高液限土路基改良處治技術

盧代健

(廣西路橋工程集團有限公司,廣西 南寧 530200)

0 引言

高液限土主要分布于我國長江以南地區,且各地區的高液限土在外觀和分布厚度上,都有一定的變化。高液限土的存在會給路基帶來不均勻沉降、開裂、滑坡等問題,直接填筑的高液限土還有可能造成路面的波浪變形、翻漿、冒泥以及路塹的剝落、沖蝕、坍滑等病害。若不經過改良直接廢棄高液限土,當項目路基填方不足時,還需要另外取土,勢必會增加環境污染與施工成本,為此,應積極開展高液限土改良處治技術研究。

1 工程概況

某高速公路沿線分布大量高液限土,主要由灰巖、白云質灰巖及泥巖等風化殘積而成,多分布于地表,厚度為1～20 m,局部厚度>30 m,具有高含水率、高液限(>50%)、高塑性指數及高孔隙比的性質,通常自上而下由硬變軟,這類土具有難壓實、壓縮性大、壓縮變形穩定時間較長,且強度低等特性。通過現場取土及進行土工試驗,可判定所取土樣為高液限土,其數據如表1所示。

表1 現場取土土工試驗數據匯總表

該項目區域內高液限土挖方量較大,直接廢棄將會產生大量棄方,且沿線基本為農田和水塘,棄土占地協調難度大,而且取土方量大,運距較遠。

2 改良方案的選取

根據《公路路基施工技術規范》(JTG/T 3610-2019),高液限土可直接用于高速公路下路堤(93區)填筑,但不能直接作為94區及以上路堤填料,當利用挖方路段高液限土填筑路堤時,應對其處治合格后再使用,要求在旱季進行高液限土路基施工[1]。而路基高液限土處治技術通常包含換土法、摻和改良法、包邊或包心法、化學法[2]等,其優、缺點如表2所示。

表2 高液限土改良方法優缺點對比分析表

通過對高液限土改良方法的優缺點進行分析,項目根據實際情況,綜合考慮處治工藝和成本,選取摻和級配碎石改良法進行路基處治,具體摻配比例可通過室內土工試驗確定。

3 改良處治技術

3.1 確定摻配比例

取四組材料,分別摻拌0、10%、20%、30%級配碎石,進行土工試驗,根據試驗數據選定摻拌級配碎石的合適比例,試驗結果如表3所示。

表3 高液限土改良后土工試驗數據對比表

由表3可知,對于94區路基填筑,摻拌20%級配碎石改良后的高液限土能滿足規范要求,故最終選定摻配級配碎石的比例為20%。

3.2 處治工藝(圖1)

圖1 高液限土處治工藝流程圖

(1)施工準備。①摻拌的級配碎石進場前應按規范要求進行抽樣檢測,確保原材料合格;②根據施工配合比,計算每立方米高液限土摻拌20%級配碎石的用量;③摻拌改良前,應對原地面進行清表、整平、壓實,并完善路基排水設施;④沿路基中線每隔20 m布設一中樁,沿填筑邊線每隔5 m布設一指示樁,標示填土的寬度及高程;⑤時刻關注當地天氣情況,選擇在旱季進行高液限土路基施工,避開雨期。

(2)填料選取。取土前需進行清表處理,清除草皮、樹枝、腐殖土等雜物,對填料進行土工試驗,對于液限>70%的土體必須廢棄。

(3)填料控制。高液限土在填筑前需檢測取土點土的天然干密度和天然含水率,當一次取土方量較大時,應分層檢測取均值。

(4)備土。采用挖路機取土、自卸車運輸土方至填土段,按25 m的松鋪厚度鋪設土方;土塊最大粒徑≤15 cm,如粒徑過大應先進行破碎;根據檢測填料的含水量,確保填料的含水率不高于最佳含水率2%,含水率過高時需進行攤鋪晾曬;先用推土機進行粗平,使鋪土厚度均勻一致,再用平地機整平,然后碾壓1～2遍,避免在攤鋪級配碎石時產生大的車轍。

(5)撒布級配碎石。根據實際鋪設土層的方量,計算該路段摻拌20%級配碎石的總用量;在整平后的土層上劃分網格,計算每格級配碎石的用量,按要求將級配碎石撒布在網格內并攤鋪均勻,使厚度保持基本一致。

(6)拌和。采用路拌機分兩次進行拌和:第一遍拌和時,預留2～3 cm不翻拌到底,以防止級配碎石下沉形成級配碎石夾層;第二遍拌和時,為利于層間結合,需翻拌至下面層1～2 cm,且拌和一定要均勻,使級配碎石與土層充分混合,顏色基本一致。拌和均勻后需對混合料級配碎石含量進行檢測,確保滿足施工配合比的要求。

(7)整平。采用平地機攤鋪整平,為便于操作,進行掛線放樣,每10 m設一標點,攤平混合料拌和過程產生的溝槽、波浪,使表面大致平整。

(8)碾壓。攤鋪整平后,檢查填土的橫坡與標高,滿足要求后即可進行碾壓;碾壓采用振動壓路機,碾壓次數為5遍,確保碾壓密實。

(9)檢測。施工完成后采用灌砂法檢測路基壓實度,確保滿足規范要求。

3.3 質量控制措施

(1)級配碎石和黏土摻拌要均勻,通過試驗確定級配碎石與土的比例,塑性指數<17,液限<50%。

(2)控制好黏土含水率,含水率<20%時再進行級配碎石摻拌。

(3)改良土路基填筑時,一定要分層填筑、分層壓實,壓實度要滿足《公路路基施工技術規范》的要求。

4 效益分析

(1)時效性:項目通過利用高液限土填筑及改良技術,減少借土量及臨時用地征用,就地取材縮短運距,提高工作效率,加快施工進度。經統計,采用94區高液限土摻拌20%級配碎石的改良技術,相比將高液限土直接作為棄方并從線外借方的方案節約了20%～30%的工期。

(2)經濟性:通過采用94區高液限土摻拌20%級配碎石的改良技術,避免了高液限土的棄方、借方及因棄方、借方而征用的棄土場、取土場,節約了施工成本80.51萬元。如后頁表4所示。

表4 高液限土改良技術經濟效益分析表

5 結語

綜上所述,采用高液限土摻配20%級配碎石的方案,將高液限土改良用于94區路基填筑,能夠有效解決在高液限土區域修筑高速公路取土困難的問題,避免了遠運借土,節省了工期與成本,同時減少了不合格土的廢棄,保護了當地環境,實現了綠色施工。