高速公路路基填筑中高液限土的處治技術研究

■程田三

（三明市交通建設投資有限公司，三明　365000）

高速公路路基填筑中高液限土的處治技術研究

■程田三

（三明市交通建設投資有限公司，三明365000）

針對高液限土的物理特性，結合三明地區的氣候和料源情況，并依托工程項目，提出高速公路高液限土在路基填筑過程的處治方法，為合理有效地利用高液限填土積累了經驗，并為類似工程施工提供了參考。

高液限土路基施工處治技術研究

1　引言

高液限土是指液限大于50%的細粒土，且小于0.074mm的顆粒含量不小于75%的土質。此種土粘度高、塑性指數大、透水性極差、浸濕后強度急劇下降，且具有一定的崩解性，土內水份不易蒸發，具有一定的弱膨脹性容易出現彈簧土現象，達不到密實度要求，易出現壓實不均勻的狀況，且毛細水上升高度較大，影響路基的質量。根據《公路路基施工技術規范》（JTG F10-2006）的規定，液限大于50、塑性指數大于26的填土，以及含水量不適宜直接壓實的細料填土，不得直接用于路基填筑；確需使用時，必須采取技術措施進行處理，經檢測滿足設計要求后方可使用。高液限土在三明地區分布十分廣泛，由于其具有的物理力學特性，若直接用于路基填筑，會產生難以壓實、彈簧翻漿、邊坡坍塌等一系列病害；若將其廢棄，需增加大量的棄土場，嚴重影響自然環境，施工費用也會大大增加。因此，進行高液限土的專題試驗研究，探索最佳施工工藝和可行的質量控制措施，使現有的高液限土填筑路基達到最佳的穩定狀態，并在路基填筑施工中得到廣泛應用，為今后的類似工程提供參考，就顯得尤為重要。

2　工程概況

福建省三明市永安至寧化高速公路 （以下簡稱永寧高速公路）是國家規劃的重點干線公路“泉州至南寧”的重要組成部分，項目路線位于戴云山以西，穿越的地貌單元較復雜，地貌上屬閩西中低山-重丘-丘陵地貌，地形起伏大，山體較多陡峻。其中中低山地貌，海拔標高一般在500～1300m，相對高差150～420m，山間河谷深切，“V”型谷發育，水流湍急；丘陵地貌區一般丘頂渾圓，相對高差50～250m，河谷低平，河曲發育。山間盆地地形較為平緩，多為村鎮或墾為農田，高液限粘土分布區域較大。路線主線全長121.7km，連接線長31.17km，其中路基挖方3115萬m3，填方2706萬m3，全線最大挖深48.16m，最高填方38.5m。在路基工程大規模開展前，選擇具有代表性的土樣進行土工試驗，以取得相關的技術數據和控制指標，為指導之后的大規模施工提供依據。各土樣的主要物理性質指標詳見表1。

表1　土的主要物理性能指標

3　土的干密度與強度CBR值關系

土的密度與強度是踏勘的兩個最重要指標。目前我國的路基設計、施工技術規范均要求路基的壓實度達到某一標準，因此路基的密實度是控制路基質量的重要手段；路基的強度是路面結構設計的重要參數，以路基的回彈模量作為計算參數，而回彈模量與CBR值間之間具有一定的相關性。壓實度是控制路基填筑質量的主要手段，而路基的強度是確保踏勘質量的最終目的，因此明確高液限土的壓實度和強度之間的關系對于利用高液限土具有十分重要的意義。

3.1各土樣的路用特性

高液限土的含水量對其路用性能有著巨大的影響，為了明確不同含水量狀況下高液限土的路用性能，進而分析高液限土最佳路用的含水量范圍，進行了不同含水量狀況下的路用性能試驗；為分析不同擊實功對高液限土壓實度和強度的影響，避免過度碾壓出現如“彈簧”等現象對路基造成負面影響，試驗分成輕型擊實和重型擊實。各土樣的路用特性數據如表2。

表2　各土樣的路用特性數據

3.2高液限土的壓實度與稠度之間的關系

為分析高液限土的壓實度與擊實功、含水量的關系，通過各土樣的路用特性數據，繪制出各土樣的壓實度與稠度關系曲線，如圖1所示：

從圖1可以看出壓實度與擊實功、含水量關系密切，通過分析壓實度與稠度關系曲線，可以得到以下結論：

（1）高液限土的擊實曲線呈明顯的“前緩后陡”型，即當土的含水量小于最佳含水量時，干密度變化不大，當含水量超過最佳含水量時，干密度下降明顯。

（2）擊實功與土的最佳含水量、最大干密度密切相關。壓實功增加，高液限土的最佳含水量減小，最大干密度增加，輕型與重型擊實功時的最佳含水量可相差10%，壓實度相差超過10%。

圖1　各土樣壓實度與稠度關系曲線圖

（3）高液限土在輕型和重型擊實功下的最佳含水量范圍大體在稠度1.0～1.5之間，壓實度范圍則在86～100之間。

3.3高液限土的CBR值與稠度之間的關系

為分析高液限土的CBR值與擊實功、含水量的關系，通過各土樣的路用特性數據，繪制出各土樣的CBR值與稠度關系曲線，如圖2所示：

圖2　各土樣壓實度與稠度關系曲線圖

從圖2上可以看出土的CBR值與稠度關系密切，通過分析CBR值與稠度的關系曲線，可以得到以下結論：

（1）當含水量較低時，高液限土的壓實度較高，而CBR值很低，因此對高液限土不宜片面片面強調壓實度指標，也不應片面降低碾壓時含水量。

（2）高液限土存在一個明顯的界限含水量，當含水量大于該界限含水量時，增加擊實功會引起強度CBR值的下降。

（3）輕型擊實的最大強度含水量約在稠度1.0～1.1之間，重型擊實的最大強度含水量約在稠度1.1～1.2之間，輕型與重型擊實功的最大強度含水量相差約0.1稠度。

3.4試驗結果總結

我國目前的路基填筑注重提高路基的壓實度，這與《公路工程質量檢測評定標準》中只把檢測路基壓實度作為合格與否的判別依據有關。但實際路基填筑完成后存在一個長期穩定的含水量范圍，與填筑時的最佳含水量相比，路基運營后的含水量大大高于最佳含水量，運營后的穩定含水量基本接近塑限，塑限是路基土的穩定含水量范圍。因此在明確了高液限土的物理與工程特性的基礎上，結合高液限土的壓實度與強度的變化規律及影響因素的分析，提出了高液限土的工程應用分類表（表3），用于指導施工。

表3　高液限土路基填筑工程分類表

4　結語

目前，永寧高速公路建成通車已4年多，從運營的效果來看，至今未發現路基下沉與路面開裂等現象。實踐證明，高液限土通過切實可行的施工工藝和嚴格質量標準控制后，不僅能用于高速公路路基的填筑，而且可節省大量的土地和資源，有效治理環境和保護生態，具有顯著的生態環保效益和社會經濟效益。

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