淺談順邵高速公路高液限土改良利用的方法

■李曉磊

（福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，福州　350001）

淺談順邵高速公路高液限土改良利用的方法

■李曉磊

（福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，福州350001）

本文結(jié)合南平市順昌至邵武高速公路A8標(biāo)段路基設(shè)計(jì)，對(duì)廢棄的高液限土進(jìn)行改良填土分析研究，討論了多種改良方法并選取了本項(xiàng)目最適用的方法，達(dá)到減少項(xiàng)目借方的目的，其結(jié)果可供類似工程參考。

高液限土處治改良填土路基

1　項(xiàng)目概況

項(xiàng)目起于南平市順昌縣水南鎮(zhèn)井壟村附近，順接在建的南平至順昌高速公路，并與延順高速共建順昌互通；終點(diǎn)位于邵武市下沙鎮(zhèn)張家際村附近，接既有的武邵高速公路，并通向邵光高速公路。A8標(biāo)段起點(diǎn)（K59+600），位前鋪前村北側(cè)，與A7標(biāo)段對(duì)接。路線向北沿國道西側(cè)山邊布線進(jìn)入?yún)羌姨伶?zhèn)，路線沿天步嶺后山布線避開吳家塘開發(fā)區(qū)，并于天步嶺村處設(shè)吳家塘互通連接國道G316，建安家渡大橋（728.8m）跨國道G316、富屯溪、鷹廈鐵路及金塘大道（在建），經(jīng)原安家渡村，穿張家際隧道（802m），經(jīng)張家際村后山，終于張家際村西北側(cè)，并設(shè)置張家際樞紐互通連接既有的武邵高速公路，終點(diǎn)樁號(hào)K66+874.410（＝武邵WSK51+400），路線長7.273km。詳細(xì)位置見圖1。

圖1　擬建項(xiàng)目位置圖

2　處治改良高液限土的原因

順邵高速公路A8標(biāo)段是本項(xiàng)目先期開工段，時(shí)間緊任務(wù)重。全標(biāo)段土石方情況如下表1：

為了減少項(xiàng)目借方，平衡標(biāo)段土石方借廢情況，將部分高液限土改良利用，做為路基填料。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，路段分布高液限土，如下表2所示：

表1　路基每公里土石方數(shù)量表

3　高液限土處治改良設(shè)計(jì)原則

高液限土具有膨脹性時(shí)，應(yīng)按膨脹土路基進(jìn)行設(shè)計(jì)。路基設(shè)計(jì)應(yīng)注意邊坡排水與支擋工程的綜合設(shè)計(jì)，并與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)，減少路基變形過大或不均勻沉降而引起路面結(jié)構(gòu)性破壞。

（1）填方路基：高液限土不能直接作為路堤填料。當(dāng)利用挖方路段高液限土填筑路堤時(shí)，應(yīng)進(jìn)行處治。路堤基底應(yīng)設(shè)置排水隔離墊層，厚度0.3m～0.5m，采用滲水性良好的砂礫或碎石填筑，其頂面應(yīng)設(shè)置反濾層。

（2）挖方路基：挖方邊坡高度不宜超過20m，路塹邊坡設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“緩坡率、寬平臺(tái)、固坡腳”的原則。當(dāng)邊坡高度超過6m時(shí)，挖方路基宜采用臺(tái)階式斷面，若地形允許，宜放緩邊坡；應(yīng)根據(jù)高液限土的工程性質(zhì)、公路等級(jí)，對(duì)路塹路床0.8m范圍的高液限土進(jìn)行超挖，并換填滲水性良好的砂礫、碎石土或外摻石灰等材料處治。應(yīng)注意路基排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)，及時(shí)引排地面水和地下水。根據(jù)地下水發(fā)育情況，因地制宜在塹坡上設(shè)置仰斜式排水孔、支撐滲溝，在邊溝下設(shè)置滲溝。應(yīng)注意路塹邊坡坡面防護(hù)與支擋加固的綜合設(shè)計(jì)，坡面防護(hù)宜采用骨架植物防護(hù)，當(dāng)邊坡穩(wěn)定性不足時(shí)應(yīng)增設(shè)支擋工程。對(duì)于全封閉的圬工防護(hù)，應(yīng)在墻背設(shè)置厚度為0.15m～0.30m的排水墊層。

遵照“珍惜土地資源、合理利用高液限土，加強(qiáng)技術(shù)措施、確保道路安全”的設(shè)計(jì)原則，在總結(jié)國內(nèi)外及我省高速公路建設(shè)中高液限土利用與施工的成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合南平地區(qū)的氣候特點(diǎn)及筑路材料來源狀況，擬定以下高液限土利用處治方案：

①高液限土：液限在50%～75%之間，塑性指數(shù)在26～39.5之間，具有弱膨脹性。

②棄方路段：高液限土作棄方處理。

③欠方路段：液限不大于70%，＜0.074mm顆粒含量小于75%的高液限土經(jīng)處治后可作路基填料，優(yōu)先利用指標(biāo)好、運(yùn)距近的料源。

④利用范圍：經(jīng)處治后的高液限土可作為高度大于3m且小于10m的路堤距路床頂面2m以下93區(qū) （下路堤及以下）的路基填筑材料。陡坡路基、常水位以上50cm以下的部位不得利用。

4　高液限土利用與處治方法

（1）高液限土化學(xué)改良處治方法

摻水泥等固化材料處治：施工單位可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，并在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，通過室內(nèi)外試驗(yàn)確定最佳改良方案。摻石灰，需在沿線設(shè)石灰消解場(chǎng)、增加造價(jià)，并且南平地區(qū)石灰的料源缺乏，水泥料源豐富，因此本項(xiàng)目推薦采用摻入水泥對(duì)高液限土進(jìn)行處治。摻拌水泥施工采用路拌法，施工工序見圖a。施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

①由于室內(nèi)試驗(yàn)配合比是以土方壓實(shí)緊密的體積計(jì)量，而現(xiàn)場(chǎng)只能以松散計(jì)量配水泥，所以要以松散系數(shù)換算成施工配合比。應(yīng)以試驗(yàn)段壓實(shí)效果與室內(nèi)試驗(yàn)效果進(jìn)行對(duì)比來調(diào)整松散系數(shù)。

②每層施工厚度在20cm內(nèi)，松鋪厚度應(yīng)根據(jù)不同土質(zhì)而確定。

③用路拌機(jī)拌和到顏色均勻一致時(shí)方可整平碾壓，若出現(xiàn)花面要進(jìn)行補(bǔ)拌。

④密實(shí)度檢測(cè)合格后宜在及時(shí)進(jìn)行下一層作業(yè)，以防止機(jī)械擾動(dòng)。

（2）高液限土物理改良處治方法

改變土體含水量或增加壓實(shí)功處治該處治方法原理是在室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果分析總結(jié)的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的施工條件，通過調(diào)整含水量、壓路機(jī)噸位、碾壓遍數(shù)、松鋪厚度等指標(biāo)來尋求最佳施工工藝與可行的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。具體施工工序見圖2（b）。采用該方法處治高液限土應(yīng)注意以下施工要點(diǎn)：

圖2　高液限土改良方法

表3　高液限土改良處理工程數(shù)量表

①高液限土改良填筑應(yīng)盡量利用旱季施工，不得已在雨季施工時(shí)，應(yīng)做好臨時(shí)排水措施，嚴(yán)防細(xì)粒土浸水或泡水；

②沿挖方內(nèi)側(cè)挖排水溝，深度約1.5m，用推土機(jī)或犁鉤松0.3～0.5m后原地進(jìn)行翻曬；

③高液限土改良填筑前應(yīng)設(shè)置一層 （不少于30cm）砂墊層作為隔水層，防止地下毛細(xì)水上升；

④高液限土改良施工填筑的整平壓實(shí)過程中，應(yīng)嚴(yán)格控制分層厚度，松鋪厚度控制在25cm內(nèi)為宜，并注意粉碎含水量較大的土團(tuán)。當(dāng)土的天然含水量過大時(shí)，采用晾曬蒸發(fā)，薄層（松鋪20cm左右）填土壓實(shí)等措施，使之接近最佳含水量時(shí)進(jìn)行碾壓；

⑤必須加強(qiáng)路基的臨時(shí)排水措施，保證地基及已填筑路基不被水浸泡，路基頂面應(yīng)平整，橫坡度一般不得小于3%；

⑥加強(qiáng)土樣的送檢工作，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)土的性質(zhì)變化時(shí)必須重做有關(guān)的土工試驗(yàn)，以調(diào)整施工工藝；

⑦密實(shí)度檢測(cè)合格后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行下一層作業(yè)，以防止機(jī)械擾動(dòng)。

（3）施工質(zhì)量控制

經(jīng)處治后的高液限土應(yīng)滿足以下質(zhì)量要求：

①脹縮總率（50kPa壓力下膨脹與收縮率總和）不大于0.7%；

②填料最小強(qiáng)度（CBR）不小于3%（飽水后）；

③按濕土法重型擊實(shí)試驗(yàn)法求得的最大干密度的壓實(shí)度不小于93%。

5　結(jié)束語

綜上所述，本項(xiàng)目采用摻拌水泥的方法改良高液限土，共改良7.38萬立方米高液限土（見表3），保證了工程質(zhì)量，節(jié)約造價(jià)，節(jié)省工期，保護(hù)環(huán)境。本文對(duì)高液限土改良方法可供類似工程參考。

［1］中華人民共和國交通部.JTC D30-2015，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社.2015.

［2］蘭青.高液限土路基填筑施工技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社. 2014.

［3］中華人民共和國交通部.JTJ051-93，公路工程試驗(yàn)規(guī)程［S］.北京：人民交通出版社.1993.