高液限土路基施工研究

管 亮/中交路橋華南工程有限公司

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高液限土路基施工研究

管 亮/中交路橋華南工程有限公司

【摘 要】我國(guó)公路建設(shè)發(fā)展迅速，公路建設(shè)地形、地質(zhì)復(fù)雜多變，高液限土是公路路基施工中經(jīng)常會(huì)遇到的一種不良填土，因其特殊的物理性能，作為填土對(duì)路基的穩(wěn)定性有一定的不良影響，在施工中調(diào)運(yùn)其他填土不僅增加了施工成本，還延長(zhǎng)了施工時(shí)間，因此提高施工工藝，改良高液限土性質(zhì)，合理利用高液限土填筑路基不僅能夠有效利用資源，減少浪費(fèi)，對(duì)按時(shí)完成工程建設(shè)，保證建設(shè)質(zhì)量，減少資金投入也是大有裨益的。

【關(guān)鍵詞】高液限土；路基；施工

前言

高液限土在我國(guó)分布比較廣泛，主要集中在南方多雨地區(qū)，貴州氣候潮濕，降水量豐富，山地多而險(xiǎn)要，碳酸鹽類巖石隨處可見，經(jīng)長(zhǎng)期風(fēng)化后形成了紅粘土、高液限土，這類土質(zhì)含水率高、塑性指數(shù)大、水穩(wěn)定性差，會(huì)對(duì)路基質(zhì)量造成極大的不利影響，隨著建設(shè)環(huán)境要求的日益提高，以及工程建設(shè)經(jīng)濟(jì)性的因素考慮，節(jié)約土地資源，減少?gòu)U方，提高對(duì)環(huán)境的保護(hù)，合理有效的利用高液限土成為必然的趨勢(shì)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，紅粘土、高液限土不可直接作為路基填土使用，那么就需要通過(guò)對(duì)高液限土的性質(zhì)改良以及施工工藝的控制來(lái)保證路基質(zhì)量，提高高液限土的使用率，預(yù)防公路后期病害，延長(zhǎng)公路使用壽命，是十分必要的。

1.高液限土的定義和特性

高液限土是指液限含水量大于50%，塑性指數(shù)大于26的土，按照規(guī)定，這樣的土一般情況是不能直接用作填土進(jìn)行填筑的，必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理。高液限土顆粒比較小，滲水速度慢，含水率高，在處于浸水狀態(tài)時(shí)穩(wěn)定性差，呈流態(tài)；當(dāng)土失水時(shí)，又容易收縮發(fā)生干裂，因此在施工時(shí)不易晾干和壓實(shí)，且土在干燥狀態(tài)時(shí)又有一定的強(qiáng)度，但很容易被壓碎。

根據(jù)《貴州省紅粘土和高液限土路基設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》（DB52/T 1041-2015），貴州省的紅粘土與高液限土多由灰?guī)r和白云巖等碳酸鹽類母巖風(fēng)化而來(lái)，一般分布于中低山及緩丘的山坡上，風(fēng)化程度高，粗顆粒含量少，液限多在50%～75%，個(gè)別超過(guò)90%；塑限多在28%～42%之間，天然含水率多在35%～50%之間，CBR值多在3～15之間，分布范圍較寬。

由于高液限土的物理特性，在施工前必須對(duì)高液限土進(jìn)行土工試驗(yàn)，測(cè)定含水率、CBR、自由膨脹率和礦物質(zhì)成分等試驗(yàn)。根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006），對(duì)于濕粘土、紅粘土和中、弱膨脹土中可以直接作為填土填筑時(shí)必須滿足以下條件：填料液限在40%～70%之間，填料用于上路堤時(shí)最小強(qiáng)度CBR值要大于4，用于下路堤時(shí)CBR值要大于3；碾壓時(shí)填料稠度控制在1.1～1.3之間；壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)可比施工規(guī)范的規(guī)定值降低1%～5%，具體數(shù)值必須根據(jù)不同土質(zhì)等情況通過(guò)試驗(yàn)確定，土質(zhì)的最大干容重應(yīng)按濕土法制件；但絕不能作為路床、零填及挖方0～800 mm內(nèi)的填料。

2.高液限土路基常見病害

高液限土在填筑路基時(shí)常存在以下問(wèn)題：天然含水率高，很難降至最優(yōu)含水率；液限高，浸水后能長(zhǎng)時(shí)間保持水分；水滲透性差而不易壓實(shí)；水穩(wěn)定差遇水易崩解。作為路基填土如果處理不當(dāng)，會(huì)引起路基沉降變形、開裂、坍塌等事故，嚴(yán)重影響公路質(zhì)量和正常使用。

2.1沉降

高液限土由于其特有的物理性質(zhì)很容易受到自然環(huán)境的影響，在施工時(shí)土很難粉碎，又不易壓實(shí)，高液限土填筑的路基初期強(qiáng)度較高，但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的交通荷載影響以及大氣水體的侵入破壞路基的穩(wěn)定性，局部受力較大會(huì)引起沉降變形，尤其是路基壓實(shí)不均勻的部位，沉降更易發(fā)生。

2.2開裂

這種情況多發(fā)生在路堤邊緣部位，由于此處與大氣直接接觸面積大，因此受到大氣環(huán)境影響更為顯著，氣溫高時(shí)土體失水會(huì)造成體積收縮，雨季時(shí)又會(huì)吸水而致土體膨脹，長(zhǎng)期行車碾壓會(huì)形成帶狀薄弱面，在干濕交替反復(fù)收縮膨脹的作用下容易產(chǎn)生縱向開裂。

2.3坍塌

雨水沖蝕及風(fēng)化作用會(huì)造成土體之間連接性能降低，破壞土體結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性能變差，長(zhǎng)期發(fā)展會(huì)出現(xiàn)裂隙變形進(jìn)而造成滑坡、坍塌的現(xiàn)象。

3.路基病害成因分析

3.1土質(zhì)特性

高液限土的膨脹、收縮變形較大，施工難度大，對(duì)施工工藝和器械要求較高，根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定路基填土的液限不能大于50%，液限指數(shù)不能大于26，這一要求對(duì)于高液限土來(lái)說(shuō)很難達(dá)到。高液限土的結(jié)構(gòu)也十分復(fù)雜，我國(guó)地質(zhì)、地形多變，高液限土常與普通土層互相夾雜，不同土質(zhì)對(duì)于路基的施工帶來(lái)了更多問(wèn)題，需要不同的處置方式來(lái)保證路基的穩(wěn)定性。

3.2自然氣候的影響

溫度變化、降水、蒸發(fā)、風(fēng)化等自然作用對(duì)于路基性能也有很大的影響，路基土體的含水率會(huì)隨著自然環(huán)境的變化而改變，高度或深度較大的路基，填土越高越容易受風(fēng)化影響；降水時(shí)由于高液限土的裂隙較多，水分容易侵入，會(huì)引起土體的軟化崩解，水分蒸發(fā)土體開裂，裂隙會(huì)深入發(fā)展，路基強(qiáng)度遭到破壞。

3.3荷載作用力

行車荷載的作用力對(duì)路堤影響較大，荷載的沖擊作用施加的豎向應(yīng)力會(huì)使得路基產(chǎn)生沉降變形，橫向應(yīng)力則會(huì)使得路堤路肩部位產(chǎn)生側(cè)向滑移引起路肩崩塌。

4.高液限土路基施工控制

4.1高液限土的改良

對(duì)高液限土的改良方法現(xiàn)在常用的有添加砂礫、石灰、各種化學(xué)改良劑等，并對(duì)路基填筑土進(jìn)行配比試驗(yàn)，研究其物理力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)度變化規(guī)律，因地制宜，采用最佳配比方案，提高高液限土的強(qiáng)度、壓實(shí)度，采用石灰加固的方法比較常見，經(jīng)研究，高液限土中加入4%的石灰時(shí)28天后的強(qiáng)度最大，石灰的加入可以改善土的PH值，能有效的降低甚至消除高液限土的脹縮性，并且施工簡(jiǎn)便，使用范圍廣，具有良好的效果。

4.2施工注意事項(xiàng)

（1）在路基挖方施工之前先挖好排水溝，如此可以有效降低土體的天然含水量，并且能夠及時(shí)將路基積存的水排掉防止?jié)B透入土體。

（2）在路基填筑前做好截水溝，截除流向路堤的地表水，截水溝應(yīng)挖至比原地面低500～800mm，以保證疏水暢通。填筑的土隨挖隨運(yùn)隨壓實(shí)，路基橫波應(yīng)放大至5%以上，填筑松鋪厚度應(yīng)控制在300 mm內(nèi)，每層壓實(shí)厚度不得超過(guò)20cm，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)合格后及時(shí)上土覆蓋，防止暴曬開裂、下雨滲透。

（3）填料滿足施工控制含水量的要求后可以先用平地機(jī)整平，然后碾壓，按照現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定的施工碾壓參數(shù)進(jìn)行，由路堤外緣向中心碾壓，從第二遍開始逐遍進(jìn)行干密度和飽和度檢查，以保證壓實(shí)質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益和正確指導(dǎo)施工。

（4）高液限土的填筑施工最好安排在旱季，如果必須安排在雨季施工就要做好排水措施，對(duì)于被雨水浸泡的、還沒有來(lái)得及覆蓋或者碾壓的高液限土應(yīng)當(dāng)廢棄掉，并對(duì)下層路基進(jìn)行復(fù)壓；晴天施工時(shí)下層施工完畢應(yīng)及時(shí)覆蓋上層土方，避免曝曬造成土體水分蒸發(fā)而開裂，對(duì)于已經(jīng)開裂的要重新翻松碾壓；如果含水量過(guò)小就應(yīng)灑水達(dá)到最佳含水量再進(jìn)行碾壓。

（5）施工時(shí)應(yīng)根據(jù)合同工期以及季節(jié)變化統(tǒng)籌安排，制定詳細(xì)的施工組織計(jì)劃，將施工合理安排在旱季及地勢(shì)較高并不易被水浸入地段，要先做好試驗(yàn)段，確定各種控制參數(shù)，確定最好的設(shè)備組合和施工工藝流程，確保填料挖運(yùn)、攤鋪、碾壓工序連續(xù)順暢，并盡量做到碾壓完一層，檢測(cè)一層，有條件的話與監(jiān)理溝通自檢抽檢同時(shí)進(jìn)行，合格后轉(zhuǎn)入下層施工，既節(jié)省施工時(shí)間，又能保證檢測(cè)頻率。填土不宜長(zhǎng)時(shí)間堆放，含水率符合要求時(shí)應(yīng)及時(shí)碾壓，如攤鋪后不能及時(shí)碾壓，應(yīng)先靜壓覆蓋，防止雨淋。

五、結(jié)語(yǔ)

高液限土作為路基填筑土具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益，通過(guò)改善高液限土的性質(zhì)以及選取合適的施工工藝，利用高液限土填筑路基一樣可以保證路基的質(zhì)量，并且對(duì)縮短工期，節(jié)約工程投資，保護(hù)國(guó)家有限土地資源都具有積極的意義。

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