探討工程施工中高液限土的處理

1 引言

在省道S262線K82+175～K95+579路段是位于農(nóng)田的低填路段，在項目施工的過程中，我單位在填至路床標(biāo)高整平后，該路段路基實測彎沉值達(dá)不到設(shè)計要求，無法進(jìn)行路面面層施工。經(jīng)設(shè)計單位現(xiàn)場踏勘，該問題發(fā)生原因為路基土含水量過高所致。問題路段表層土質(zhì)情況良好，在30 cm 以下有一層有機(jī)黑土，厚1.2m 左右，土質(zhì)較差，有機(jī)質(zhì)含水量等均較大，在路基碾壓過程中，孔隙水不能及時排出，形成超孔隙水壓力，導(dǎo)致了彈簧現(xiàn)象發(fā)生，使得路基承載力不足，造成實測彎沉值超設(shè)計值。

2 高液限土的概念和特征

高液限土也叫“彈簧土”、 “橡皮土”，是指因土含水量高于達(dá)到規(guī)定壓實度所需要的含水量而無法壓實的黏性土體。它一般具有如下特征。

（1）土體中含水量高于壓實所需含水量，但低于其液限，比最佳含水量大6﹪以上。

（2）土體已受到外力擾動。在外力作用下，土體中所含水分被揉進(jìn)土顆粒中，封閉在密閉的固體空隙中，很難排出。

（3）土體表面固結(jié)，甚至半硬化形成堅硬的土殼體。

（4）可承受一定荷載。當(dāng)作用的荷載低于表層殼體的承載力時，土體幾乎無明顯變化。因此用小噸位壓路機(jī)碾壓或者用較大噸位壓路機(jī)碾壓的初期，不會出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。隨著壓實遍數(shù)的增加，土體表層殼體被破壞，出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，且愈來愈劇烈，并伴有“液化”現(xiàn)象。

（5）“彈簧土”層下面的土體含水量偏大。在施工中要對“彈簧土”進(jìn)行處理，首先要判斷是“彈簧土”還是軟土，特別是路基基底處理時尤其重要（這是因為路基基底土質(zhì)是變化多樣的，而路基填土必須是經(jīng)過試驗確定的適合路基填筑土體，一般不可能為軟土）。

本項目發(fā)生問題路段路基下0.5～1m深度土壤進(jìn)行取樣試驗，所得數(shù)據(jù)結(jié)果最大干密度為1.93g/cm3，最佳含水量為15.2%，塑限為13.2% ， 液限為32.5% ，最佳含水量15.4% ，而天然含水量達(dá)到22％～24 % ，屬于嚴(yán)重超標(biāo)的細(xì)粒土。針對上述試驗結(jié)果，結(jié)合高液限土特征，判定該段路基發(fā)生的問題屬于“彈簧”現(xiàn)象的發(fā)生，在路基填筑碾壓過程中，孔隙水不能及時排出，形成超孔隙水壓力，導(dǎo)致路基承載力不足，造成實測彎沉值超設(shè)計值。由于“彈簧土”土質(zhì)工程性能差，不宜直接作為路基持力層，如采用做路基持力層必須進(jìn)行路基處理。

3 幾種常用的路基處理方案的比較

3.1 挖除換填

（1）施工中對于地表出現(xiàn)的“彈簧土”，面積不大，厚度和其下高含水量的潮濕土層的深度不大于2m ，特別是對于路基填土高度較小，一般低于3m 時，或者因某種原因無法將“彈簧土”層和其下的潮濕土層全部挖除，對坑底壓實后用透水性差的填料（如粘性土或無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定土）分層填筑壓實，填筑至原地表后進(jìn)行路基正常填筑。

（2）對于處理面積較大或“彈簧土”層及其下潮濕土層深度較大，厚度大于3m 以上，或者由于某些原因無法將“彈簧土”層下的潮濕土層全部挖除時，可采用挖除部分深度內(nèi)的“彈簧土”和潮濕土。在未挖完的潮濕土上整平，穩(wěn)壓后鋪設(shè)一定厚度的砂礫墊層的處理方法。一般墊層厚度應(yīng)大于50 cm，分一層或數(shù)層填筑壓實。填筑高度接近原地表時，在砂礫墊層上做防水封層，避免有水進(jìn)入已處理基坑。

3.2 直接填筑

直接填筑是指對“彈簧土”層不進(jìn)行處理，在其上直接用填料填筑的處理方法。一般情況下，對于路基填土高度大于3m，而出現(xiàn)“彈簧土”面積較大，并且其下層土含水量小于塑限，“彈簧土”層及其下層高含水量土層厚度總共不超過2m時，可在“彈簧土”層上直接填筑，而不必對“彈簧土”層進(jìn)行處理。特別對于運距遠(yuǎn)，棄方量大，堆放困難的情況下，直接填筑具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。處理施工時應(yīng)注意：

（1）選擇合適的填料，盡可能在填料含水量接近最佳含水量時壓實（偏差±2﹪以內(nèi)）

（2）嚴(yán)格控制填土分層厚度，對在“彈簧土”層上填筑的第一層填料，要將填筑層厚度控制稍大，其壓實厚度在30～40 cm為宜，采用大噸位壓實機(jī)械壓實，高等級公路保證壓實度達(dá)到90％以上。如果第一層填土層厚度太薄，因下部“彈簧土”層的影響，第一層填土層就無法壓實，這在實際施工中已被證實。其出現(xiàn)原因如下：在“彈簧土”層上直接填筑時，如填筑層厚度較薄，當(dāng)作用在其上的壓實荷載卸去瞬問，其自重?zé)o法抵抗、平衡下面“彈簧土”層向上彈起的應(yīng)變，就會使新填筑層結(jié)構(gòu)遭到破壞（出現(xiàn)裂縫或新填土層形成“彈簧土”層）?！皬椈赏痢痹谀雺汉奢d卸去時向上反彈的應(yīng)力及應(yīng)變大小與形成“彈簧土”的物理力學(xué)性質(zhì)而異。因此對“彈簧土”采取直接填筑時，應(yīng)根據(jù)不同土質(zhì)做實驗，確定第一個填筑層厚度，但必須保證填筑層壓實度達(dá)到要求，總的來說，在處理時應(yīng)盡可能用大壓實功率的機(jī)械對第一個填土層進(jìn)行壓實，盡最大可能加大填筑層厚度，確保第一個填土層不受下層“彈簧土”的影響，甚至破壞。

3.3 無機(jī)結(jié)合料進(jìn)行穩(wěn)定處理

當(dāng)路基填土高度較小或路塹開挖后表層土含水量較大時，對含水量偏大，碾壓時會發(fā)生“彈簧土”層的表層土進(jìn)行厚度30 cm的無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定處理。常采用摻加生石灰或水泥穩(wěn)定“彈簧土”處理。這樣處理對于工期緊、雨季施工或?qū)枯^大的土，晾曬時間較長，不能滿足施工要求時，選用這種方法是比較有效的。

3.4 綜合處理

在路基施工中，“彈簧土”層在施工路段中會大范圍產(chǎn)生，由于選用的土質(zhì)、所處的地形、水文、施工季節(jié)及施工工藝的差別，各處的“彈簧土”層的物理一力學(xué)性質(zhì)和危害程度也差異很大。根據(jù)施工條件及經(jīng)濟(jì)比較，區(qū)別各部分具體情況，采取不同的處理方法，或?qū)σ粋€路段的“彈簧土”層選用兩種以上的處理方法，方能做到既經(jīng)濟(jì)又能保證路基填筑質(zhì)量和施工進(jìn)度。

4 設(shè)計處理方案

針對上述處理方案及本項目路基土質(zhì)的具體情況，設(shè)計院提出二種處理方案，并對其優(yōu)缺點進(jìn)行了比較。

4.1 對該部分土質(zhì)進(jìn)行換填處理，重新碾壓

本項目設(shè)計彎沉值為233（0.01mm），對于實測彎沉值233～280（0.01mm）部分路段，采用換填60 cm處理（其中20cm末篩分碎石，40cm水泥穩(wěn)定土），分3層碾壓，超過280 （ 0.01 mm ）部分采用換填80 cm水泥穩(wěn)定土處理（其中20cm末篩分碎石，60cm水泥穩(wěn)定土），分4層碾壓，壓實度要求不變，按原設(shè)計方案執(zhí)行。該方案優(yōu)點在于便于實施，易于工期安排，同時對換填處理過的路基段彎沉值能更好的控制以期達(dá)到設(shè)計要求，缺點在于成本較高。

4.2 采用翻曬土基，重新碾壓

對該部分彎沉值不達(dá)標(biāo)的路段通過將路基下有機(jī)茹土層翻出晾曬的方法，減少該層薪土含水量，以期達(dá)到路基彎沉的要求。該方案優(yōu)點在于施工簡單，成本較少，缺點為需要工期較長，晾曬效果也由天氣決定。此方案受其他因素影響較多，有機(jī)質(zhì)也不能完全消除，同時晾曬后的效果也不好直接判定，需重新碾壓后方能確定，同時對碾壓后能否達(dá)到設(shè)計彎沉的要求，同樣存在不確定因素，因此對工期存在較大的變數(shù)。

5 結(jié)束語

本工程的“彈簧土”土質(zhì)采用換填處理，對于實測彎沉值233～280（0.01mm）部分路段，采用換填60 cm處理（其中20cm末篩分碎石，40cm水泥穩(wěn)定土），分3層碾壓，超過280 （ 0.01 mm ）部分采用換填80 cm水泥穩(wěn)定土處理（其中20cm末篩分碎石，60cm水泥穩(wěn)定土），分4層碾壓，雖然投資較其它方案有所增加，但是令路基的彎沉值得到了很好的控制，為工程的快速施工提供了保證。