高液限土在金星路西延線上的應用

李世慧，余志斌

高液限土在金星路西延線上的應用

李世慧1，余志斌2

（1.湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，湖南長沙410008；2.望城經(jīng)開區(qū)建設(shè)開發(fā)公司，湖南長沙410000）

高液限土具有特殊的物理性能。本文通過對金星路西延線高液限土進行現(xiàn)場填筑試驗，證明采用合理的施工工藝和質(zhì)量控制措施，高液限土可以用于高速公路和市政主干道路路基填筑，并指出施工中質(zhì)量控制的問題，希望能對現(xiàn)場施工起到一定指導作用。

高液限土；高速、市政主干道公路；路基；施工工藝

1 引言

高液限粘土在我國分布比較廣泛，主要集中在南方多雨地區(qū)，在高速公路路基施工中也頗為常見但用到市政主干道上還是少見的。但這類土質(zhì)含水率高、塑性指數(shù)大、水穩(wěn)定性差，很容易對路基質(zhì)量造成損害。當前，我國建設(shè)環(huán)境要求不斷提高，同時出于建設(shè)經(jīng)濟性等方面的考慮，對高液限粘土加以利用成為一個必然趨勢。在我國相關(guān)規(guī)范中明確規(guī)定，高液限粘土、紅粘土均不能夠直接用作路基填土，必須對其性質(zhì)加以改良，加強施工工藝控制，減少因高液限土施工處理不當造成的公路病害，大大提升高液限粘土使用率，延長道路的使用壽命。

2 高液限粘土概述

高液限粘土指的是液限含水量超過50%、塑性指數(shù)超過26的土，按照規(guī)定，此種土不得直接用作填土，需加以處理。高液限粘土的顆粒較小，含水率高、滲水慢，若是處在浸水狀態(tài)下，則穩(wěn)定性較差，呈現(xiàn)為流態(tài)；若是土失水，則極易收縮干裂，對此施工過程中難以晾干、壓實，當土處于干燥狀態(tài)存在一定強度，極易壓碎。因為高液限粘土所具有的物理特性，必須注意施工前開展相應的土工試驗，測定含水率、CBR、自由膨脹率以及礦物質(zhì)成分等試驗。根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF10-2006）相關(guān)條例規(guī)定，濕粘土、紅粘土以及中、弱膨脹土直接用作填土，需滿足下述條件：①填料液限處于40～70%范圍內(nèi)，將填料用在上路堤時，最小強度CBR值需超過4，而用在下路堤時，CBR值需超過3；②在碾壓過程中，填料的稠度需處于1.1～1.3范圍內(nèi)；③壓實標準與施工規(guī)范規(guī)定值相比，可下降1～5%，實際數(shù)值應按照具體土質(zhì)情況加以試驗分析，土質(zhì)最大干容重按照濕土法制件；④嚴禁用作路床、零填、挖方0～800mm內(nèi)填料。

3 工程概況

金星路西沿線位于長沙市望城經(jīng)開區(qū)，地形、地質(zhì)復雜，東起郭亮路，終點接黃橋大道，全線共長2.403km，為城市主干線（i級），設(shè)計車速為60km/h。其中高填深挖路基共6處，高填方路基5處，深挖方路基1處。工程開展后，利用土方通過原設(shè)計本樁進行土工試驗，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場實際為高液限土。如果要利用水泥或生石灰等施工材料改良施工工藝，除技術(shù)難度加大外，工程成本也會隨之增加；如果采取換填方式，則會造成新的棄土堆，在提高工程造價的同時也破壞了現(xiàn)場及周邊環(huán)境。經(jīng)過單位內(nèi)各部門及專業(yè)人士共同的研究，決定對本沿線高液限土進行了試驗路段填筑，從而確定最終施工方案，將高液限土應用于金星路西延線中（路面以下大于1.5m）。

4 高液限土在金星路西沿線上的具體應用

4.1 施工前準備

高壓限土在金星路西延線施工前，應將資源配置到位，施工器具例，壓路機、灑水車、旋耕機、推土機、挖掘機等；此外，還需配置完善的高液限土檢測設(shè)備，主要用來檢測高液限土中的液限度、塑性、含水量、成分分析等；在對高液限土進行檢測之前需要按照公路土工試驗規(guī)則模擬出土質(zhì)的各項技術(shù)指標；除此之外，還應準備好粗中顆粒砂土與土壤穩(wěn)定劑。

4.2 施工過程

4.2.1 施工工藝流程

對上一填筑層的高程、平整度、壓實度進行檢測→檢測填料的壓實特性→施工放樣，布設(shè)控制網(wǎng)格→上料→攤鋪整平→碾壓前檢測含水率、寬度、平整→碾壓→檢測壓實度→下一層填筑。

4.2.2 施工工藝要點

為了有效確保路基邊緣的穩(wěn)定性與壓實度，填料實際攤鋪的寬度與原設(shè)計寬度相比每側(cè)應超出0.5m；進行整平時，首先需使路基形成一定的橫坡，從而方便路基排水；碾壓時需依據(jù)“先靜壓、后振動，先慢后快，先壓邊緣、后壓中間”的原則，碾壓過程中靜壓時可將速度調(diào)至4.0km/h，，勻速行駛，振壓時壓路機速度宜控制在2.5～3.0km/h。每遍碾壓時要求錯輪1/3輪寬。

4.2.3 填土碾壓結(jié)果

依據(jù)設(shè)計時的松鋪厚度（30cm）將填料攤鋪整平后進行碾壓，檢測每遍碾壓時的平均沉降與壓實度，直至第8遍碾壓結(jié)束，詳細記錄碾壓遍數(shù)、相關(guān)壓實度、機械組合、沉降等檢測數(shù)據(jù)，表1為填土碾壓結(jié)果匯總詳細情況。

表1 填土碾壓結(jié)果匯總表（松鋪30cm）

依據(jù)表1并結(jié)合碾壓現(xiàn)場實際情況，可以看出，在松鋪厚度30cm的情況下，該高液限土經(jīng)碾壓6遍的壓實指標已滿足90區(qū)壓實度要求，但碾壓8遍仍達不到93區(qū)壓實度要求，因此可廣泛的應用。

4.3 摻砂改良施工工藝

高液限粘土改良常見工藝主要為添加石灰、砂礫以及不同的化學改良劑，同時對路基填筑土開展配比試驗，以分析物理力學性質(zhì)、強度變化規(guī)律，以獲得最佳的配比數(shù)據(jù)，以切實提升高液限粘土強度、壓實度，石灰加固十分常見，根據(jù)相關(guān)研究顯示，高液限粘土內(nèi)摻入4%石灰，則28d強度最大，且通過石灰的摻加能夠顯著改善土pH值，降低或是消除高液限粘土脹縮性，同時該方法使用便利，適用范圍廣，效果顯著。

4.4 施工注意事項

（1）路基挖方施工前，需將排水溝挖好，以降低土體天然含水量，及時排除路基積水，避免其滲入土體。

（2）路基填筑前，做好截水溝，以將流向路堤的地表水截除，注意截水溝需低于原地面50～80cm，確保疏水暢通。填筑土需做到隨挖、隨運、隨壓實，注意路基橫波需放大到5%以上，填筑松鋪的厚度應處于30cm的范圍內(nèi)，每層的壓實厚度需小于20cm，經(jīng)現(xiàn)場檢驗合格，方能夠上土覆蓋，注意避免暴曬開裂與下雨滲透。

（3）填料在滿足施工控制含水量要求后，通過平地機進行整平，并根據(jù)現(xiàn)場試驗所得碾壓參數(shù)加以碾壓，碾壓順序為路堤外緣—中心，從第2遍開始逐遍開展干密度、飽和度檢查，確保壓實質(zhì)量。

（4）高液限粘土最佳填筑施工季節(jié)為旱季，若是必須在雨季施工，則必須加強排水，若是高液限粘土被雨水浸泡或是未能夠及時覆蓋、碾壓，均需要及時廢棄，下層路基需開展復壓；在晴天施工時，下層施工完成后，需及時覆蓋上層土方，防止因為曝曬導致土體水分蒸發(fā)、開裂，已開裂的需翻松碾壓；若是含水量過小，需灑水至最佳含水量然后碾壓。

5 高液限土應用中容易出現(xiàn)的問題以及成因分析

5.1 路基常見問題

高液限粘土在填筑路基時常存在以下問題：①沉降。高液限粘土因為自身特殊的物理性，極易遭受自然環(huán)境影響，施工過程中難以粉碎，且不容易壓實，高液限粘土填筑路基的初期強度高，然而由于交通荷載的影響、大氣水體的侵入，均會破壞路基穩(wěn)定性，若是局部受力大，則會引發(fā)沉降變形，特別是路基壓實不均部位，更易出現(xiàn)沉降。②開裂。此情況主要發(fā)生于路堤邊緣處，因為此處和大氣存在較大的直接接觸面，極易受大氣環(huán)境的影響，若是氣溫較高，則會因為土體失水引發(fā)體積收縮，而雨季時會因為吸水引發(fā)土體膨脹，長期行車碾壓則形成帶狀的薄弱面，干濕交替反復收縮膨脹極易生成縱向開裂。③坍塌。雨水的沖蝕、風化作用，均會導致土體間的連接性能下降，以致于土體結(jié)構(gòu)被破壞，穩(wěn)定性差，長期下去則會導致裂隙變形，最終出現(xiàn)滑坡、坍塌等災害。

5.2 路基病害成因分析

①土質(zhì)特性。高液限粘土膨脹、收縮變形大，且施工難度較大，對于施工工藝、器械的要求十分高，按照現(xiàn)行標準規(guī)定，路基填土液限需小于50%，液限指數(shù)需小于26，此要求對高液限粘土而言難以達到。高液限粘土結(jié)構(gòu)非常復雜，我國的地質(zhì)、地形多變，高液限粘土經(jīng)常和普通的土層夾雜在一起，不同土質(zhì)對路基施工的影響不同，需采取適合的處置方法，確保路基穩(wěn)定。②自然氣候影響。溫度變化、蒸發(fā)、降水、風化等自然作用對路基性能的影響十分大，路基土體含水率隨自然環(huán)境變化而變化，高度、深度較大的路基，填土越高則越易被風化作用影響；降水時因為高液限粘土裂隙多，以致于水分極易侵入，導致土體軟化崩解，出現(xiàn)水分蒸發(fā)、土體開裂的問題，此時裂隙則會繼續(xù)深入發(fā)展，使得路基強度被破壞。③荷載作用力。行車荷載作用力對于路堤的影響十分大，荷載沖擊作用施加的豎向應力會導致路基出現(xiàn)沉降變形，橫向應力會導致路堤路肩位置出現(xiàn)側(cè)向滑移，引發(fā)路肩崩塌。

6 結(jié)束語

高液限粘土作為路基填筑土具有一定的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。本延線實施上述工程處治措施后，可滿足規(guī)范對路基強度及穩(wěn)定性的相關(guān)要求，并且對縮短工期，節(jié)約工程投資，保護國家有限土地資源都具有積極的意義。

［1］周建歧.高液限土路基的填筑與壓實研究［J］.廣西交通科技，2011（4）：63～65.

［2］王孟霞，李偉民.高速公路高液限土改良施工技術(shù)及質(zhì)量控制研究［J］.建材世界，2013，4：15～18.

［3］蘭永紅，劉世平，張俊.高液限粘土的物理力學性能及在工程中的應用［J］.公路交通技術(shù)，2013（3）.

U416.12

A

2095-2066（2016）30-0188-02

2016-10-11

李世慧（1959-），男，高級工程師，本科，主要從事公路橋梁勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理、監(jiān)督等工作。

余志斌（1978-），男，高級工程師，本科、主要從事公路橋梁施工、監(jiān)理等工作。