高液限土路基施工技術(shù)

1、根據(jù)公路工程試驗規(guī)程(JTJ05193) 有關(guān)土的工程分類可知：高液限土是一種細粒土，同時具備2個分類特性：(1)小于0.074 mm 的顆粒含量大于50 ；(2)液限大于50 以上。高液限土的工程特性表現(xiàn)為：透水性較差，干時堅硬不易挖掘，不易壓實，并且有較大的可塑性、黏結(jié)性和膨脹性，毛細現(xiàn)象也很明顯，浸水后能較長時間保持水分，因而承載力較小，穩(wěn)定性較差，若將其直接用于填筑路堤，會產(chǎn)生路基填土難以壓實、翻漿、邊坡坍塌等一系列不良病害，因此難以滿足公路工程的需要。公路路基施工技術(shù)規(guī)范(JTJ093-95) 規(guī)定：液限大于50 、塑性指數(shù)大于26的土，以及含水率超過規(guī)定的土，不得直接作為路基填料，

2、需要用時，必須采取滿足設(shè)計要求的技術(shù)措施，經(jīng)檢驗合格后方可使用。但規(guī)范對于高液限土應(yīng)采取何種技術(shù)措施并未給予說明。高液限土工程性質(zhì)分析與應(yīng)用技術(shù)探討吳靚（福建省交通建設(shè)工程監(jiān)理咨詢公司，福州 350004）摘 要 結(jié)合工程實例，分析了高液限土的物理特性，介紹了該類土的常見病害與治理措施，并通過工程實踐，提出了該類土合理利用高液限土的技術(shù)措施與施工現(xiàn)場管理辦法。關(guān)鍵詞 高液限土 工程性質(zhì) 病害 治理措施 1 引言 我國地域遼闊，地質(zhì)、地形條件復雜，高液限土分布很廣泛，尤其是在廣西等南方多雨地區(qū)更為多見，這種土液限高（WL50）、塑性指數(shù)大（IP26）、漲縮性明顯，在干燥狀態(tài)下強度較高，一旦遇水則

3、迅速軟化，線性膨脹率迅速上升，強度急劇降低，水穩(wěn)定性極差?，F(xiàn)行公路路基設(shè)計規(guī)范和公路路基施工技術(shù)規(guī)范規(guī)定液限WL50，塑性指數(shù)IP26的細粒土，不能直接作為路堤填料。在高速公路建設(shè)中不可避免的會大量遇到高液限土利用和治理等方面的問題，若處治措施不當，勢必會留下隱患，日后不可避免地出現(xiàn)一些病害；而若將高液限土作為棄方處理，又會大幅度增加工程造價，破壞生態(tài)環(huán)境。從國內(nèi)研究現(xiàn)狀看，對高液限土的工程應(yīng)用研究已經(jīng)取得了許多有益的成果，為類似工程施工提供了參考，但不同地區(qū)的高液限土的工程性質(zhì)有所差別，不能完全照搬已有經(jīng)驗。世界銀行貸款項目重慶至湛江國道主干線廣西河池（水任）至南寧高速公路起點位于河池（水任

4、）的長好村東側(cè)，終于南寧市東郊三岸互通立交,全長236.673km，該項目沿線土方多為高液限土，在工程施工期間業(yè)主把該類土的合理利用列入了項目的質(zhì)量控制重點，因此高液限土的處治成了施工中的一個重要課題，引起了建設(shè)者們的高度重視。2 高液限土的工程特性高液限土粒徑小，毛細水上升高度大，但速度較慢，土中含有的礦物成分帶有較多的負電荷，親水性強，造成土粒結(jié)合水膜厚度較大，而滲透系數(shù)較低。這表明高液限土中的水分在正常情況下不易溢出，且不容易壓實。當土體失水時，土體收縮開裂，其開裂程度隨粘粒含量的增加而加大，體現(xiàn)出高液限土的收縮特性。土的強度由粘聚力和土顆粒間的摩擦力兩部分組成。高液限土的強度主要取決于

5、土的粘聚力，試驗表明，高液限土處于干燥狀態(tài)時稍微具有粘結(jié)力，但容易被壓碎；處于浸水狀態(tài)時，則容易形成流體狀態(tài)，整體穩(wěn)定性差。高液限土的土質(zhì)力學特性表現(xiàn)在工程上就是：透水性差，毛細現(xiàn)象顯著，親水性強，浸水后能較長時間保持水分，孔隙率大，干密度小，干時堅硬不易挖掘、不易壓實。因此，壓實干密度越大，其遇水膨脹率也越大，變形大，脫水后干縮率低，變形小。這類土天然含水量往往是最佳含水量的1. 5倍，其稠度往往也在1.0-1.1之間，不晾曬很難壓實。3 高液限土填筑路基的常見問題(1）天然含水量過大，難以碾壓達到規(guī)定的壓實度，如果壓實功過大會導致土體內(nèi)部產(chǎn)生剪切破壞。(2）雨季施工，如排水不及時，易造成車

6、轍、彈簧翻漿，邊坡坍塌等不良病害。(3）干縮性大，太陽爆曬易造成表面開裂，裂縫寬最大超過2cm，降低了路基整體強度。(4)若施工處理不當,壓實后路基即處于不穩(wěn)定狀態(tài),吸水后路基發(fā)生膨脹,含水量升高,強度降低,在活載和路堤自重作用下,路堤易發(fā)生不均勻沉降、橫向位移等災(zāi)害，導致路面開裂。4 高液限土常見的處治措施高液限土利用可通過改良土的工程性質(zhì)，將不良的材料變成技術(shù)上可行經(jīng)濟上合理的路基填筑材料，以滿足路基路面設(shè)計對路基強度和穩(wěn)定性的要求。常見的處治措施有：(1）摻石灰、水泥處治；(2）摻砂石、工業(yè)廢渣等材料處治；(3）化學處理辦法；(4）改善施工工藝及包心處治。處治措施的技術(shù)經(jīng)濟比較見表1。表

7、1 處治措施的技術(shù)經(jīng)濟比較處治措施優(yōu)點缺點摻石灰、水泥處治處治效果好、路基強度高、穩(wěn)定性好拌和困難，難以均勻，成本較高摻砂石、工業(yè)廢渣等材料處治處治方案較好，工期比包心處治短施工工藝比較復雜，拌合難以均勻，工效低，成本較高化學處理辦法處治較徹底，路基強度高、穩(wěn)定性好施工工藝復雜，成本較高改善施工工藝及包心處治經(jīng)濟、環(huán)保、處治效果較好，具有推廣價值工期較長，受氣侯制約大，晾曬難度大5 工程實踐5.1工程概況廣西河池（水任）至南寧高速公路某路段，分布有高液限亞粘土和粉土，這類土一般表面有不超過5m的土質(zhì)較好的覆蓋層，這類土的工程適宜性即填筑路基的適宜程度，必須通過試驗，測定各項物理力學技術(shù)指標，分

8、析其工程性質(zhì)，確定影響壓實度及路基穩(wěn)定的各種因素，確定較有效的施工工藝及措施。部分試驗結(jié)果如表2所示。表2 高液限土物理指標樁號土樣名稱天然含水量（%）天然稠度液塑限試驗擊實試驗篩分通過率/%液限%塑限%塑指最佳含水量%最大干密度g/cm32(mm)0.074(mm)K*+230MH30.60.9982.330.052.328.11.62193.119.0K*+710MH28.41.2356.733.723.022.41.60293.110.6K*+120CH23.81.61676.043.832.320.91.68080.435.7K*+195CH20.81.20257.727.030.71

9、8.21.67290.18.5試驗結(jié)果表明：土的液限、塑性指數(shù)、含水量檢測值很高,該土有類似膨脹土的性質(zhì)，飽水后強度明顯降低，易造成路基失穩(wěn)，爆曬后則開裂而且裂縫隨爆曬時間的延長而加大，直接影響路基整體強度。5.2高液限土填筑路基的主要技術(shù)措施5.2.1 基底處理在受水浸泡或有地下水影響的部位,不能直接用這類土作路堤填料.因為高液限土長期受水浸泡,土體處于飽和含水狀態(tài),就會產(chǎn)生膨脹變軟失去穩(wěn)定,喪失承載能力。在路基填筑前，應(yīng)認真做好基底水位情況調(diào)查，當基底較潮濕時，可換填30-50cm厚的透水性材料，并鋪設(shè)一層土工布，填土高度大于6m時，宜鋪設(shè)土工格柵加強基底坡腳部位。5.2.2 土的壓實 土

10、的相對含水狀態(tài)用稠度表示，測定土樣的含水量和液、塑限指標獲得土樣的稠度指標。土樣的可壓實性與稠度的關(guān)系詳見表3表3 可壓實性與稠度的關(guān)系稠度0.80.81.051.051.151.151.301.301.70分散壓實性不可分散晾曬可分散可輕型壓實可濕法重型壓實可干法重型壓實一般不可分散的土不能直接使用，必須摻入穩(wěn)定材料（如石灰）后方可使用，晾曬可分散的土，不能直接碾壓，土的稠度越小，分散越困難,當土膨脹性較大時,應(yīng)降低稠度至1.15-1.30后方可采用重型壓實。土的碾壓使土中的空氣率逐漸減少而達到密實，但是過碾會使土中孔隙空氣不能及時排出，空氣受到壓縮，使土中的內(nèi)壓應(yīng)力增加導致產(chǎn)生裂縫，破壞了

11、土體的結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。高液限土的結(jié)構(gòu)性強，強度不高且有明顯的各向異性，要有效壓實，提高壓實均勻性，必須破壞土團結(jié)構(gòu)，這就要求壓實設(shè)備與路基之間有較大的接觸力，采用大噸位振動壓路機才能達到壓實要求，但是這類土強度低，壓縮性高，大噸位壓路機碾壓很容易出現(xiàn)“彈簧”。采用重型凸塊式振動壓路機振動壓實，可解決上述矛盾，凸塊面積小，接觸應(yīng)力大大增加，凸塊與土基咬合，不會發(fā)生“彈簧”現(xiàn)象，靜壓后凸塊式振動壓路機振動壓實較少遍數(shù)即可達到壓實要求，由于土團結(jié)構(gòu)完全被破壞，壓實度均勻性大大提高。土的稠度達到1.1以上確實有困難時，可在稠度為1.01-1.1范圍內(nèi)壓實。靜壓后，不需要弱振，既可用凸塊式振動壓

12、路機振動壓實，凸塊式振動壓路機振動壓實遍數(shù)為4-6遍，壓實度一般可達到輕型壓實標準。另一種辦法是將壓實層減薄，如每層壓實厚度15-20cm，這也有利于對高含水量土的翻曬和碾壓，壓實機具以輪胎壓路機效果最好，每5層頂再采用重型凸塊式振動壓路機振動壓實。5.2.3防止路基開裂路基施工時，各道工序包括運輸、攤鋪、壓實等必須緊密銜接，連續(xù)作業(yè)，分段完成，可考慮在每天的上午上土，下午攤鋪翻曬，夜間碾壓。碾壓完成后立即進行驗收，符合要求后及時上土覆蓋。有試驗數(shù)據(jù)表明:路基碾壓完成后，工作面爆曬超過4h，已開始有細小裂紋，爆曬超過6h，開裂裂縫延長，縫寬變大。長度超過6m，寬度超過5mm的裂縫，對路基的強度

13、和穩(wěn)定性有較大影響，特別是縱向裂縫危害更大。5.2.4路床填料要求路床直接承受汽車荷載的影響，應(yīng)采用低壓縮性填料，對高液限土路段的挖方路床必須換填處理，換填厚度為80cm，對路床80cm采用土質(zhì)均勻、密實、強度高的合格土填筑，能起到覆蓋、封閉作用，對路基的穩(wěn)定起到了積極作用。5.2.5現(xiàn)場施工管理 施工時，要找出施工機械的最好組合，確保填料的挖運、攤鋪、碾壓等工序連續(xù)順暢，做到碾壓成型一層，檢測一層，有條件的可以實行承包人自檢和監(jiān)理抽檢同時進行，合格后立即轉(zhuǎn)入下道工序施工，這樣即保證了檢測頻率，又為工程施工節(jié)省了時間。填土不得長時間堆放，稠度符合要求后應(yīng)及時碾壓，如果攤鋪后24h內(nèi)還不能壓實時

14、，宜先靜壓，以防雨淋。施工中應(yīng)保持路基面有3%以上的排水橫坡，以利排水。挖方路段施工時，必須先開挖作業(yè)面兩側(cè)臨時排水溝，設(shè)置排水坡度，這樣即起排水作用又可有效果降低水位。施工時還應(yīng)配備充足的防雨布，以便下雨時覆蓋路基，避免被雨水浸泡。6 結(jié)語(1)高液限土通常存在最佳含水量，在同一含水量下?lián)魧嵐ν瑥姸炔怀烧?，即擊實功大，強度未必高，要想提高土的穩(wěn)定強度可從擊實功和含水量上進一步研究，即研究其最佳壓實狀態(tài)。(2)高液限土存在著一種最佳狀態(tài)：土的顆粒排列最優(yōu)，含水量最優(yōu)，穩(wěn)定強度最大，膨脹量最小?；谝陨显恚梢酝ㄟ^室內(nèi)試驗確定，并用以指導現(xiàn)場施工。(3)施工時應(yīng)對高液限土做好詳細調(diào)查，盲目廢

15、棄既浪費資源、污染環(huán)境又增加了投資，應(yīng)在權(quán)衡利弊后再對該土做出利用或廢棄。參考文獻1 沙慶林.公路壓實與壓實標準.北京:人民交通出版社,1999 2 高向杰等.高液限土在填方中的利用與含水量控制.山西建筑，2007.（1）3左劼 .高液限土在路基工程中的應(yīng)用.公路與汽運，2008.（7）4周建歧.高液限土路基的填筑與壓實研究.廣西交通科技，2001.（4）5 廣西壯族自治區(qū)交通科學研究所.水南公路路基設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范研究與應(yīng)用指南高液限土路基填筑技術(shù)總結(jié) 陳 忠 潮 （福建省交通規(guī)劃設(shè)計院，福州 350004） 摘 要 使用高液限土用于90區(qū)路基填筑，必須通過嚴格的施工工藝控制，切實把握壓實

16、度和飽和度雙控檢測指標；同時加強施工全過程的監(jiān)督和監(jiān)理，路基施工質(zhì)量是能夠達到公路路基施工技術(shù)規(guī)范要求。 關(guān)鍵詞 高液限土 路基填筑 施工工藝 1 前言 高液限土由于液限高，塑性指數(shù)大，脹縮性明顯，在干燥狀態(tài)下強度較高，一旦遇水迅即軟化，線膨脹率迅速上升，強度急劇降低，水穩(wěn)性極差；因此，公路路基施工技術(shù)規(guī)范JTJ 033-95明確規(guī)定，高液限土不能直接做為路基填筑的材料，若需要應(yīng)用時，必須采取滿足設(shè)計要求的技術(shù)措施固化材料改良或者換填，但工程費用增加幅度較大。 京福高速公路三明路段在施工過程中，局部路段遇到了大量高液限土，為了有效降低工程建設(shè)成本和推進工程施工進度，三明高速公路有限責任公司和交

17、通部公路科學研究所合作，開展了高液限土路基施工填筑的技術(shù)研究，以便確定高液限土用于高速公路的路基填筑范圍，以及摸索總結(jié)最佳的施工工藝和可行的質(zhì)量控制標準，使現(xiàn)有的高液限土填筑路基達到最佳的穩(wěn)定狀態(tài)。2、室內(nèi)試驗研究 高速公路對一般填筑路基的要求是具有較高的強度和穩(wěn)定性，檢測是否合格的唯一指標是路基的壓實度。使用高液限土填筑路基，則需同時強調(diào)壓實度、飽和度雙控指標滿足規(guī)定要求。室內(nèi)試驗的目的，就是研究土的含水量、擊實功、壓實度、飽和度、強度之間的相互關(guān)系，為后續(xù)工程試驗路與工程施工提供必要的技術(shù)依據(jù)。 室內(nèi)試驗針對不同的兩個施工合同段進行了平行試驗，采集的土樣編號分別為A、B，土樣的基本土的基本

18、物理力學指標見表1。表1 土的基本物理力學指標 通過室內(nèi)試驗分析，認為上述兩類高液限土用于路基填筑，其理想含水量范圍應(yīng)為25%32%，在此范圍內(nèi)高液限土經(jīng)泡水后的CBR值最高，膨脹量較小，水穩(wěn)定性較好，飽和度較高，不泡水后的CBR值也較高。采用重型壓路機或沖擊壓路機碾壓路基，適當增加碾壓遍數(shù)后，路基壓實度能夠達到較高的水平。 研究結(jié)論：若能夠有效、合理地控制施工工藝，兩類高液限土的強度可以滿足路基90區(qū)的填筑要求。3 試驗路研究 修筑試驗路的目的是在室內(nèi)試驗分析結(jié)果的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場的施工條件，通過調(diào)整含水量、壓路機噸位、碾壓遍數(shù)、松鋪厚度等指標來尋求最佳施工工藝與可行的質(zhì)量控制標準。試驗路同

19、樣選擇在室內(nèi)試驗取樣時的兩個不同的施工合同段。 研究結(jié)論：在相同的碾壓遍數(shù)下，隨著含水量的增加，壓實度迅速降低，飽和度略有升高；含水量的大小對路基的碾壓質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，理想的含水量范圍應(yīng)控制在25%32%之間，在過高的含水量下進行碾壓，是不可能達到較高的壓實度；同時過高的含水量，在碾壓過程中會出現(xiàn)粘輪和起皮現(xiàn)象；若含水量合適，碾壓完成之后的路基表面平潔、光滑，表觀感覺良好。填料的攤鋪厚度宜在20cm左右，過厚的填土不利于翻松和晾曬，在攤鋪過程中應(yīng)使路基保持24左右的路拱坡度，以利于下雨時路基的排水。在晾曬過程中，推薦以平地機斜向翻松或其它有效的翻松辦法。 碾壓遍數(shù)以1012遍左右為宜，

20、行駛速度應(yīng)為24km/h，先穩(wěn)壓2遍后采用強振檔碾壓。4 施工工藝控制 施工前的準備：首先應(yīng)熟悉料場的地形地貌，進行必要的土工試驗，了解土樣的物理力學指標，尤其是料場的天然含水量；當料場的天然含水量不滿足要求時，可以考慮必要的措施予以翻松、晾曬或摻水悶料。其次是配備數(shù)量相當?shù)倪\輸車輛、推土機、平地機、挖掘機、壓路機（最大激振力25t以上）等施工機械設(shè)備。 含水量控制：填筑路基合適的天然含水量應(yīng)在25%32%之間（稠度1.001.30）。含水量檢測點布設(shè)范圍，每2000m2不少于4個，取樣時應(yīng)有代表性，每個檢測點的土樣重量不少于100g。 松鋪厚度控制：填料土經(jīng)翻松運至路基現(xiàn)場后進行攤鋪，經(jīng)推土

21、機初平、平地機精平后，每層的松鋪厚度宜為20cm左右，當料場土樣的含水量較低時（稠度1.151.30），可適當將松鋪厚度增加至25cm左右，但不得超過30cm；同一土層的填料含水量相差不宜超過3個百分點，不同性質(zhì)的土應(yīng)分層攤鋪。路拱坡度控制：應(yīng)在2%4%之間，并應(yīng)保證路拱縱、橫方向的平整度。 碾壓工藝控制：碾壓路線應(yīng)從路緣向路基中心逐步碾壓，壓路機錯位時的橫向重疊寬度不得小于40cm，縱向接頭重疊長度不得小于150cm。碾壓時，先靜碾12遍，然后再振動碾壓，最大激振力25t（靜載12t）；碾壓遍數(shù)一般為1012遍，當稠度偏高、含水量偏低時（稠度1.151.30），建議采用最大激振力40t（靜載

22、18t）的壓路機，適當增加碾壓遍數(shù)，并視具體情況在路基表面出現(xiàn)軟彈、剪切破壞之前中止碾壓。碾壓區(qū)范圍內(nèi)應(yīng)達到無漏壓、無死角，保證碾壓均勻；同時強調(diào)連續(xù)施工的必要性，在壓完一層經(jīng)檢測合格后，必須馬上進行下一層的攤鋪，以防本層土被曬干后開裂。 碾壓速度控制：壓路機在碾壓過程中，行駛速度應(yīng)控制在3km/h左右。 變形觀測：對于路基填筑高度大于6m的路段，需要預先埋設(shè)必要的沉降觀測板，進行路基沉降變形觀測。 排水、防護：及時疏通路基邊溝排水和采取必要的路基防護輔助措施，一方面防止路基被雨水浸泡，另一方面防止路基施工完成后，遭暴曬而產(chǎn)生干裂。5 施工質(zhì)量控制 加強施工過程的監(jiān)理與記錄，對松鋪厚度、填料的

23、稠度、壓路機噸位、碾壓遍數(shù)、行駛速度等均應(yīng)進行詳細記錄。質(zhì)量檢測主要檢查施工過程記錄的完整性，以及壓實度、飽和度雙指標是否滿足規(guī)定要求等進行控制。壓實度和飽和度的抽檢頻率按公路路基施工技術(shù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行，每2000m2檢測8個點，不足200m2至少檢測2個點，且只要符合下面規(guī)定中的其中一條，則認為路基壓實合格，否則應(yīng)予以重壓。（1） 當1.00稠度Wc1.15之間時，每點的壓實度Kh（重型標準）86%、飽和度Sr85%。 （2） 當1.15稠度Wc1.30之間時，每點的壓實度Kh（重型 標準）88%、飽和度Sr80%。6 結(jié)束語 使用高液限土用于90區(qū)路基填筑，必須通過嚴格的施工工藝控制，

24、把握壓實度和飽和度雙控檢測指標，同時加強施工全過程的監(jiān)督和監(jiān)理，路基施工質(zhì)量是能夠達到要求。京福高速公路三明路段，部分使用了高液限土填筑路基，不但消化了大量棄方，保護了周圍環(huán)境，而且有效控制了工程建設(shè)成本，達到了雙贏的目的；該工程自2004年12月20日竣工通車至今，路基穩(wěn)定，使用情況良好，所應(yīng)用的高液限土路基填筑技術(shù)，為今后山區(qū)高速公路類似工程的設(shè)計、施工，都積累了寶貴的、可借鑒的實踐經(jīng)驗。 參考文獻 1 黃厚慶.高液限土在路堤工程中的應(yīng)用研究.中南公路工程,2001(4) 2 公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTJ033-95）.人民交通出版社 1995 3 公路工程試驗規(guī)程（JTJ051-93）.人民交通出版社 1993接作為路基填料，需要用時，必須