普惠高速公路高液限土處治及利用

1、普惠高速公路高液限土處治及利用作者: 佚名  來源: 廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)  時(shí)間: 2006年03月03日  點(diǎn)擊數(shù): 119蔡卓生 廣東省高速公路有限公司 摘 要： 高液限土的處治和利用是高速公路建設(shè)中常見的問題，文中以普惠高速公路建設(shè)過程中如何結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦蔚孛?、土質(zhì)特性、合理科學(xué)地應(yīng)用高液限土，從經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面，并通過大量的試驗(yàn)，對高液限土的應(yīng)用提出一些行之有效的處理方法，從而為公路建設(shè)提供了一些解決方法。 關(guān) 鍵 詞： 高速公路；高液限土；工程利用 1 概述 普惠高速公路是廣東省粵東地區(qū)山區(qū)高

2、速公路項(xiàng)目中的一段，始于普寧市池尾鎮(zhèn)，終點(diǎn)為惠來縣東港鎮(zhèn)，與深汕高速公路相接，路線全長 41 34 km 。其中 38 km 分布有大量的“高液限土”，對于高液限土的整治和利用是普惠高速公路建設(shè)亟待解決的問題。 高液限土的液限大于 50 、塑性指數(shù)大于 26 ，其典型特征是遇水后不易涼曬失水，嚴(yán)重制約施工進(jìn)度，尤其在雨季施工時(shí)該種土性的不利方面表現(xiàn)突出，故相關(guān)規(guī)范限定：高液限土以及天然含水量過高的土，不得直接作為路堤填料。普惠高速公路全線不良土質(zhì)的各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)顯示，全線的高液限土大體可分為兩類： (1) 花崗巖全風(fēng)化及其殘積坡積土 此類高液限土為花崗巖全風(fēng)化及其殘積坡積土，呈褐黃、褐紅色，局部

3、呈花斑色。殘坡積土厚 1 -5 m ，局部厚達(dá) 15 m ；花崗巖全風(fēng)化土厚 3 -15 m ，局部厚達(dá) 20 m 以上。液限高達(dá) 52 78 ，塑性指數(shù)為 24-33 。這種土主要分布在 K3+000-K30+700 路段。 (2) 弱膨脹土 此類弱膨脹土為上侏羅系 03) 泥質(zhì)頁巖、泥巖、砂巖的全風(fēng)化土及其殘坡積土，呈灰白、土黃、黃紅、灰黑色；局部地段 (NK30+767 K33+601 ， K38+300 K40+670 處 ) 為白堊土。 2 處治方法 2 1 花崗巖全風(fēng)化及其殘積坡積土的處治原狀土中的粗粒石英砂含量達(dá) 3O 左右，篩除粗顆粒后 0 5 mm 以下細(xì)粘粒含量為 46 7

4、O ，吸水性強(qiáng)，失水干燥松散，但 CBR 值普遍可達(dá) 6 以上，局部則較低，為 3 5 。該土的顆粒分布是中間少，兩頭多的狀況，即粗顆粒和細(xì)顆粒含量多，中顆粒含量少的狀況，以一組土方量大的試驗(yàn)為例，從土顆粒組成曲線圖 l 看出：小于 0 074 mm 的顆粒含量高達(dá) 49 6 ，大于 0 5 mm 的粗顆粒為 4O 3 ，中顆粒 (O 074,-9 5mm ) 僅為 lO 1 。按現(xiàn)有規(guī)范要求，在對高液限土的判斷試驗(yàn)過程中，粗顆粒是被篩分出來的，對粗顆粒部分未作定量分析和定性分析判斷，而這些粗顆粒在工程應(yīng)用中起著天然的改良作用；這種土的天然含水量在 20 4O 之間，飽水性高，土質(zhì)含有大量的親

5、水性顆粒，其天然含水量為 41 6 ，最佳含水量 l2 5 ，最大干密度 1 88g cm ， w 產(chǎn) 62 5 ， CBR=4 4 。但這種土通過適當(dāng)?shù)牧罆窈笫强梢岳玫模渥罴迅擅芏仍?1 68 1 92 g cm 之間 ( 通過試驗(yàn) ) ， 可根據(jù)液限值、 CBR 值的大小結(jié)合路基填土不同壓實(shí)區(qū)域采取不同方法施工   2 1 1 路基填方段 (1) 液限高于 70 的土質(zhì)，該土不予利用，棄方換填借土處理。 (2) 對于液限低于 60 ，但 CBR 值大于 3 的土可在 9O 區(qū)加以利用；對于液限在 5O 6O 之間， CBR 值大于 6 的土在除去 95 區(qū)頂層土外可加以利用，

6、 95 區(qū)頂層土須外借合格土進(jìn)行封頂。 結(jié)合粵東地區(qū)氣候情況，做好施工組織設(shè)計(jì)，開挖后各道工序應(yīng)緊密銜接，連續(xù)施工，分段完成； 避開雨季作業(yè)，加強(qiáng)現(xiàn)場排水措施，保證地基及已填筑路基不被水浸泡； 為降低含水量，加強(qiáng)晾曬，采用犁式推土機(jī)進(jìn)行翻曬，路基碾壓時(shí)，保持在最佳含水量時(shí)進(jìn)行； 對于因來不及晾曬到最佳含水量而天氣變化時(shí)，必須在下雨前搶先進(jìn)行強(qiáng)制壓實(shí)，然后在天氣晴時(shí)再翻曬； 為解決特殊路段因含水量高，壓實(shí)度又能滿足規(guī)范要求，但當(dāng)含水量降低后路基出現(xiàn)收縮干裂的填筑路段，采用羊角振動壓路機(jī)進(jìn)行強(qiáng)化處理： 嚴(yán)格控制松鋪厚度，松鋪厚度控制在 25cm 左右： 保持大段填土平整壓實(shí)的流水作業(yè)，保證自然土有

7、足夠時(shí)間進(jìn)行土體含水量自然蒸發(fā)，以減少高液限土的含水量； 對于過水稻田路段，在填筑路基時(shí)，換填一層 60 cm 的砂墊層，以利排水，確保底層強(qiáng)度； 路基填筑至頂層時(shí)，填筑一層合格土進(jìn)行封頂。 2 1 2 路基挖方段 (1) 對于液限在 5O 6O 之間、 CBR 值大于 6 的地段，采用換填 50 cm 未篩分碎石進(jìn)行處理。同時(shí)在換填底面處采用在邊溝內(nèi)側(cè)增設(shè) 8O × 100 mm 的縱向盲溝，橫向每 20 m 處增設(shè) 4O × 40 mm 的橫向盲溝。 (2) 對于液限大于 6O 、 CBR 值小于 6 的地段，在 (1) 的處理方案上，在換填底面處增設(shè)一層土工格柵。 2

8、 2 弱膨脹土的處治 土中含有高嶺土、蒙脫石、伊利石等礦物成分，具有吸水膨脹、失水干裂的特性，含水量大。通過試驗(yàn)，這種土的膨脹率一般在 l 3 之間，個別可達(dá) 6 左右，土的 CBR 值在 2 5 之間，其粘粒 (<O 074 mm ) 含量一般在 5O 左右，局部地段亦高達(dá) 8O 左右。這種土質(zhì)的工程特性： 雨季土質(zhì)的液限比旱季土質(zhì)的液限提高 0 5 l 倍，塑性指數(shù)提高 l 倍左右。坡積亞粘土的液限值比殘積的花崗巖風(fēng)化土較高； 吸水性隨著含吸水性粘土礦物的多少而呈較強(qiáng)的離散性，粘粒礦物含量多，吸水性強(qiáng)，膨脹量也較大； CBR 值一般較高，當(dāng) >0 25 mm 以上的顆粒含量在

9、30 以上時(shí)， CBR 值一般提高 15 以上； >o 5 mm 的粗顆粒 ( 石灰、長石砂粒及巖屑 ) 的含量一般占有 25 -40 。 遇水膨脹，碎裂剝落，強(qiáng)度急劇下降。從這些特性可以看出，這些土質(zhì)的工程地質(zhì)特性主要是受水的影響而發(fā)生變化。在路基工程中只要控制好土質(zhì)的含水量避開雨季施工，采取科學(xué)的綜合處治方法是可以充分利用的。一方面若采取換填方法，則土源必須在 15 km 外才能找到，另外土方棄量太大超過 60 萬 m3 ，沿線周圍多為荔枝樹，棄土場更難已找到，故資金投人太大。若采取摻石灰進(jìn)行改良，則影響工程施工工期，工期很難保證。這里采取包邊法 ( 上、下封，包邊，排水 ) 進(jìn)行施

10、工，同時(shí)利用土工格柵加以補(bǔ)強(qiáng)進(jìn)行的綜合處治方法，具體實(shí)施如下。 2 2 1 填方路段 (1) 在過水稻田路段，填筑一層 60 cm 的砂礫墊層，以利于排水及減小毛細(xì)水上升，在墊層上面再填 80 cm 的合格土 ( 圖 2) ； (2) 在路肩兩側(cè)處填筑寬 1 2 m 的合格包邊土，為了確保包邊土的壓實(shí)度和平整度，包邊土在填筑時(shí)采用推土機(jī)和人工平整相結(jié)合，先平整包邊土，然后填筑弱膨脹土，最后包邊土和膨脹土同時(shí)壓實(shí)，以保證壓實(shí)度和路基整體性； (3) 在路槽部分換填合格土，進(jìn)行封頂； (4) 在路床頂面鋪設(shè)一層土工格柵，以提高路基強(qiáng)度和整體性，土工格柵采用搭接法進(jìn)行連接，搭接長度 30 cm ，用

11、 U 型釘固定在土層里，為避免日曬老化，當(dāng)天鋪設(shè)的土工格柵必須當(dāng)天填上碎石； (5) 在土工格柵上面鋪筑 15 cm 的碎石，作為路基和路面過渡層，同時(shí)以利于排出路面滲水進(jìn)入路基； (6) 避開雨季施工，嚴(yán)格控制含水量，加強(qiáng)取土場的排水，壓實(shí)時(shí)必須在最佳含水量下進(jìn)行輾壓，為降低含水量采用犁式推土機(jī)進(jìn)行翻曬。取土場開挖土?xí)r，采用梯型方式開挖以保證所取的土天然含水量較低； (7) 路基施工時(shí)，橫坡度控制在 3 4 之間，以利于及時(shí)排水，減小雨水積聚在路基上； (8) 采用平地機(jī)進(jìn)行平整， 以提高平整度；路基壓實(shí)時(shí)，采用重型壓路機(jī)，先慢速平壓，再慢速 ( 10 km h) 振壓，然后快速振壓；先弱振

12、后強(qiáng)振。 2 2 2 挖方路段 (1) 采取超挖 40 80 cm ( 具體視土質(zhì)而定 ) ，換填合格土以確保路基質(zhì)量； (2) 獨(dú)段開挖，不要一步挖至標(biāo)高，預(yù)留一層作為最后集中開挖，最后一層開挖后必須馬上采用合格土換填； (3) 加深邊溝，同時(shí)在邊溝底下增設(shè)盲溝，以阻止山體地下水滲透路基，盲溝底標(biāo)高和超挖換填底面標(biāo)高相同，盲溝外側(cè)采用滲水土工布，內(nèi)側(cè)和底部采用隔水土工布； (4) 在路槽頂面鋪設(shè)一層土工格柵，以提高路基強(qiáng)度，土工格柵的搭接方法與填方路段相同。 2 2 3 防護(hù)排水方面 (1) 填方路段邊坡采用植草 + 土工格柵防護(hù)，土工格柵采用埋藏式施工。土釘長度 30 cm ，間距為 1

13、m ，采用梅花形布置； (2) 挖方路段采用預(yù)制水泥塊砌筑 ( 減少雨水通過砌縫進(jìn)入邊坡 ) ，接縫小于 0 5 mm 預(yù)制水泥塊的尺寸為 35 cm × 35 cm × 8 cm ，混凝土強(qiáng)度為 C15 ，同時(shí)增加整體美觀； (3) 為減少路面水從中分帶滲入路基，中分帶采用預(yù)制水泥板鋪設(shè)加種大紅花； (4) 為排除通信管道內(nèi)的雨水，在凹曲線處增設(shè)集水井，增設(shè)橫向排水管，及時(shí)將中分帶的滲水排至路基外。 3 經(jīng)濟(jì)效果 由于粵東地區(qū)人口多、耕地少，因此土地資源特別寶貴，普惠高速公路作為粵東山區(qū)高速公路建設(shè)工期只有兩年，在保證工期、確保質(zhì)量的前提下，對土方的利用與否進(jìn)行了多方案比

14、較。若采取棄土借方，則棄方量太大，約 140 萬立方米，其中花崗巖全風(fēng)化及其殘積坡積土須棄 80 萬立方米，弱膨脹土須棄 60 萬立方米 ，棄土場、借土場也難已在附近找到，必須超過 8 km 以上， 白堊土的取土場運(yùn)距超過 l 5 km 。工程造價(jià)嚴(yán)重超概算，造價(jià)無法控制。通過對不同土質(zhì)采取上述不同的施工方案，工程造價(jià)得到了很好的控制，不但未超概算，而且比概算節(jié)約 7 000 萬元。 4 處理效果 以上的處治方法，得到了廣東省交通廳的批準(zhǔn)，同時(shí)廣東省公路勘察設(shè)計(jì)院在陽茂高速公路“高液限土處治方法” 的設(shè)計(jì)上予以采用。普惠高速公路于 2001 年 l2 月通車，從通車至今兩年多來的運(yùn)營情況，筆者做了質(zhì)量跟蹤，除了橋頭搭板產(chǎn)生輕微下沉 ( 主要是臺背處理控制不力 ) 之外，全路段