摘要：本文针对绥延高速公路1标段马兰黄土采用纯粹石灰改良做路基填料，出现路基压实度无法满足要求的问题，利用路基下层离石黄土对马兰黄土进行了改良。划分两个试验段对纯粹马兰黄土以及离石黄土混合马兰黄土，在相同含水量、相同碾压机具的情况下研究了路基压实度与碾压遍数的关系，并确定了能使路基压实度达到要求的马兰、离石混合黄土塑性指数值。期望为类似工程提供参考借鉴。
关键词：马兰黄土；黄土改良；试验研究
1引言
黄土是全球范围内在干旱半干旱的环境下形成的陆相第四纪结构松散的沉积物，土体的整体结构较差[1]。对于高度公路路基、无咋轨道路基等大型工程如遇到黄土路基时，必须对其进行改良，以保证施工质量。
绥延高速公路1标段位于绥德县境内，起点接榆绥高速，途经石家湾镇、张家砭镇，全长14.14公里。路基主要工程量为挖土方352m3，填方101m3；路基填料主要为马兰黄土及离石黄土。沿线表层为马兰黄土（风积新黄土Q3），厚度约10-15m，最大厚度20m；下层为离石黄土（风积老黄土Q2）。在路基施工时使用石灰改良马兰黄土做路基填料时，出现路基压实度无法达到设计及规范要求的问题。通过查阅相关研究，分析是马兰黄土塑性指数不达标的缘故[2-5]。
本文采用马兰黄土通过配置一定比例的离石黄土和石灰进行马兰黄土改良提高其塑性指数，为保证马兰黄土路基压实度提供理论依据和技术参数。
2试验研究
2.1 马兰黄土和离石黄土基本性质
沿线马兰黄土结构疏松，呈灰白色或浅黄色，物质成分主要为粉土(0.05-0.005mm)，其含量常>50%；细沙(>0.05mm)含量>30%；离石黄土为黄土状亚粘土，呈块状，较致密，质地均匀，不具层理，具大孔隙，离石黄土富含钙质结核，有时成层分布，粒度成分以粉砂为主，粉砂与粘土含量较马兰黄土高。颜色较马兰黄土较深。
2.2试验段的处理
进行马兰黄土路基填土改良试验时，对试验段采用如下方法处理：
将地基表层碾压密实，压实度不小于91%，在此基础上在路基横向平均划分2个施工单元，每一施工单元按卸土、平整、卸土、平整、布灰、拌合、精平、碾压八道工序进行施工。每一单元应分层填筑，填筑方法采用水平分层摊铺，填筑时分层控制填土标高；
每层填土松铺总厚度为30cm，推土机粗平，撒方格布灰，路拌机拌合、平地机精平，压路机再进行碾压；
碾压时先静压1遍，然后进行强振，最后用光轮静压1遍。振压时，压路机速度控制在4公里/小时以内。碾压时由路基两侧向中间，由低向高进行碾压，前后两次轮迹需重叠1m或大于半个轮迹，做到无漏压、无死角、压实均匀；压路机一进一退计为压实一遍，静压开始后，如有凸凹不平现象，必须配合人工找平处理，保证压实均匀。并应注意速度一致，不得中途转向。第一遍稳压时不带振，待基本压实后用高振幅低频率振动碾压，待压路机有反弹现象时，改用低振幅高频率碾压；
在压实时注意配合洒水，直到碾压后无明显轮迹为止。
2.3试验方案
为对比掺入离石黄土与不掺离石黄土对马兰黄土的改良效果差异，试验时分别划分两个试验段。两个试验段均控制其含水量处于同一水平，并采用同样的压实机具。在每次碾压完毕后，均测量其压实度，压实度测量方法按照相关规范操作。
（1）仅掺入石灰试验段
试验段一采用马兰黄土掺入3%的石灰，控制含水量处于 11％～ 15.2％之间。选用20t(激振力50t)羊角碾振压，采用30cm松铺厚度。先压路机静压一遍 ，再羊角碾振压8遍，每次羊角碾振压完毕后均测量其压实度。
（2）掺入石灰和离石黄土试验段
试验段二采用离石黄土掺入3%的石灰，并按照马兰黄土、离石黄土体积比1:3的比例掺入离石黄土，控制含水量处于 11％～ 15.2％之间。同样选用20t(激振力50t)羊角碾振压，采用30cm松铺厚度，石灰参量3%，含水量为 11％～ 15.2％后 ，先采用压路机静压一遍 ，再用羊角碾振压8遍，每次羊角碾振压完毕后均测量其压实度。
3试验结果分析
3.1仅掺入石灰试验段路基压实度分析
仅掺入3%石灰马兰黄土试验段压实度与碾压遍数关系见图3.1。
图3.1 仅掺入3%石灰马兰黄土试验段压实度与碾压遍数关系图
由图3.1可知，在选用20t(激振力50t)羊角碾振压，采用30cm松铺厚度，石灰参量3%，含水量为 11％～ 15.2％后 ，先压路机静压一遍 ，再羊角碾振压8遍，压实度最高 90％。 碾压至第7遍，压实度开始持续下降。说明马兰黄土路基压实度最高为90%，持续碾压无法在进一步提高压实度。
3.2马兰黄土、离石黄土体积比1:3混合段路基压实度分析
马兰黄土、离石黄土按1:3的体积比并掺入3%石灰混合路段压实度与碾压遍数关系见图3.2。
图3.2 马兰黄土、离石黄土混合段路基压实度与碾压遍数关系
由图3.2可知，同样选用20t(激振力50t)羊角碾振压，采用30cm松铺厚度，石灰参量3%，含水量为 11％～ 15.2％后 ，先压路机静压一遍 ，再羊角碾振压8遍；在羊角碾碾压至第5遍时压实度达到了 93％。 碾压至第6遍时压实度同样为93%，碾压至第7遍压实度开始下降。说明马兰黄土与离石黄土按照体积比1：3混合后压实度最高为93%，持续碾压无法在进一步提高压实度。
3.3对比分析
马兰黄土混合3%的石灰与马兰黄土、离石黄土按1:3体积比并掺入3%石灰的路基压实度与碾压遍数关系见图3.3。马兰黄土，马兰、离石混合黄土与离石黄土塑性指数见图3.4。
图3.4 不同路基土体类型塑性指数变化情况
从图3.3可以看出，在同样的压实机具及含水率的情况下，自第三遍压实开始，马兰、离石黄土混合后比马兰黄土压实度有明显的提高，压实至第5遍时，马兰、离石黄土混合后的压实度93,已满足3%灰土压实度要求，而马兰黄土压实第6遍压实度才提高至90，仍无法满足路基压实度要求。
通过对马兰黄土与马兰、离石黄土按照体积比1：3混合后压实度对比分析，确定在马兰黄土中按照体积比1：3混合离石黄土后对其压实度提高有明显的作用。
马兰、离石黄土混合压实度要好于马兰黄土，是由于马兰、离石黄土混合后的颗粒比马兰黄土细，比表面积大，粘粒或亲水矿物（如蒙脱石）含量提高，处在可塑状态的含水量变化范围增大。
结由图3.4可知，塑性指数为11时的马兰、离石、石灰混合黄土在碾压遍数达到5遍时，压实度达到最大值93%。之后增加碾压遍数不能再提高路基压实度。说明在实际施工中，只有马兰、离石混合黄土的塑性指数达到11及以上才可满足施工中对压实度的要求。
4结论
（1）马兰、离石黄土混合后压实度明显提高，已基本满足现场填筑过程中对压实度要求。混合后压实度的提高主要由离石黄土原有的粘粒或亲水矿物质作用。
（2）马兰、离石黄土混合后塑性指数略有提高，但从现场反馈回压实度的分析，在塑性指数11时的3%灰土的压实度最高为93，之后碾压无法在提高压实度，说明在实际施工中，只有黄土的塑性指数达到11及以上才可满足施工中压实度的要求。对选取何种塑性指数的黄土作为路基填料具有指导意义。
参考文献
[1]邵生俊，王丽琴，陶虎，等.黄土的构度及其与粒度、密度、湿度之间的关系[J].岩土工程学报，2014, 36(8):1387-1393.
[2]李保雄，牛永红，苗天德.兰州马兰黄土的水敏感性特征[J].岩土工程学报，2007, 29(2): 294-297.
[3]贾亮，朱彦鹏，朱望川.兰州马兰、离石压实黄土抗剪强度影响因素探讨[J].岩土工程学报，2014,36(2):120-124.
[4]杨梅，刘永红.掺入石灰改良黄土性能的试验研究[J].路基工程.2007(1):53-54.
[5]陈哗，张登良，吴家惠.石灰加固黄土的研究[J].长安大学学报:自然科学版，1988(1):148-162.
论文作者:张德洋
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/17
标签：黄土论文; 离石论文; 压实论文; 路基论文; 石灰论文; 塑性论文; 羊角论文; 《防护工程》2018年第36期论文;