高液限土對高速公路路基的影響

莫 倩

(廣東核力工程勘察院，廣東 廣州 510800)

高液限土指的是以親水性較強的粘土、非粘土、有機礦物等為主要成分，具有較高液限、塑性指數(shù)，同時存在較大濕漲性的一種土壤，這種土壤在高速公路的建設(shè)過程中難以直接用于路基建設(shè)[1]。因為高液限土在半固體狀態(tài)下強度較高，表面呈現(xiàn)出干硬狀態(tài)，但是高液限土內(nèi)部由于含有較多水分，導致難以被有效破碎、壓實，這就使得高液限土內(nèi)一旦進入大量水分，就會導致其強度出現(xiàn)大幅下降，進而影響到路基的穩(wěn)定性和安全性。如果將高液限土直接用于高速公路路基建設(shè)，在壓路機的瞬時作用下高液限土內(nèi)水分難以全部排出，這就導致針對高液限土的碾壓結(jié)束后會出現(xiàn)嚴重的彈簧現(xiàn)象。隨著外部環(huán)境的改變，高液限土會吸收大量水分進而引起土體發(fā)生膨脹，同時伴隨干密度的下降，繼而嚴重影響路基的穩(wěn)定性。基于此，在使用高液限土作為高速公路路基建設(shè)材料時必須對其進行針對性的處理，才能有效保證高速公路的路基質(zhì)量。

1 高液限土的物理性質(zhì)以及對高速公路路基的影響

通過查閱高速公路相關(guān)的技術(shù)指標并結(jié)合工程實際建設(shè)經(jīng)驗，高液限土一般具有以下幾種特性。一是液限WL大于50，二是塑性指數(shù)大于26，三是土壤內(nèi)粒徑小于0.074 cm的顆粒含量很高[2]。由于高液限土含有豐富的細微顆粒，使得高液限土具有高度的吸水性以及保水性，同時其CBR值較小，高液限土內(nèi)含有較多的天然水，不同地區(qū)高液限土含有的天然水存在一定差異，有資料顯示，高液限土內(nèi)天然含水量最高可以達到44%。此外高液限土的另一個特性就是其偏離最佳含水量可以達到25%。高液限土具有的以上特性使得它在高速公路的建設(shè)過程中難以直接用做路基材料，具體來講，高液限土用于路基建設(shè)的主要問題在于難以有效壓實，為了排出高液限土中的水分，需要較長的晾曬時間，而且具體的施工過程對相關(guān)技術(shù)的要求較高。如果對高液限土不加處理直接用于路基填筑，會導致嚴重的后續(xù)危害。常見問題包括邊坡發(fā)生嚴重坍塌，難以壓實，一級彈簧現(xiàn)象等，這些問題會導致高速公路的穩(wěn)定性和安全性受到影響，進而威脅到汽車的順利通行。針對高液限土的嚴重危害，在使用高液限土進行施工前，要對施工路段的泥土進行采樣分析，在得準確的土性數(shù)據(jù)以后，再開展施工操作。

2 路基建設(shè)過程中合理使用高液限土的技術(shù)規(guī)范

結(jié)合大量實際施工經(jīng)驗以及土工試驗，在高速公路路基建設(shè)過程中使用高液限土需要注意以下幾點，一是保證高液限土中土壤顆粒小于0.074 mm的部分低于土壤總體的70%，且CBR高于2.5，液限則必須在70%以下；由于土顆粒大于0.074 mm的部分如果占到土體的50%以上，其土體性質(zhì)主要由土顆粒的分布以及特性決定，因此在實際操作過程中不必考慮細粒組土的塑性指標，在實際施工過程中一般按照高液限土的要求進行[3]。為了進一步保證高液限土筑基的穩(wěn)定性，一般還要底部填筑50 cm左右的砂墊層或者石渣層。

3 高液限土路基的有效改良以及實際應(yīng)用

3.1 高液限土路基改良的必要性

高速公路由于要穿越地形地質(zhì)存在嚴重差異的廣大地區(qū)，尤其是通過山澗溝壑路段，為了保證路面平整，必須實施高填以及深挖等。在此基礎(chǔ)上建立的路基在長期的使用過程中，隨著車輛負載的影響以及自然環(huán)境的侵蝕，會對路基的結(jié)構(gòu)以及性能產(chǎn)生不同程度的危害，最終導致路基出現(xiàn)沉陷或者開裂等問題。路基的使用狀況受到當?shù)刈匀画h(huán)境以及天氣條件的深刻影響，尤其是南方地區(qū)，由于當?shù)厝杲邓控S沛，使得路基受到的影響更加嚴重?；诖酸槍Ω咚俟返穆坊ㄔO(shè)，必須保證建設(shè)材料達到相關(guān)的技術(shù)標準。尤其是針對存在大面積高液限土的地區(qū)，不能使用CBR值達不到相關(guān)規(guī)定的高液限土作為路基材料，避免高速公路在后續(xù)使用過程中發(fā)生嚴重危害。如果施工路段沒有符合施工標準的路基填料，需要對高液限土進行科學改良，促使高液限土的各項指標發(fā)生改變直到符合高速公路路基建設(shè)標準。這說明在建設(shè)高速公路過程中，路基填料不免遇到需要使用高液限土的情況，此時為了保證路基建設(shè)的安全性和實用性，必須對高液限土進行有效的改良。

3.2 高液限土的具體改良方案

針對高液限土的改良主要目的在于改善土壤性質(zhì)，使其滿足高速公路路基填筑標準。常見的改良措施包括生石灰改良以及水泥改良。在實際應(yīng)用中一般選擇水泥改良這種方法，這一方面是因為高速公路施工沿線一般不存在大量生石灰，而且生石灰的價格比水泥更高。一般情況下高液限土一般位于路基挖方地段，因此針對高液限土的改良需要充分考慮填方地段對土體的具體要求，同時還要考慮高液限土具體挖方段路床對實際壓實程度以及對應(yīng)彎沉的要求。在進行相關(guān)實驗時為了保證滿足實地需要往往選擇路基挖方路段作為實驗場地。此外針對高液限土在路基的含水量存在較大差異，因此為了節(jié)省改良高液限土的成本，往往只對含水量小于24%的高液限土進行處理，將含水量大于24%的剔除，不再使用。

3.3 高液限土路基填筑方法以及需要注意的地方

為了保證高液限土在進行分層填筑時具體的松鋪厚度滿足實際需求，需要在具體施工前根據(jù)實際情況進行準確計算，進而科學確定對應(yīng)區(qū)域所需材料?？梢酝ㄟ^在對應(yīng)的下承層上使用石灰畫出與實際需要相符和格子并進行有序到土，保證對應(yīng)區(qū)域?qū)ν馏w的需要。

在實際施工過程中，由于高液限土的含水量很高，部分高液限土含水量可以高達26%，而且土體中的水分含量存在很大差異?；诖?，為了保證高液限土含水量達到相關(guān)的路基技術(shù)指標，可以將需要施工的高液限土攤平，并晾曬4～6 h，等到水

分蒸發(fā)后再進行壓實操作，這樣可以有效保證路基土質(zhì)達到實際需求。如果難以通過簡單的晾曬有效去除高液限土中的水分，可以進一步借助相關(guān)的工具對泥土進行翻松，這樣就可以加速土壤中水分的蒸發(fā)。

在對達到高速公路路基技術(shù)指標的高液限土進行壓實工作時，為了保證壓實效果達到標準要求，一般將壓實速度控制在2.5km/h以內(nèi)，并采用大振幅緩慢碾壓，從而充分保證路基的壓實度和穩(wěn)定性。

由于高液限土自身含有一定水分，而且其成分具有容易吸水、容易養(yǎng)水的性質(zhì)，因此為了防止路基地下毛細水的上升破壞高液限土的性質(zhì)，需要在實施路基填充前在地面鋪設(shè)50 cm厚的砂墊層或者石墊層以有效隔離水分。進行高液限土的路基填筑施工，一般選擇旱季進行。但是如果是在全年多雨的南方地區(qū)進行施工，就需要在填筑前做好相關(guān)的排水工作。針對對應(yīng)的挖方地段，首先在作業(yè)面兩側(cè)挖出臨時排水溝，排水溝的橫坡度一般保持在3%以上，為了保證排水效果，還需要設(shè)置4%左右的路拱。為了有效預防暴雨，需要設(shè)置臨時急流槽，通過急流槽將積水及時排除，從而避免路基積水對路基的破壞作用。為了有效降低山體土源自身的含水量，可以在施工前沿著開挖邊界挖掘1.5m的土溝，促使山體水源自動流出。

為了保證路基填筑的質(zhì)量，需要嚴密監(jiān)測當?shù)赝临|(zhì)的變化情況，因此要做好土樣的送檢工作，并根據(jù)土樣檢驗結(jié)果及時調(diào)整施工方法，保證路基符合實際需要。

4 高液限土填筑工藝的應(yīng)用前景

高液限土在高速公路路基的應(yīng)用是當前一個較為常見的課題，我國地形地質(zhì)條件具有很大的地區(qū)差異性，不少地區(qū)存在大量的高液限土，在這些地區(qū)建設(shè)高速公路的過程中合理使用高液限土實施路基填筑可以大幅減少路基填料困難的問題，同時就地取材可以有效節(jié)約建設(shè)成本，在實際施工過程中具有高度的經(jīng)濟效益。另一方面采用高液限土進行高速公路路基的填筑，可以打破傳統(tǒng)單一路基技術(shù)指標的質(zhì)量控制模式，通過將“干密度”和“飽和度”等參數(shù)引入，進而為路基施工提供新的標準。

[1]吳 艷.淺談高液限土改良在高速公路施工應(yīng)用中的方案比選[J].中國水運月刊,2016,16(7):217-218.

[2]李建樹.高速公路高液限粘土路基的改良施工技術(shù)[J].華東公路,2015(6):37-38.

[3]郭紹良.高速公路高液限粘土路基改良及施工技術(shù)探討[J].華東公路,2016(1):77-78.