公路高液限土與紅粘土路用性能的試驗研究

謝紅梅

摘要：近年來，我國交通行業已經步入了飛速發展的時期，一條條公路如雨后春筍般應運而生，公路對當地經濟發展以及地區之間的經濟交流具有深遠的意義，因此必須保證公路的施工質量安全，以提高公路的使用性能。在公路路基施工中，高液限土和紅粘土都是在路基填筑中常見的一種特殊土類，由于兩者含水量高、粒度小、難壓實，如果作為路墊土可能會引起形變和裂縫，非常不利于公路路基的強度和穩定性。那么高液限土和紅粘土是否可以作為公路路基填料一直以來都是廣大公路施工企業和科技人員爭議的問題。

關鍵詞：公路路基 高液限土 紅粘土 路用性能試驗

0 引言

在公路路基填料施工中，由于高液限土含水量高、塑性指數大、成型困難，其壓實度難以達到工程設計與質量要求。但是在土源比較簡單的情況下，又不得不用這種土進行路基的填料，為了降低成本，確保質量，提高公路路基的強度與穩定性，本文對公路高液限土與紅粘土路用性能進行了試驗，研究表明經過改性過后的高液限土與紅粘土膨脹性顯著減弱，液限與塑造指數降低，可以作為公路路基填料，從而確保了公路路基的穩定性與安全性，延長了公路使用壽命，提高了使用性能。

1 公路高液限土的特性與室內試驗數據分析

1.1 高液限土的特性與定義 按照公路施工標準與工程現場實際地質條件，對某高速公路A標段與B標段處取得土場土樣，并對其含水量、比重、密度、膨脹率、顆粒以及液限與塑性指數等進行了室內試驗。根據試驗規程可知，往往液限大于50%、顆粒小于0.074mm且含量大于或等于總質量50%特性的土才能稱為高液限土。根據表1試驗結果表明，兩處填土膨脹率分為別26%和21%，屬于非膨脹土。根據高液限土塑性分類可知，A和B處土樣都屬于高液限粉土，其中B處土樣液限大于55%，可以判斷為紅粘土。

1.2 室內試驗數據分析 對于公路路基強度與穩定性而言，其指標主要包括不同土質類別以及土的狀態決定，主要由含水量和密實度等，土的密實度實質就是壓實度。通過對土的狀態指標壓實度進行控制，而路面材料承載值CBR是土的性質指標，取決于土的壓實度與含水量，因此在公路路基施工中，通過對土含水量和壓實度的調整，促進CBR的提升直至滿足設計和質量要求，從而滿足土基強度的標準。那么對路基填筑標準應該綜合考慮土基的強度與壓實度。

1.2.1 土的壓實特性 本實驗主要通過重型擊實試驗，對98擊條件下土的干密度設定為最大干密度，重型擊實試驗結果如表2所示。根據表2，A、B處土樣最大干密度為1.70、1.69g/cm-3，最優含水量為20.0%和19.8%。對其含水量和干密度進行曲線分析，最終可以發現曲線比較平緩，最優含水量較高，這就表明土樣壓實度可以在一個相對寬的含水量范圍內達到要求，提高施工含水量控制水平。

1.2.2 土的力學特性 以最優含水量作為制作試件，然后對A/B兩處土樣進行了承載值CBR試驗，接著結合路基設計規范中路基填料最小強度要求，對路面CBR進行了分析。從相關試驗來看，兩處土樣CBR值都滿足了上下路堤、下路床最小強度的要求。但是A處土樣無法滿足上路床以及挖方路基填料上部的最小強度與穩定性要求，需要對其進行改性方可使用。

2 石灰改性高液限土室內試驗研究

在對石灰改性高液限土試驗之前，需要確定石灰摻和為8%。試驗結束后對改性后的A、B土樣進行各項物理指標的測定，測試結果如表3所示。A、B兩處土樣最大干密度比改性前降低了4%，分別為1.64和1.62g/cm-3；最優含水量比改性前提高了9%和17%，改性后分別為21.8%、23.2%。

同樣以改性后土樣最優含水量作為制作試件，對A、B兩處土樣進行承載值CBR試驗，其試驗結果如表4所示。

對表3和表4進行分析，可以發現兩處土樣改性后其液限塑性指數、承載比、含水量、壓實度都有明顯的變化。改性后A、B兩處土樣的液限塑性指數大大下降，塑性指數分別降低27%和76%，液限降低8%和24%；改性后承載值大大提高，分別提高了11.98倍和3.51倍，滿足公路路基最小強度與穩定性標準。隨著時間的推移，路基必然會吸水，土體膨脹，降低壓實度，降低路基強度和穩定性，甚至不能達到路基強度最小要求。那么在同樣壓實度條件下，對兩個含水量不同的土樣進行分析，可以發現對含水量高的土樣進行壓實，相對含水量低的土樣而言，其獲得的CBR值更高、更穩定，從而具有較好的水穩定性，提高了路基強度和長期可靠性。對于B處紅粘土路基施工碾壓的含水量，必須在保證壓實度的前提下，大于最優含水量最佳。經過對石灰改性后兩處土樣進行測定分析，可以發現石灰對高液限土工程特性具有較好的改良作用，在含水量規定范圍內降低有利于土的壓實，石灰與土中的水進行水化或者碳化反應生成的物體，對土樣強度和穩定性的提高具有積極的促進作用。隨著時間的推移，石灰土的強度和性能還將不斷改善，有利于路基的長期穩定性，延長了公路使用壽命，提高了路面使用性能。

3 試驗結果的歸納與總結

在相關技術規范中提出，液限大于50%、塑性指數在26%以上以及含水量超過規定的土不能直接作為路基填料。但是部分科技人員認為這條規定并沒有考慮到土顆粒特性對土質的影響。對某工程取土樣分析，其液限高達80%，塑性指數51%，但是該土樣屬于粘土質砂，在控制含水量和壓實度的前提下，并采取合適的排水措施，該類土樣同樣可以作為公路路基填料。在公路實際施工中，針對高液限土地區路基，都根據工程的實際情況對其進行了各種處理措施。如對于液限高于70%的土，必須采取換土方法；液限在70%以下的，可以通過翻曬、碾壓、排水等綜合處理加以利用。通過對公路高液限土與紅粘土各項指標進行試驗分析，可以得出以下認識：

3.1 兩處土樣液限與塑性指標較高，在嚴格控制施工含水量范圍，可以使壓實度滿足設計與質量標準。經過石灰改性后的高液限土，其塑性指標與液限顯著下降，含水量的降低有利于土的壓實度，CBR提升可以作為公路路基填料。

3.2 A處土樣CBR值沒有達到上路床與挖方路基上部填料的標準，需要進行改性后才能使用，其他部位施工不需要改性。B土樣CBR值滿足路基各部位強度與穩定性最小要求，不需要進行改性，采取相關處理措施可以直接作為填料。

4 總結

本文通過對公路施工中高液限土與紅粘土地區土樣進行試驗，試驗結果表明，對于某些土樣物理指標不符合設計與質量標準的，為了確保路基施工的強度與穩定性，必須對土進行石灰改性，降低其液限、塑性指數、含水量以及膨脹性，提高壓實度和CBR值，使其符合作為公路路基填料的各項指標，對公路路面性能改善、提高公路運行穩定性具有深遠的意義。

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