高液限土在金星路西延線上的應用

李世慧，余志斌

高液限土在金星路西延線上的應用

李世慧1，余志斌2

（1.湖南省交通規劃勘察設計院，湖南長沙410008；2.望城經開區建設開發公司，湖南長沙410000）

高液限土具有特殊的物理性能。本文通過對金星路西延線高液限土進行現場填筑試驗，證明采用合理的施工工藝和質量控制措施，高液限土可以用于高速公路和市政主干道路路基填筑，并指出施工中質量控制的問題，希望能對現場施工起到一定指導作用。

高液限土；高速、市政主干道公路；路基；施工工藝

1 引言

高液限粘土在我國分布比較廣泛，主要集中在南方多雨地區，在高速公路路基施工中也頗為常見但用到市政主干道上還是少見的。但這類土質含水率高、塑性指數大、水穩定性差，很容易對路基質量造成損害。當前，我國建設環境要求不斷提高，同時出于建設經濟性等方面的考慮，對高液限粘土加以利用成為一個必然趨勢。在我國相關規范中明確規定，高液限粘土、紅粘土均不能夠直接用作路基填土，必須對其性質加以改良，加強施工工藝控制，減少因高液限土施工處理不當造成的公路病害，大大提升高液限粘土使用率，延長道路的使用壽命。

2 高液限粘土概述

高液限粘土指的是液限含水量超過50%、塑性指數超過26的土，按照規定，此種土不得直接用作填土，需加以處理。高液限粘土的顆粒較小，含水率高、滲水慢，若是處在浸水狀態下，則穩定性較差，呈現為流態；若是土失水，則極易收縮干裂，對此施工過程中難以晾干、壓實，當土處于干燥狀態存在一定強度，極易壓碎。因為高液限粘土所具有的物理特性，必須注意施工前開展相應的土工試驗，測定含水率、CBR、自由膨脹率以及礦物質成分等試驗。根據《公路路基施工技術規范》（JTGF10-2006）相關條例規定，濕粘土、紅粘土以及中、弱膨脹土直接用作填土，需滿足下述條件：①填料液限處于40～70%范圍內，將填料用在上路堤時，最小強度CBR值需超過4，而用在下路堤時，CBR值需超過3；②在碾壓過程中，填料的稠度需處于1.1～1.3范圍內；③壓實標準與施工規范規定值相比，可下降1～5%，實際數值應按照具體土質情況加以試驗分析，土質最大干容重按照濕土法制件；④嚴禁用作路床、零填、挖方0～800mm內填料。

3 工程概況

金星路西沿線位于長沙市望城經開區，地形、地質復雜，東起郭亮路，終點接黃橋大道，全線共長2.403km，為城市主干線（i級），設計車速為60km/h。其中高填深挖路基共6處，高填方路基5處，深挖方路基1處。工程開展后，利用土方通過原設計本樁進行土工試驗，發現施工現場實際為高液限土。如果要利用水泥或生石灰等施工材料改良施工工藝，除技術難度加大外，工程成本也會隨之增加；如果采取換填方式，則會造成新的棄土堆，在提高工程造價的同時也破壞了現場及周邊環境。經過單位內各部門及專業人士共同的研究，決定對本沿線高液限土進行了試驗路段填筑，從而確定最終施工方案，將高液限土應用于金星路西延線中（路面以下大于1.5m）。

4 高液限土在金星路西沿線上的具體應用

4.1 施工前準備

高壓限土在金星路西延線施工前，應將資源配置到位，施工器具例，壓路機、灑水車、旋耕機、推土機、挖掘機等；此外，還需配置完善的高液限土檢測設備，主要用來檢測高液限土中的液限度、塑性、含水量、成分分析等；在對高液限土進行檢測之前需要按照公路土工試驗規則模擬出土質的各項技術指標；除此之外，還應準備好粗中顆粒砂土與土壤穩定劑。

4.2 施工過程

4.2.1 施工工藝流程

對上一填筑層的高程、平整度、壓實度進行檢測→檢測填料的壓實特性→施工放樣，布設控制網格→上料→攤鋪整平→碾壓前檢測含水率、寬度、平整→碾壓→檢測壓實度→下一層填筑。

4.2.2 施工工藝要點

為了有效確保路基邊緣的穩定性與壓實度，填料實際攤鋪的寬度與原設計寬度相比每側應超出0.5m；進行整平時，首先需使路基形成一定的橫坡，從而方便路基排水；碾壓時需依據“先靜壓、后振動，先慢后快，先壓邊緣、后壓中間”的原則，碾壓過程中靜壓時可將速度調至4.0km/h，，勻速行駛，振壓時壓路機速度宜控制在2.5～3.0km/h。每遍碾壓時要求錯輪1/3輪寬。

4.2.3 填土碾壓結果

依據設計時的松鋪厚度（30cm）將填料攤鋪整平后進行碾壓，檢測每遍碾壓時的平均沉降與壓實度，直至第8遍碾壓結束，詳細記錄碾壓遍數、相關壓實度、機械組合、沉降等檢測數據，表1為填土碾壓結果匯總詳細情況。

表1 填土碾壓結果匯總表（松鋪30cm）

依據表1并結合碾壓現場實際情況，可以看出，在松鋪厚度30cm的情況下，該高液限土經碾壓6遍的壓實指標已滿足90區壓實度要求，但碾壓8遍仍達不到93區壓實度要求，因此可廣泛的應用。

4.3 摻砂改良施工工藝

高液限粘土改良常見工藝主要為添加石灰、砂礫以及不同的化學改良劑，同時對路基填筑土開展配比試驗，以分析物理力學性質、強度變化規律，以獲得最佳的配比數據，以切實提升高液限粘土強度、壓實度，石灰加固十分常見，根據相關研究顯示，高液限粘土內摻入4%石灰，則28d強度最大，且通過石灰的摻加能夠顯著改善土pH值，降低或是消除高液限粘土脹縮性，同時該方法使用便利，適用范圍廣，效果顯著。

4.4 施工注意事項

（1）路基挖方施工前，需將排水溝挖好，以降低土體天然含水量，及時排除路基積水，避免其滲入土體。

（2）路基填筑前，做好截水溝，以將流向路堤的地表水截除，注意截水溝需低于原地面50～80cm，確保疏水暢通。填筑土需做到隨挖、隨運、隨壓實，注意路基橫波需放大到5%以上，填筑松鋪的厚度應處于30cm的范圍內，每層的壓實厚度需小于20cm，經現場檢驗合格，方能夠上土覆蓋，注意避免暴曬開裂與下雨滲透。

（3）填料在滿足施工控制含水量要求后，通過平地機進行整平，并根據現場試驗所得碾壓參數加以碾壓，碾壓順序為路堤外緣—中心，從第2遍開始逐遍開展干密度、飽和度檢查，確保壓實質量。

（4）高液限粘土最佳填筑施工季節為旱季，若是必須在雨季施工，則必須加強排水，若是高液限粘土被雨水浸泡或是未能夠及時覆蓋、碾壓，均需要及時廢棄，下層路基需開展復壓；在晴天施工時，下層施工完成后，需及時覆蓋上層土方，防止因為曝曬導致土體水分蒸發、開裂，已開裂的需翻松碾壓；若是含水量過小，需灑水至最佳含水量然后碾壓。

5 高液限土應用中容易出現的問題以及成因分析

5.1 路基常見問題

高液限粘土在填筑路基時常存在以下問題：①沉降。高液限粘土因為自身特殊的物理性，極易遭受自然環境影響，施工過程中難以粉碎，且不容易壓實，高液限粘土填筑路基的初期強度高，然而由于交通荷載的影響、大氣水體的侵入，均會破壞路基穩定性，若是局部受力大，則會引發沉降變形，特別是路基壓實不均部位，更易出現沉降。②開裂。此情況主要發生于路堤邊緣處，因為此處和大氣存在較大的直接接觸面，極易受大氣環境的影響，若是氣溫較高，則會因為土體失水引發體積收縮，而雨季時會因為吸水引發土體膨脹，長期行車碾壓則形成帶狀的薄弱面，干濕交替反復收縮膨脹極易生成縱向開裂。③坍塌。雨水的沖蝕、風化作用，均會導致土體間的連接性能下降，以致于土體結構被破壞，穩定性差，長期下去則會導致裂隙變形，最終出現滑坡、坍塌等災害。

5.2 路基病害成因分析

①土質特性。高液限粘土膨脹、收縮變形大，且施工難度較大，對于施工工藝、器械的要求十分高，按照現行標準規定，路基填土液限需小于50%，液限指數需小于26，此要求對高液限粘土而言難以達到。高液限粘土結構非常復雜，我國的地質、地形多變，高液限粘土經常和普通的土層夾雜在一起，不同土質對路基施工的影響不同，需采取適合的處置方法，確保路基穩定。②自然氣候影響。溫度變化、蒸發、降水、風化等自然作用對路基性能的影響十分大，路基土體含水率隨自然環境變化而變化，高度、深度較大的路基，填土越高則越易被風化作用影響；降水時因為高液限粘土裂隙多，以致于水分極易侵入，導致土體軟化崩解，出現水分蒸發、土體開裂的問題，此時裂隙則會繼續深入發展，使得路基強度被破壞。③荷載作用力。行車荷載作用力對于路堤的影響十分大，荷載沖擊作用施加的豎向應力會導致路基出現沉降變形，橫向應力會導致路堤路肩位置出現側向滑移，引發路肩崩塌。

6 結束語

高液限粘土作為路基填筑土具有一定的經濟效益和環境效益。本延線實施上述工程處治措施后，可滿足規范對路基強度及穩定性的相關要求，并且對縮短工期，節約工程投資，保護國家有限土地資源都具有積極的意義。

［1］周建歧.高液限土路基的填筑與壓實研究［J］.廣西交通科技，2011（4）：63～65.

［2］王孟霞，李偉民.高速公路高液限土改良施工技術及質量控制研究［J］.建材世界，2013，4：15～18.

［3］蘭永紅，劉世平，張俊.高液限粘土的物理力學性能及在工程中的應用［J］.公路交通技術，2013（3）.

U416.12

A

2095-2066（2016）30-0188-02

2016-10-11

李世慧（1959-），男，高級工程師，本科，主要從事公路橋梁勘察、設計、施工、監理、監督等工作。

余志斌（1978-），男，高級工程師，本科、主要從事公路橋梁施工、監理等工作。