高速公路路基填筑中高液限土的處治技術(shù)研究

■程田三

（三明市交通建設(shè)投資有限公司，三明　365000）

高速公路路基填筑中高液限土的處治技術(shù)研究

■程田三

（三明市交通建設(shè)投資有限公司，三明365000）

針對高液限土的物理特性，結(jié)合三明地區(qū)的氣候和料源情況，并依托工程項目，提出高速公路高液限土在路基填筑過程的處治方法，為合理有效地利用高液限填土積累了經(jīng)驗，并為類似工程施工提供了參考。

高液限土路基施工處治技術(shù)研究

1　引言

高液限土是指液限大于50%的細(xì)粒土，且小于0.074mm的顆粒含量不小于75%的土質(zhì)。此種土粘度高、塑性指數(shù)大、透水性極差、浸濕后強(qiáng)度急劇下降，且具有一定的崩解性，土內(nèi)水份不易蒸發(fā)，具有一定的弱膨脹性容易出現(xiàn)彈簧土現(xiàn)象，達(dá)不到密實度要求，易出現(xiàn)壓實不均勻的狀況，且毛細(xì)水上升高度較大，影響路基的質(zhì)量。根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006）的規(guī)定，液限大于50、塑性指數(shù)大于26的填土，以及含水量不適宜直接壓實的細(xì)料填土，不得直接用于路基填筑；確需使用時，必須采取技術(shù)措施進(jìn)行處理，經(jīng)檢測滿足設(shè)計要求后方可使用。高液限土在三明地區(qū)分布十分廣泛，由于其具有的物理力學(xué)特性，若直接用于路基填筑，會產(chǎn)生難以壓實、彈簧翻漿、邊坡坍塌等一系列病害；若將其廢棄，需增加大量的棄土場，嚴(yán)重影響自然環(huán)境，施工費用也會大大增加。因此，進(jìn)行高液限土的專題試驗研究，探索最佳施工工藝和可行的質(zhì)量控制措施，使現(xiàn)有的高液限土填筑路基達(dá)到最佳的穩(wěn)定狀態(tài)，并在路基填筑施工中得到廣泛應(yīng)用，為今后的類似工程提供參考，就顯得尤為重要。

2　工程概況

福建省三明市永安至寧化高速公路 （以下簡稱永寧高速公路）是國家規(guī)劃的重點干線公路“泉州至南寧”的重要組成部分，項目路線位于戴云山以西，穿越的地貌單元較復(fù)雜，地貌上屬閩西中低山-重丘-丘陵地貌，地形起伏大，山體較多陡峻。其中中低山地貌，海拔標(biāo)高一般在500～1300m，相對高差150～420m，山間河谷深切，“V”型谷發(fā)育，水流湍急；丘陵地貌區(qū)一般丘頂渾圓，相對高差50～250m，河谷低平，河曲發(fā)育。山間盆地地形較為平緩，多為村鎮(zhèn)或墾為農(nóng)田，高液限粘土分布區(qū)域較大。路線主線全長121.7km，連接線長31.17km，其中路基挖方3115萬m3，填方2706萬m3，全線最大挖深48.16m，最高填方38.5m。在路基工程大規(guī)模開展前，選擇具有代表性的土樣進(jìn)行土工試驗，以取得相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)和控制指標(biāo)，為指導(dǎo)之后的大規(guī)模施工提供依據(jù)。各土樣的主要物理性質(zhì)指標(biāo)詳見表1。

表1　土的主要物理性能指標(biāo)

3　土的干密度與強(qiáng)度CBR值關(guān)系

土的密度與強(qiáng)度是踏勘的兩個最重要指標(biāo)。目前我國的路基設(shè)計、施工技術(shù)規(guī)范均要求路基的壓實度達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)，因此路基的密實度是控制路基質(zhì)量的重要手段；路基的強(qiáng)度是路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要參數(shù)，以路基的回彈模量作為計算參數(shù)，而回彈模量與CBR值間之間具有一定的相關(guān)性。壓實度是控制路基填筑質(zhì)量的主要手段，而路基的強(qiáng)度是確保踏勘質(zhì)量的最終目的，因此明確高液限土的壓實度和強(qiáng)度之間的關(guān)系對于利用高液限土具有十分重要的意義。

3.1各土樣的路用特性

高液限土的含水量對其路用性能有著巨大的影響，為了明確不同含水量狀況下高液限土的路用性能，進(jìn)而分析高液限土最佳路用的含水量范圍，進(jìn)行了不同含水量狀況下的路用性能試驗；為分析不同擊實功對高液限土壓實度和強(qiáng)度的影響，避免過度碾壓出現(xiàn)如“彈簧”等現(xiàn)象對路基造成負(fù)面影響，試驗分成輕型擊實和重型擊實。各土樣的路用特性數(shù)據(jù)如表2。

表2　各土樣的路用特性數(shù)據(jù)

3.2高液限土的壓實度與稠度之間的關(guān)系

為分析高液限土的壓實度與擊實功、含水量的關(guān)系，通過各土樣的路用特性數(shù)據(jù)，繪制出各土樣的壓實度與稠度關(guān)系曲線，如圖1所示：

從圖1可以看出壓實度與擊實功、含水量關(guān)系密切，通過分析壓實度與稠度關(guān)系曲線，可以得到以下結(jié)論：

（1）高液限土的擊實曲線呈明顯的“前緩后陡”型，即當(dāng)土的含水量小于最佳含水量時，干密度變化不大，當(dāng)含水量超過最佳含水量時，干密度下降明顯。

（2）擊實功與土的最佳含水量、最大干密度密切相關(guān)。壓實功增加，高液限土的最佳含水量減小，最大干密度增加，輕型與重型擊實功時的最佳含水量可相差10%，壓實度相差超過10%。

圖1　各土樣壓實度與稠度關(guān)系曲線圖

（3）高液限土在輕型和重型擊實功下的最佳含水量范圍大體在稠度1.0～1.5之間，壓實度范圍則在86～100之間。

3.3高液限土的CBR值與稠度之間的關(guān)系

為分析高液限土的CBR值與擊實功、含水量的關(guān)系，通過各土樣的路用特性數(shù)據(jù)，繪制出各土樣的CBR值與稠度關(guān)系曲線，如圖2所示：

圖2　各土樣壓實度與稠度關(guān)系曲線圖

從圖2上可以看出土的CBR值與稠度關(guān)系密切，通過分析CBR值與稠度的關(guān)系曲線，可以得到以下結(jié)論：

（1）當(dāng)含水量較低時，高液限土的壓實度較高，而CBR值很低，因此對高液限土不宜片面片面強(qiáng)調(diào)壓實度指標(biāo)，也不應(yīng)片面降低碾壓時含水量。

（2）高液限土存在一個明顯的界限含水量，當(dāng)含水量大于該界限含水量時，增加擊實功會引起強(qiáng)度CBR值的下降。

（3）輕型擊實的最大強(qiáng)度含水量約在稠度1.0～1.1之間，重型擊實的最大強(qiáng)度含水量約在稠度1.1～1.2之間，輕型與重型擊實功的最大強(qiáng)度含水量相差約0.1稠度。

3.4試驗結(jié)果總結(jié)

我國目前的路基填筑注重提高路基的壓實度，這與《公路工程質(zhì)量檢測評定標(biāo)準(zhǔn)》中只把檢測路基壓實度作為合格與否的判別依據(jù)有關(guān)。但實際路基填筑完成后存在一個長期穩(wěn)定的含水量范圍，與填筑時的最佳含水量相比，路基運(yùn)營后的含水量大大高于最佳含水量，運(yùn)營后的穩(wěn)定含水量基本接近塑限，塑限是路基土的穩(wěn)定含水量范圍。因此在明確了高液限土的物理與工程特性的基礎(chǔ)上，結(jié)合高液限土的壓實度與強(qiáng)度的變化規(guī)律及影響因素的分析，提出了高液限土的工程應(yīng)用分類表（表3），用于指導(dǎo)施工。

表3　高液限土路基填筑工程分類表

4　結(jié)語

目前，永寧高速公路建成通車已4年多，從運(yùn)營的效果來看，至今未發(fā)現(xiàn)路基下沉與路面開裂等現(xiàn)象。實踐證明，高液限土通過切實可行的施工工藝和嚴(yán)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制后，不僅能用于高速公路路基的填筑，而且可節(jié)省大量的土地和資源，有效治理環(huán)境和保護(hù)生態(tài)，具有顯著的生態(tài)環(huán)保效益和社會經(jīng)濟(jì)效益。

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［2］JTGF10-2006，公路路基施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］曹斌，鄧捷，申培華.E系列高速液壓夯實機(jī)及其應(yīng)用特點.交通世界，2004（5）.

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［5］黃玉杰.浦南高速公路路基填筑中高液限土的處治方法.黑龍江交通科技，2006.

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