高液限土施工技術(shù)

1、永武高速公路A3合同段公路工程高液限土處治技術(shù)編制人：xxx、xxx、xxx中鐵x局永武高速公路A3合同段項目經(jīng)理部2009年12月9日 摘要：由中鐵九局永武高速公路A3合同段項目經(jīng)理部承建的福建省永安至武平高速公路A3合同段工程，土石方開挖及填筑共701.6萬立方米。該項目地處山區(qū)，土地資源稀少，路基填筑要最大限度的進行土方調(diào)配，進行移挖作填。但是實際挖方段有很多是高液限土不能直接填筑,在施工過程中對該部分挖方土進行利用就必須進行處理,下面結(jié)合現(xiàn)場施工就高液限土的物理性質(zhì)及處治方法加以介紹。一、高液限土的工程特性液限大于50、塑性指數(shù)大于26的土稱為高液限土。高液限土粒徑小，毛細水上升高度大

2、，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

3、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。二、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、橫向位移等災害，導致路面開裂。

4、三、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，

5、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，晾曬難度大四、現(xiàn)場實際處治情況：（一）工程概況：K28+300-K28+600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)K28

6、+300MH30.60.9982.330.052.328.11.62193.119.0K28+400MH28.41.2356.733.723.022.41.60293.110.6K28+500CH23.81.61676.043.832.320.91.68080.435.7K28+600CH20.81.20257.727.030.718.21.67290.18.5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。不能直接進行利用填筑，必進行處治。（二）處理方案：遵照“珍

7、惜土地資源、合理利用高液限土，加強技術(shù)措施、確保道路安全的設計原則，在總結(jié)公路建設中高液限土利用與施工的成功經(jīng)驗的基礎上，結(jié)合該地區(qū)的氣候特點及筑路材料的來源狀況，擬定采用改善施工工藝及包心處治方案。（1）填方路段 路面結(jié)構(gòu)下設150粗粒土，兩側(cè)邊坡設包邊土1.0m，路基底部設40砂礫墊層，其上設60亞粘土或粘土封層，中間填筑高液限土，通過室內(nèi)試驗與現(xiàn)場實體工程相結(jié)合，達到良好的壓實效果。為了防止路面水滲入到高液限中，在1.5m上封層土底部設置一層不透水復合土工布。 材料要求：a、封層土及包邊土：采用亞粘土或粘土，液限小于40，塑性指數(shù)小于8。在進行包邊前，應就土的物理性質(zhì)指標進行室內(nèi)和現(xiàn)場試

8、驗。包邊土壓實度應滿足規(guī)范要求。b、土工布：采用300g/m2復合土工布，其握持強度不小于800N，撕裂強度不小于300N，CBR頂破強度不小于2500N，滲透系數(shù)不大于10-11/s。土工布延伸率不超過25。（高液限土處治設計圖（一）所示）（2）、挖方路段 路面結(jié)構(gòu)下設20砂礫墊層，并向下超挖80換填粗粒土或其他合格土。對高液限土挖方路段，為了防止地下水滲入地基中，應加大邊溝下方的碎石盲溝尺寸。（高液限土處治設計圖（二）所示） （三）、高液限土壓實工藝施工時應對高液限土采取適當?shù)奶钪簩嵐に?，即改變高液限土含水量或增加壓實功處治工藝（圖三），土的相對含水狀態(tài)用稠度表示，測定土樣的含水量和液、

9、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系詳見表3表3 可壓實性與稠度的關系稠度<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)壓應力增加導致產(chǎn)生裂縫，破壞了土體的結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。高液限土的

10、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，可在稠度為范圍內(nèi)壓實。靜壓后，不需要弱振，既可用凸塊式振動壓路機振動壓實，凸塊式振動壓路機振動壓實遍數(shù)為4-6遍，壓

11、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。施工工藝流程圖見下圖。施工準備試驗進行土質(zhì)分析檢測含水量挖裝運土方下一層組合碾壓壓實度檢測推土機攤鋪確定理論含水量范圍確定壓路機噸位、碾壓變數(shù)、松浦厚度、質(zhì)量控制指標分析含水量、擊實功與CBR的關系試驗段對比試驗合格不合格晾曬 （圖三）（四）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

12、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，對路基的強度和穩(wěn)定性有較大影響，特別是縱向裂縫危害更大。（五）施工質(zhì)量控制： 1、注意事項： 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，合格后立即轉(zhuǎn)入下道工序施工，填土不得長時間堆放，稠度符合要求后應及時碾壓，如果攤鋪后24h內(nèi)還不能壓實時，宜先靜壓，以防雨淋。施工中應保持路基面有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。施工時還應配備充足的防雨布，以便下雨時覆蓋路基，避免被雨水浸泡。2、經(jīng)處治后的高液限土應滿足以下質(zhì)