高速公路路基高液限黏土施工改良技術(shù)

汪軍利

摘 要：近年來，高速公路工程建設(shè)在全國(guó)范圍內(nèi)的各省市都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但中國(guó)幅員遼闊，各地都有不同的地質(zhì)情況，不同的地質(zhì)條件下，采取的技術(shù)措施也隨之不同，不同的技術(shù)措施，其在環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量、工效、資源配置等方面的效果都是不同的。如何經(jīng)濟(jì)節(jié)約、保質(zhì)保量、綠色環(huán)保地修建好高速公路是廣大工程人員共同面對(duì)的課題。文章就比較典型的高液限黏土在高速公路路基中的改良方法展開研究，結(jié)合在建國(guó)家高速公路網(wǎng)昆明繞城東南段現(xiàn)場(chǎng)高液限黏土進(jìn)行取樣試驗(yàn)分析，采用不同改良方法對(duì)高液限黏土進(jìn)行改良處理，結(jié)合改良試驗(yàn)結(jié)果淺談高液限黏土改良技術(shù)，對(duì)類似工程提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：高液限黏土；改良；技術(shù)

中圖分類號(hào)：U416 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）09-0058-03

Abstract： In recent years， highway engineering construction in all provinces and cities throughout the country has made considerable progress， but China has a vast territory， so there are different geological conditions everywhere with different geological conditions. Different technical measures have different effects on environmental protection， economy， quality， efficiency， resource allocation and so on. How to build a good highway in an economical， quality and quantity-oriented， green environment-friendly way is a common task faced by the majority of engineers. In this paper， the improvement method of high liquid limit clay in expressway subgrade is studied， and the sampling test of high liquid limit clay in the southeast section of Kunming City around the city of the national highway network is carried out. Using different improvement methods to improve the high liquid limit clay， and based on the results of the improvement test， it discusses the high liquid limit clay improvement technology， in order to provide reference for similar projects.

Keywords： high liquid limit clay； improvement； technology

1 概述

按《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006）要求，2mm黏土粗粒組含量≤25%，液限大于50%，塑限指數(shù)大于26即為高液限黏土。液限大于50%，塑限指數(shù)大于26的細(xì)粒土，不得直接用于填筑路堤調(diào)料；需要使用時(shí)，必須采取技術(shù)措施進(jìn)行處理，經(jīng)檢驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)要求后方可使用。昆明繞城高速東南段A1-1工區(qū)存在大量高液限黏土棄方，若能科學(xué)處理，充分改良利用，對(duì)節(jié)約施工成本、控制施工質(zhì)量有較大意義。

2 工程概況

昆明繞城高速東南段A1-1工區(qū)地處昆明市官渡區(qū)與嵩明縣交界處，工程起點(diǎn)與在建的小龍高速公路相接，之后路線由西北向東南丘陵區(qū)布線，止于青年水庫(kù)以東，路線全長(zhǎng)9.5km。其中K1+600～K5+682.96里程段設(shè)計(jì)土方工程量約為：挖土方31.3萬(wàn)m3、利用土方23.6萬(wàn)m3。

經(jīng)對(duì)各挖方段、不同深度取樣分析，采用土標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為：液限50.4%～78.7%，塑限指數(shù)23.4～40.9。試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1。

3 高液限土的工程特性

土的強(qiáng)度由粘聚力和土顆粒間的摩擦力兩部分組成。高液限土粒徑小，毛細(xì)水上升高度大，但速度較慢。土中含有的礦物成分帶有較多的負(fù)電荷，親水性強(qiáng)，造成土粒結(jié)合水膜厚度較大，導(dǎo)致土顆粒間的摩擦力較小。所以高液限土的強(qiáng)度主要取決于土的粘聚力。試驗(yàn)表明，高液限土處于干燥狀態(tài)時(shí)稍微具有粘結(jié)力，但容易被壓碎；處于浸水狀態(tài)時(shí)，則容易形成流體狀態(tài)，整體穩(wěn)定性差。

高液限土的土質(zhì)力學(xué)特性表現(xiàn)在工程上就是：透水性差，毛細(xì)現(xiàn)象顯著，親水性強(qiáng)，浸水后能較長(zhǎng)時(shí)間保持水分，孔隙率大，干密度小，干時(shí)堅(jiān)硬不易挖掘、不易壓實(shí)。因此，壓實(shí)干密度越大，其遇水膨脹率也越大，變形大。在干燥狀態(tài)下強(qiáng)度較高，一旦遇水迅速軟化，強(qiáng)度急劇降低?？傮w表現(xiàn)為水穩(wěn)性差。

4 高液限土直接回填的常見病害

（1）天然含水量過大，難以碾壓達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度，如果壓實(shí)功過大會(huì)導(dǎo)致土體內(nèi)部產(chǎn)生剪切破壞。

（2）雨季施工，如排水不及時(shí)，易造成車轍、彈簧翻漿，邊坡坍塌等不良病害。

（3）干縮性大，失水后易造成表面開裂，降低了路基整體強(qiáng)度。

（4）若施工處理不當(dāng)，壓實(shí)后路基即處于不穩(wěn)定狀態(tài)，吸水后路基發(fā)生膨脹，含水量升高，強(qiáng)度降低，在活載和路堤自重作用下，路堤易發(fā)生不均勻沉降、橫向位移等災(zāi)害，導(dǎo)致路面開裂。

5 常用高液限土改良方法

5.1 摻拌石灰法

將生石灰粉與土方按一定比例拌合，通過石灰調(diào)節(jié)土方含水率及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式，達(dá)到改良目的。

試驗(yàn)分別按4%、6%、8%三個(gè)石灰粉質(zhì)量摻配比例的改良土進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表內(nèi)數(shù)據(jù)可知：摻拌石灰法對(duì)高液限黏土的液限、塑性指數(shù)有明顯降低作用，對(duì)土最大干密度有所提高，對(duì)土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度有顯著提高。

5.2 摻拌水泥法

將水泥與土方按一定比例拌合，通過水泥調(diào)節(jié)土方含水率及內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式，達(dá)到改良目的。

分別對(duì)4%、6%、8%等三個(gè)質(zhì)量摻配比例摻加PC·32.5水泥對(duì)土方改良后的試件進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

由表內(nèi)數(shù)據(jù)可知：摻拌水泥法對(duì)高液限黏土的液限、塑性指數(shù)有明顯降低作用，對(duì)土最大干密度有所提高，對(duì)土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度有顯著提高。

5.3 摻拌碎石法

將碎石與挖土按一定比例拌合，通過碎石調(diào)節(jié)土方內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式，達(dá)到改良目的。

試驗(yàn)分別按40%、50%、60%碎石質(zhì)量摻配比例進(jìn)行土標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)、土CBR貫入試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表內(nèi)數(shù)據(jù)可知：摻拌碎石法對(duì)高液限黏土的最大干密度有顯著提高，對(duì)土CBR有顯著提高。

6 各種改良方法優(yōu)缺點(diǎn)分析

6.1 摻拌石灰法

6.1.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）由于石灰與土顆粒粘聚作用，使改良土具有較好的板結(jié)效果，且生石灰與水的作用對(duì)較少高液限黏土的含水率有積極作用，降低土體液限、塑限指數(shù)，處理效果較好。

（2）改良土充分利用棄方，減少棄土方量，能減小棄土場(chǎng)面積，保護(hù)環(huán)境。

6.1.2 缺點(diǎn)

（1）改良需要大量生石灰，目前由于市場(chǎng)石灰供應(yīng)量較小，容易造成供應(yīng)不足的情況。

（2）若采用廠拌將產(chǎn)生拌和站用地及建設(shè)費(fèi)用，成本較高；若采用路拌不易攪拌均勻，影響路基施工質(zhì)量。

（3）石灰成本高，改良費(fèi)用較高。

6.2 摻拌水泥法

6.2.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）由于水泥與土顆粒粘聚作用，使改良土具有較好的板結(jié)效果，且水泥與水的作用對(duì)較少高液限黏土的含水率有積極作用，降低土體液限、塑限指數(shù)，處理效果較好。

（2）改良土充分利用棄方，減少棄土方量，能減小棄土場(chǎng)面積，保護(hù)環(huán)境。

6.2.2 缺點(diǎn)

（1）水泥改良使路基偏剛性，但由于水泥摻量有限，導(dǎo)致路基容易開裂，影響路基整體承載力。若有地表水下滲，容易導(dǎo)致路基膨脹、變形、翻漿等病害。

（2）若采用廠拌將產(chǎn)生拌和站用地及建設(shè)費(fèi)用，成本較高；若采用路拌不易攪拌均勻，影響路基施工質(zhì)量。

（3）水泥初凝時(shí)間短，拌和完成的填料需要及時(shí)鋪筑施工，對(duì)工序銜接要求高，不利于雨季施工。

（4）水泥成本高，改良費(fèi)用較高。

6.3 摻拌碎石法

6.3.1 優(yōu)點(diǎn)

（1）通過摻拌碎石改變土的內(nèi)部受力構(gòu)架，提高土的承載力，施工簡(jiǎn)單易行，施工質(zhì)量容易控制。

（2）良土充分利用棄方，減少棄土方量，能減小棄土場(chǎng)面積，保護(hù)環(huán)境。

6.3.2 缺點(diǎn)

摻拌碎石是通過碎石在土體內(nèi)的骨架作用，改變土的內(nèi)摩擦角達(dá)到改變土的物理特性，所以摻拌碎石沒有改變土作為高液限黏土的本質(zhì)，含水率對(duì)改良土影響仍然明顯，造成雨季施工不便。

7 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)高液限黏土采用摻拌石灰法、摻拌水泥法、摻拌碎石法進(jìn)行改良的試驗(yàn)分析，總結(jié)出各方法的改良效果及優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)際施工過程中，各工程項(xiàng)目情況會(huì)有所不同，應(yīng)該結(jié)合自身工程實(shí)際情況，采用恰當(dāng)施工工藝、工法，做到科學(xué)施工、因地制宜。

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