果驗(yàn)證了摻量可行性，進(jìn)而開展后續(xù)其他技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)驗(yàn)證工作；

（5）依據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50123-2019 對(duì)摻入10%水泥的改良土進(jìn)行液塑限試驗(yàn)檢測(cè)工作；

（6）依據(jù)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50123-2019 對(duì)摻入10%水泥的改良土進(jìn)行CBR 承載比試驗(yàn)檢測(cè)工作；

2.3 改良前后土質(zhì)變化

表1 進(jìn)行研究改良前后標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)結(jié)果對(duì)比

圖1

圖2

改良前現(xiàn)場(chǎng)原土樣技術(shù)指標(biāo)及摻入10%水泥進(jìn)行改良后的土技術(shù)指標(biāo)對(duì)比情況，詳見表2。

表2 實(shí)測(cè)指標(biāo)對(duì)比

3 結(jié)語

綜上所述，我們通過工程實(shí)際案例運(yùn)用不難發(fā)現(xiàn)用水泥作為改良材料所具備的幾大優(yōu)點(diǎn)。

（1）符合性。通過系列研究檢測(cè)，摻入10%水泥進(jìn)行改良后的高液限土，已然液限下降幅度明顯，CBR 承載比強(qiáng)度值明顯得到大幅度提升。完全能滿足《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》CJJ1-2008 規(guī)范要求及設(shè)計(jì)文件要求。

（2）可操作性。另外對(duì)土的最佳含水率影響較大，對(duì)最大干密度ρdmax 影響并不大。但這恰恰更有利于現(xiàn)場(chǎng)施工人員便于現(xiàn)場(chǎng)控制與掌握，具備了良好的可操作性。將可能存在的摻量誤差、材料波動(dòng)帶來的偏差規(guī)避到最小化。這是選擇水泥作為改良材料的原因之一。

（3）優(yōu)異性。摻加水泥改良經(jīng)過室內(nèi)CBR 承載比試驗(yàn)驗(yàn)證，是摻加生石灰會(huì)導(dǎo)致水穩(wěn)定性不佳所不能比擬的。