邢衡13标路床电石灰土适用方案分析

2021-01-08梁鸿甲

工程技术研究 2020年23期

梁鸿甲

（中交二公局第六工程有限公司，陕西西安 710075）

1 工程概况

邢衡13标位于河北邢台市的东端，地势平坦，为泄洪区，地质成因一般为水流缓慢时冲洪积，土层较为松散，粉砂粒含量在95%以上，属典型的粉砂性土，其最大干密度为1.67～1.70g/cm3（按不同土层取样试验结果为 1.69g/cm3、1.68g/cm3、1.67g/cm3、1.70g/cm3、1.69g/cm3）；塑性指数为6～8，CBR值为3.9%～4.5%（试验结果CBR分别为4.5%、4.1%、3.9%、4.0%）。取200g土进行颗粒分析实验，结果如表1所示,设计路床承载比要求如表2所示。

表1 200g土颗粒分析试验结果

表2 路床填料最小承载比与路床填料压实度要求

由表2可知，路床填料（CBR）值下路床不小于5%，上路床不小于8%，根据土试验情况，现有土CBR最大为4.5%，不满足路床填料要求。

2 方案比选

2.1 原设计方案

原设计上路床为5%石灰土改良；下路床部分为3%石灰土、部分素土，各占50%。由于素土CBR不满足要求，需要进行改良。首先，在K89+316～K89+563左幅和K93+400～K93+500右幅完成两段3%石灰土试验段，压实度满足96%要求，但板结效果差、整体强度低、表面易松散，主要该标段土质为典型的粉砂土，不适宜掺白灰改良。其次，根据上路床的设计思路在K89+460～K89+510右幅进行5%石灰土试验，压实度满足要求，整体强度较3%有所提高，但仍存在板结效果差、表面易松散现象。并且掺白灰改良方案由于受邢台市政府“还邢台青山绿水，走生态发展之路”政策的影响，邢台地区已不生产白灰，其他地方的白灰，由于Ca0、MgO含量偏低，质量不稳定，因此不容易达到三级灰标准，且产量低，不满足目前路床的大面积施工需求。

2.2 更换CBR合格土方案

邢衡13标段沿线施工区域附近均为粉砂性土，经过现场调查，要在15km以外才能找到CBR值满足路床填料要求的土，从成本和施工时间上考虑不合适，并且要跨乡镇甚至跨县域取土，受运输道路、占地、作物补偿、取土等地方干扰的影响，协调难度大。目前相邻标段也因取土难度等因素，找不到合格取土场。

2.3 水泥石灰土方案

日前在K89+410～K89+460右幅，进行了同时掺加3%石灰和3%水泥的二灰试验，效果较好，压实度、强度均满足要求。但是，由于受水泥凝结时间的影响，洒水、拌和或补水再拌和、排压、整平、碾压整个过程与水泥施工相比，其延迟时间较长；如果赶上雨天来不及碾压成型，水泥就失去了作用。另外，该方案的成本也较高。

2.4 只掺加水泥改良

只掺加水泥改良方案与水泥石灰土方案相同，费用更高。

2.5 掺粉煤灰石灰方案

掺粉煤灰和石灰的二灰土方案，根据河北廊沧高速施工经验，改良效果很好，但一般用在底基层，用于路床时成本较高。

2.6 掺加电石灰方案

结合河北沧州黄骅港高速电石灰土施工的成熟经验，且该项目部在K93+400～K93+600左幅完成200m电石灰土试验段，试验段压实度、强度、外观质量均满足规范要求，整体板结好、后期强度高、效果理想、相比成本不高、可操作性强。另外，目前很多标段均进入路床施工，白灰需求很大，若该标段采用电石灰改良，可以缓解其他标段白灰的需求压力。

电石灰具体有以下优点：（1）电石灰为塑性状态，运输、摊铺、拌和均不会扬尘，不会污染环境，比较环保，不会造成地方污染阻工问题。另外，可废物再利用，社会效益较好。（2）通过试验可知，电石灰有较好的活性，对土有较好的胶结性能，电石灰土能够达到路用强度要求。该标段土样掺电石灰6%和8%后CBR值分别提高至10.4%和12.7%，实践证明电石灰土的后期强度较高，能够较好地保证工程质量，可实施性强。（3）目前市场上的白灰质量不稳定，而电石灰经取样试验，钙镁含量在56%～58%，质量较好。（4）电石灰价格便宜，目前市场上生石灰到场价约310元/t，而电石灰约180元/t。（5）适合该标段粉砂性土改良，目前很多标段均进入路床施工，白灰需求很大，若该标段采用电石灰改良，可以缓解其他标段白灰的需求压力。根据运距计算各种改良土成本，各种改良土成本比较如表3所示。

表3 各种改良土成本比较单位：元/m2

综上所述，对于该标段的粉砂土的具体情况，路床用电石灰改良方案比较实际，可操作性强，成本相对较低。

3 拟采用方案总结

3.1 电石灰介绍

电石灰是优质白灰和焦炭电解后产生的电石，再以电石为原料生产乙炔排放的废渣，是化工企业生产化工产品产生的副产品，它是加水反应后排放的，大多呈塑性状态，主要成分为Ca(OH)2，俗称熟石灰。经过工地试验室试验检测，电石灰CaO、MgO含量在50%～58%，对土有较好的胶结性能，可形成较好的强度，运用较低剂量的电石灰土即可满足公路施工技术规范中的石灰稳定土强度要求，适宜做一般公路的底基层或在高速公路施工中作为路床改善土来使用。例如，河北沧黄高速公路的路床用土就是用电石灰土进行改善的，CBR值明显提高，改善后路床用土的强度得到了显著提高，路床的弯沉值也满足设计要求。

3.2 工艺

（1）准备：路堤94区顶经驻地办、总监办验收合格后，测量放样、撒好“三线”和土量控制方格。其中，土量控制方格如图1所示。

（2）上土：按厚度进行路床备土。

（3）整平：采用推土机对素土进行粗平，平地机进行精平。

（4）洒水、闷料工作：根据实测含水量，按比最佳含水量高2个点控制水量。

（5）布灰：布灰前按设计掺电石灰量计算电石灰用量，并码成梯形灰条，经监理工程师检验，用量满足要求后再进行人工、机械辅助将灰布均匀。

（6）拌和：灰土拌和机拌和，人工挖坑量测、指导拌和深度，每次拌和要重叠20cm，保证拌和效果。灰土拌和机拌和如图2所示。

图1 土量控制方格

（7）碾压工艺及组合：先用推土机排压1遍，实测含水量补水、平地机平整后，根据碾压振动先慢后快、先弱后强、先边缘后中间的原则，振动压路机碾压时，往返工作轮须重叠轮宽的1/3，前后相邻两区段纵向须重叠1.2～1.5m，达到碾压无漏压、无死角，确保碾压均匀、密实。可用22T压路机静压1遍，再开启小振动碾压1遍，然后开启强振碾压3遍后，使压实度达到设计要求的96%以上，最后用XP302胶轮压路机收面。整体碾压6遍后，开始进行路基压实度的检测，如果局部路段压实度偏低，应增大压实功，增加压实遍数，直至压实度满足设计和规范要求。

（8）封闭交通、洒水养护。