“綜合法”利用高液限土填筑路基的施工控制方法

張紹成++楊錚??

摘 要：針對高液限土液限和塑性較高，導致填筑的路基極易出現(xiàn)病害，在施工中常遭到廢棄且影響生態(tài)環(huán)境的情況，通過對高液限土路堤病害形成原因的分析，提出“綜合法”以高液限土做填料，采用封閉、三指標含水率控制、路床加固為主要控制要點，在施工前合理選擇方案及施工設備，在施工過程中對填方土各項指標的抽檢，正確進行地基處治和下層處理，填料及施工質(zhì)量嚴格控制，達到有效利用高液限土填筑路基的目的，對利用高液限土作為填料的施工控制具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：高液限土；綜合法；施工控制；填筑路基

中圖分類號：U416.12 文獻標志碼：B

Construction Control Method for Subgrade Filled with High Liquid Limit Soil

ZHANG Shao- cheng1， YANG Zheng2

（1. Yunnan Institute of Science and Technology of Highway， Kunming 650051， Yunnan， China；

2. Lijiang Department of Yunnan Provincial Highway Management， Lijiang 674100， Yunnan， China）

Abstract： High liquid limit soil is normally abandoned in construction because of its high liquid limit and plasticity and， the subgrade it fills is prone to diseases. By means of the analysis on the forming of diseases of the embankment filled with high liquid limit soil， a ‘comprehensive method was proposed， suggesting filling with high liquid limit soil， controlling water content and reinforcing the roadbed. In order to effectively use high liquid limit soil as subgrade fill， spot check should be conducted for correct foundation treatment， and the quality of the soil and construction should be strictly controlled.

Key words： high liquid limit soil； comprehensive method； construction control； subgrade fill

0 引 言

高液限土是指粒徑小于0.002 mm、粘粒含量超過30%以上的粘土，其成分以高嶺石、蒙脫石、伊利石等次生礦物為主，具有很強的親水性。因其液限和塑性指數(shù)較高，用來作路堤填料極易出現(xiàn)路基病害問題，所以高液限土對于公路路基填方來說是一種非適用土[1- 2]。

長期以來，在實際公路施工中，由于難以找到切實可靠的處治措施和質(zhì)量控制方法，原設計填方中的高液限土大量被廢棄，另外借土填方，增加了大量的工程投資，也破壞公路沿線的自然生態(tài)環(huán)境。因此本文提出“綜合法”，對施工工序采取了有效控制，從而利用高液限土填筑路基。

1 高液限土路堤病害形成原因及利用方法

1.1 高液限土路堤病害形成原因

按常規(guī)施工方法用高液限粘土填筑路堤時，用最佳含水率、最大干密度和壓實度等指標進行控制，壓實土內(nèi)部殘留的空氣體積可達到10%～13%。一旦降雨，雨水滲入路堤極易達到飽和狀態(tài)，由于高液限土顆粒表面的水膜特性，水分很難排出，土體長期處于高含水率狀態(tài)，路堤強度極低。而在干旱氣候作用下，路堤四周表土干燥收縮，產(chǎn)生大量裂縫，為土壤大量吸水創(chuàng)造了條件。路堤土體常常處于飽水狀態(tài)，在雨水反復作用下極易發(fā)生災害性坍塌或其他病害[3- 4]。

1.2 高液限土作路基填料的利用方法

由于土顆粒的水膜特性是產(chǎn)生病害的內(nèi)在原因，水的作用是外部誘因，所以為預防病害，可以從改變水膜特性著手。采用“改性法”摻拌石灰、水泥、粉煤灰或其他材料來改變土的特性，這種方法在中國公路建設中被廣泛應用，但是此方法工序復雜、成本偏高。

還有一種方法是消除引發(fā)病害的誘因，使路堤土體含水率始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，可以有效預防路基病害的發(fā)生。即以封閉為主，輔以三指標含水率控制和路床加固，簡稱為“綜合法”。這種方法的原理和操作相對簡單，投資也不多，尤其適用于高液限土集中、合格填料少的一些大填方段落。

2 “綜合法”的主要工程措施

2.1 封閉

“綜合法”第一要素是封閉，即將路堤填方周邊全部封閉起來，徹底杜絕一切路面積水和地下水滲入填方內(nèi)部，確保高液限土路堤內(nèi)的含水量始終保持穩(wěn)定平衡狀態(tài)。主要封閉部位包括：路床、兩側(cè)邊坡、路堤底部、高液限土路堤與其他土質(zhì)路堤銜接的兩端面，具體控制方法如下。

（1） 處治原地基。為防止地下毛細水上升，在原地基條件較好路段，可采用一至兩層厚度為30～50 cm的碎石或片石作為隔離層。在原地基地質(zhì)較差路段，除按照設計方案對軟弱地基進行處治外，還應適當增加隔離層厚度。

（2） 處治上路堤。上路堤盡量采用含石率較高的碎石土進行填筑，含石率控制在30%～50%以內(nèi)，頂面用土工布鋪設防水，主要防止原地面以下的部分毛細水或地面積水上升至高液限土路堤內(nèi)，并在填方邊坡兩側(cè)合理布設完善的排水系統(tǒng)。

（3） 路堤兩側(cè)的填方邊坡。路堤兩側(cè)邊坡可以用低液限粘土包邊，并確保包邊的邊坡土體基本不透水，利用拱形或人字形網(wǎng)格護坡加固邊坡土，露土部分可植草綠化，防止雨水滲入高液限土路堤內(nèi)。如果施工現(xiàn)場缺乏符合要求的低液限土，則采用在填方邊坡上鋪設土工布，再外砌漿砌片石護坡來阻止雨水滲入。

（4） 高液限粘土路堤與其它土質(zhì)路基銜接的兩端。在不同土質(zhì)填方路堤或填挖銜接部位時，應先挖土質(zhì)臺階鋪設土工布，再填筑其他土質(zhì)的路堤，以防止高液限粘土路堤內(nèi)部的水分流失，或其他土質(zhì)路基內(nèi)部及周圍的水分滲入高液限土路堤內(nèi)造成土體干縮。

2.2 三指標含水率控制

“綜合法”第二要素為三指標含水率控制。一般在控制壓實土質(zhì)量時，習慣用壓實度指標進行檢測。如果路堤成形后立即鋪筑路面，則在初期很容易產(chǎn)生坑塘、裂縫、沉降等病害，其根本原因就是施工中不重視填料含水率。因為在大功率壓路機的碾壓作用下，即使土體中的含水量較小，填方粘土的干密度指標達到路基施工規(guī)范要求，也照樣會在壓實土體中留下大量空隙，一旦降雨，填方路堤內(nèi)大量吸水，就會造成路堤下沉或坍塌。

因此，在保證干密度指標的同時，應盡量限制壓實土的空隙率，即適當調(diào)高施工含水率來降低土體的滲水系數(shù)，這種方法稱為三指標含水率控制法。這種施工方法可以有效降低壓實土中的空隙率，一般可控制在2%～6%范圍內(nèi)，這樣就能將滲透系數(shù)降至不易透水的程度，從而達到保證高液限土路堤內(nèi)的含水率較小的目的[5- 6]。

2.3 路床加固

“綜合法”的第三要素為路床加固。要求在壓實度為93%的填方區(qū)利用高液限土，壓實度為95%的填方區(qū)選取其他合格填料進行填筑，離路基頂設計標高在0～80 cm內(nèi)的路床應用碎石土進行填筑，且碎石土中的碎石含量應達到60%～70%，這樣可以增加路床的強度，防止路基開裂[7]。在土工實驗室內(nèi)通過試驗證明，當含石量增加到50%或以上時，碎石土的收縮率大幅降低，能防止雨水下滲引起路堤的沉降和開裂，最大限度地提高路基的防水能力和路面的整體強度。另外，在0～80 cm內(nèi)的路床上采用碎石土填筑進行路基補強的方法已在高速公路施工中得到了普遍的應用，補強加固效果顯著。

3 高液限土填筑路基的主要工序控制

3.1 施工前的準備工作

（1） 復核設計資料。包括復測導線控制點及中樁、邊樁等樁位是否準確，復核利用方、填方、排水工程、軟基處理等圖表資料是否齊全、合理。

（2） 抽檢高液限土的各項指標。對利用方中的高液限土進行各項指標抽檢，主要包括液塑限、顆粒分析、滲透系數(shù)、最佳含水率、最大干密度等指標。

（3） 合理確定利用方案。根據(jù)擬利用高液限土的性能指標，結(jié)合填方高度、周圍地形、原地面條件等因素綜合考慮，比選不同方案，確定填方路堤的具體封閉措施、施工含水量控制范圍和路床加固方案等。

（4） 合理選擇施工機械。應綜合考慮施工方的組織習慣和機駕人員操作熟練程度等因素，并通過試驗路有關(guān)數(shù)據(jù)，合理確定適用于高液限粘土的攤鋪機械和碾壓的壓路機機型。

3.2 重視對填方地基及下層的處理

填方地基要滿足高強度。按照設計要求對填方路堤進行處治，應根據(jù)現(xiàn)場實際地形和當?shù)厮臍庀笄闆r布設排水系統(tǒng)，做到填土底部不滲水、沒有毛細水。

每填一層土，對該層土的下層填土應認真檢查，排除因降雨滲水造成的表層軟弱土或因太陽暴曬表面失水開裂的表層土應立即鏟除并填補。

3.3 填料嚴格控制三指標含水率

“三指標”即最大干密度、可施工含水率和殘留空氣體積3項指標。最大干密度即為用重型擊實試驗在最佳含水率時的干密度；可施工含水率為大于最佳含水率，但不大于碾壓時出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象的含水率；殘留空氣體積為壓實土中的殘留空氣。在施工中若土體含水率過大，應采取有效措施降低土體含水率；若含水率過小，必須于開挖前在土體上開槽挖坑，灑入適當水量，使水分均勻滲入土中。

當液塑限指標變化較大時，最佳含水率和最大干密度也隨之變化。此時可利用高液限粘土的礦物成份影響土的色澤和液塑限這一特性，將色澤接近的土劃歸一類，與其他土加以區(qū)別，以便裝運至施工現(xiàn)場。

當發(fā)現(xiàn)有液塑限指標變化較大的土，且數(shù)量較大，應重新取樣試驗，按“三指標”方法重新調(diào)整施工含水率指標；如果數(shù)量較少，則可以考慮廢棄。

3.4 現(xiàn)場質(zhì)量控制要點

（1） 準確采樣。應記錄并用平面圖標出采樣點的位置、采樣深度和不同深度處土樣液塑限的變化。這些記錄數(shù)據(jù)和平面圖是高液限土能否被利用的憑證，避免誤用不合格填料，從源頭消除可能出現(xiàn)的質(zhì)量隱患。

（2） 含水率控制。應根據(jù)室內(nèi)試驗結(jié)果，根據(jù)不同液限確定的最大干密度，用“三指標法”計算施工含水率范圍，當天然含水率在范圍內(nèi)即可施工；當天然含水率大于可施工含水率時，應采用晾曬等方法降低含水率，若難以晾干，可摻入適量低液限土；當天然含水率小于可施工含水率范圍時，應均勻灑水增大含水率。

（3） 松鋪厚度控制及碾壓要求。松鋪厚度超厚時應及時糾正，壓實厚度小于規(guī)范要求時應立即調(diào)整。另外，應經(jīng)過試驗路后合理選用壓路機型號，碾壓過程中不能出現(xiàn)彈簧及滲水現(xiàn)象，碾壓遍數(shù)應符合試驗路要求。

（4） 重視質(zhì)量檢驗工作。填方碾壓結(jié)束后，應立即按照規(guī)范要求，對每層填方的厚度、含水量及壓實度進行檢驗。當各項指標及外觀均滿足要求后可繼續(xù)上一層施工，否則應認真分析填料情況、工程保障措施及工藝控制情況，提出妥善應對措施后才可以繼續(xù)施工。

4 結(jié) 語

在公路建設施工中，通過采用“綜合法”對高液限土在路基填筑中的利用和分析后可以知道，對挖方中的高液限土采取合理措施和方法，嚴格控制施工中的各道工序，部分高液限土是可以在公路建設中得到一定程度的應用。合理利用路基挖方中的部分高液限土，既可以避免大量高液限土外棄而破壞當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，也節(jié)約了工程投資，并最終達到工程質(zhì)量優(yōu)、工程投資省、生態(tài)環(huán)境保護好的建設目的。

參考文獻：

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[責任編輯：高 甜]