【摘要】粉砂土分布廣泛，但作為筑路材料來說工程性質(zhì)較差，因此需通過物理化學(xué)措施對其進(jìn)行穩(wěn)定。本文通過對各類穩(wěn)定粉砂土物理化學(xué)特性的研究分析，詳細(xì)闡述了其在路基路面工程中的應(yīng)用及其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會效益，對推動綠色公路建設(shè)，實現(xiàn)公路建設(shè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】穩(wěn)定粉砂土;路基路面;經(jīng)濟(jì)社會效益;綠色公路

1、引言

粉砂土是指粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%的砂土，主要分布于長江以北黃淮沖積平原地區(qū)。由于粉砂土顆粒細(xì)微，級配較差，孔隙率高，在外力或內(nèi)力（通常是孔隙水壓力）作用下易產(chǎn)生液化現(xiàn)象，因此在工程中屬于一種較差的筑路材料，作為路基填料在施工過程中存在難以壓實，易產(chǎn)生分層等現(xiàn)象，通常很難達(dá)到規(guī)范規(guī)定和使用要求。通過物理穩(wěn)定或物理化學(xué)措施對粉砂土進(jìn)行穩(wěn)定，改善其強(qiáng)度和穩(wěn)定性，以期達(dá)到路基填筑要求，做到就地取材，節(jié)約集約用地，降低工程造價，具有重要的社會和經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)使用主要結(jié)合料的不同可以分為：石灰穩(wěn)定粉砂土，水泥穩(wěn)定粉砂土，水泥石灰穩(wěn)定粉砂土，石灰粉煤灰穩(wěn)定粉砂土;石灰粉煤灰水泥綜合穩(wěn)定粉砂土。

目前，國內(nèi)專家學(xué)者對穩(wěn)定粉砂土用于路基工程進(jìn)行了較多的工程實踐研究。袁玉卿[1]介紹了粉砂土分布，然后分析路基病害及危害，找出原因，并有針對性地提出設(shè)計、施工、養(yǎng)護(hù)措施袁二健[2]以G107線鄭州段改建工程為依托，從室內(nèi)土工試驗著手，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)角度綜合評價，得到滿足設(shè)計抗壓強(qiáng)度指標(biāo)要求的最佳水泥石灰穩(wěn)定方案。

綜上所述，穩(wěn)定粉砂土作為路基填料正引起國內(nèi)工程界的廣泛關(guān)注。但從國內(nèi)的研究來看，主要集中于單一穩(wěn)定土應(yīng)用研究，對各類穩(wěn)定粉砂土進(jìn)行綜合研究較少，而且對其產(chǎn)生的效益分析也較少。

本文基于已有的研究，對各類穩(wěn)定粉砂土進(jìn)行了綜合研究分析，得出各類穩(wěn)定粉砂土的適用范圍和最佳穩(wěn)定方案，并經(jīng)直觀數(shù)據(jù)分析，重點論述了穩(wěn)定粉砂土在路基路面應(yīng)用中產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)社會效益。

2、穩(wěn)定粉砂土的適用范圍和最佳配比研究

2.1研究過程

2.1.1借鑒穩(wěn)定粉砂土在已建工程中應(yīng)用的成功經(jīng)驗

本課題研究通過收集和借鑒穩(wěn)定粉砂土在G107鄭州段改建工程、G311毫州東段改建工程以及右平高速公路等眾多高等級道路建設(shè)中應(yīng)用的試驗資料和施工經(jīng)驗，對粉砂土的固化穩(wěn)定方法和物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了進(jìn)一步分析，獲得了大量數(shù)據(jù)支持和寶責(zé)的實踐支撐。

2.1.2開展穩(wěn)定粉砂土室內(nèi)試驗研究

試驗選取亳州市譙城區(qū)粉砂土土樣，通過一種結(jié)合料在不同劑量或多種結(jié)合料在不同劑量及不同配合比條件下的穩(wěn)定土進(jìn)行試驗研究。

通過擊實試驗，確定不同劑量和配合比下各穩(wěn)定粉砂土的最大干密度和最佳含水量，根據(jù)《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》（JTGE51-2009）[3]對每種劑量和配合比的穩(wěn)定土分別制作試驗試件，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下分別養(yǎng)護(hù)7d后進(jìn)行無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗，根據(jù)試驗結(jié)果計算并分析各試件無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值，得出最大強(qiáng)度下各穩(wěn)定土結(jié)合料的劑量和配合比。

2.2研究結(jié)論

2.2.1石灰穩(wěn)定粉砂土

通過研究，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，石灰穩(wěn)定粉砂土強(qiáng)度隨著石灰摻入量的增加先增大后減小。當(dāng)石灰含量在8-9%時，試件7天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值，為0.43MPa。由此可見，石灰穩(wěn)定土可改善粉砂土的穩(wěn)定性，可作為路基填料，但無法達(dá)到各級公路底基層或基層強(qiáng)度要求。

2.2.2水泥穩(wěn)定粉砂土

通過研究，在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，隨著水泥劑量的增加，土樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度基本成比例增大。當(dāng)水泥摻入量為4.5%以上時7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)到二級和二級以下公路底基層的強(qiáng)度要求;當(dāng)水泥摻入量接近8%時7d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可達(dá)到二級和二級以下公路基層的強(qiáng)度要求。

2.2.3水泥石灰穩(wěn)定粉砂土

研究中采用雙因子方差分析，研究了水泥石灰總量及水泥石灰比對穩(wěn)定土最大干密度和最佳含水量的影響程度;通過基于最小二乘法的多元回歸方法，獲得了水泥石灰總量和水泥石灰比與穩(wěn)定土強(qiáng)度的二元二次表達(dá)式，得到水泥石灰穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與水泥石灰總量及水泥石灰比的量化關(guān)系。

試驗結(jié)果為水泥石灰穩(wěn)定土方案所得強(qiáng)度均滿足二級及二級以下公路基層強(qiáng)度要求。

2.2.4石灰粉煤灰穩(wěn)定粉砂土

研究中采用雙因子方差分析，研究了石灰粉煤灰總量及石灰粉煤灰比對穩(wěn)定土最大干密度和最佳含水量的影響程度;通過基于最小二乘法的多元回歸方法，獲得了石灰粉煤灰總量和石灰粉煤灰比與穩(wěn)定土強(qiáng)度的二元二次表達(dá)式，得到石灰粉煤灰穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與石灰粉煤灰總量及石灰粉煤灰比的量化關(guān)系。

試驗結(jié)果為對于石灰粉煤灰穩(wěn)定粉砂土，在石灰粉煤灰總劑量為20%，石灰粉煤灰比為1：2時穩(wěn)定土可滿足二級和二級以下公路底基層強(qiáng)度要求;石灰粉煤灰總劑量為30%，石灰粉煤灰比為1：2時穩(wěn)定土可滿足二級和二級以下公路基層及一級和一級以上公路底基層強(qiáng)度要求;石灰粉煤灰總劑量為40%，石灰粉煤灰比為1：2、1：3時滿足一級和一級以上公路基層強(qiáng)度要求。

2.2.5石灰粉煤灰水泥穩(wěn)定粉砂土

研究中采用雙因子方差分析石灰粉煤灰總量及水泥劑量對綜合穩(wěn)定土最大干密度和最佳含水量的影響程度;通過二元二次多項式回歸方法，獲得石灰粉煤灰總量和水泥劑量與穩(wěn)定土強(qiáng)度的二元二次表達(dá)式，得到石灰粉煤灰水泥綜合穩(wěn)定土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與石灰粉煤灰總量及水泥劑量的量化關(guān)系。

試驗結(jié)果為石灰粉煤灰水泥穩(wěn)定土均可滿足一級和一級以上公路基層強(qiáng)度要求。

2.2.6最優(yōu)方案的選擇

根據(jù)以上結(jié)論，研究對各種方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)分析比較，得出如下結(jié)論：石灰穩(wěn)定粉砂土可用于路基填料，具備施工便宜，經(jīng)濟(jì)節(jié)約等優(yōu)點;作為二級及二級以下公路基層或底基層時，水泥石灰穩(wěn)定粉砂土且水泥、石灰、粉砂土配合比為1 5：6.5：92時最為經(jīng)濟(jì)合理;作為一級及以上公路基層或底基層時，水泥石灰粉煤灰穩(wěn)定粉砂土且水泥、石灰、粉煤灰、粉砂土配合比為1：7：13：79是最為經(jīng)濟(jì)合理。

3、穩(wěn)定粉砂土應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)社會效益分析

3.1穩(wěn)定粉砂土在路堤和路床填筑中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)社會效益分析

粉砂土分布地區(qū)地域遼闊，土地廣袤，但土地多為優(yōu)良耕地或林地，道路路基多為填方路基，需填筑大量土石方，但該類地區(qū)取土困難而且取土后場地很難恢復(fù)耕作，同時取土不可避免對現(xiàn)狀地貌植被和水土保持設(shè)施造成一定程度的破壞，導(dǎo)致水土流失增加。通過前述研究，石灰穩(wěn)定土可廣泛應(yīng)用于各級道路路基填筑，因此充分利用當(dāng)?shù)胤凵巴临Y源，對粉砂土采取石灰穩(wěn)定改良方法使其達(dá)到路基填筑材料規(guī)范和使用要求，做到就地取土，“變廢為寶”，降低工程造價，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

以皖北平原區(qū)24.5m寬一級公路為例，路基每公里填方數(shù)量約4萬m3，按平均取土深度5m計算，每公里所需取土場占地面積達(dá)12畝，因此，充分利用穩(wěn)定粉砂土可最大限度減少取土場的設(shè)置數(shù)量和外借土方工程量。對保護(hù)耕地紅線，堅持實行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度，減少水土流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境意義重大，社會效益顯著。

3.2穩(wěn)定粉砂土在路面基層、底基層中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)社會效益分析

當(dāng)前，在工程實踐應(yīng)用中，各級道路路面基層、底基層多以水泥穩(wěn)定碎石為主，隨著石料開采和使用數(shù)量的不斷增加，優(yōu)質(zhì)石料資源日益減少，同時受國家宏觀政策、開采、物流、終端使用和市場預(yù)期等各種因素影響，石料市場價格也在不斷攀升。根據(jù)上述研究，穩(wěn)定粉砂土可替代水泥穩(wěn)定碎石作為各級道路路面基層、底基層材料。以用于一級及以上公路基層的水泥石灰粉煤灰穩(wěn)定土和水泥穩(wěn)定碎石來計算，使用水泥石灰粉煤灰穩(wěn)定土每立方米造價較水泥穩(wěn)定碎石可節(jié)約約70%，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

同時，使用穩(wěn)定土可減少用于生產(chǎn)石料的灰?guī)r等礦產(chǎn)資源的使用量，對避免因石料開采所產(chǎn)生的廢水排放、粉塵、噪聲、固體廢棄物污染、水土流失及自然景觀破壞等一系列環(huán)境問題以及維持礦產(chǎn)資料的可持續(xù)利用方面具有重要意義。

結(jié)語：

在土地、礦產(chǎn)等資源日益緊張的情況下，深入貫徹黨的“十九大”精神，堅持可持續(xù)發(fā)展道路，研究并通過直觀數(shù)據(jù)分析穩(wěn)定粉砂土等筑路材料在實際工程中應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)社會效益，對充分利用現(xiàn)有資源，在質(zhì)量優(yōu)良的前提下，節(jié)約集約用地，降低工程造價，提高資源利用率，完成《交通運(yùn)輸節(jié)能環(huán)?！笆濉卑l(fā)展規(guī)劃》目標(biāo)，推進(jìn)綠色公路建設(shè)具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]袁玉卿.粉砂土路基處理技術(shù)及應(yīng)用[M].中國建筑工業(yè)出版社，2013： 1-180.

[2]袁二健.水泥石灰穩(wěn)定處治粉砂土路基的應(yīng)用技術(shù)研究[D].河南工業(yè)大學(xué)，2011：1-85.

[3] JTGE51-2009.《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程》[S].

作者簡介：

陳明浩（1985-），男，漢，安徽合肥，本科，工程師，主要從事公路設(shè)計。