高液限土路基施工技術.

1、根據(jù)公路工程試驗規(guī)程 (JTJ051 93) 有關土的工程分類可 知：高液限土是一種細粒土， 同時具備 2個分類特性： (1) 小于 0.074 mm的顆粒含量大于50% ;液限大于50%以上。高液限土的工 程特性表現(xiàn)為：透水性較差，干時堅硬不易挖掘，不易壓實，并且有 較大的可塑性、黏結性和膨脹性，毛細現(xiàn)象也很明顯，浸水后能較長 時間保持水分，因而承載力較小，穩(wěn)定性較差，若將其直接用于填筑 路堤，會產生路基填土難以壓實、 翻漿、邊坡坍塌等一系列不良病害， 因此難以滿足公路工程的需要。公路路基施工技術規(guī)范 (JTJ093-95) 規(guī)定：液限大于 50% 、 塑性指數(shù)大于 26 的土，以及含水率超

2、過規(guī)定的土，不得直接作為路 基填料，需要用時，必須采取滿足設計要求的技術措施，經檢驗合格 后方可使用。但規(guī)范對于高液限土應采取何種技術措施并未給予說 明。高液限土工程性質分析與應用技術探討吳靚(福建省交通建設工程監(jiān)理咨詢公司，福州350004)摘 要 結合工程實例，分析了高液限土的物理特性，介紹了該類土的常見病 害與治理措施，并通過工程實踐，提出了該類土合理利用高液限土的 技術措施與施工現(xiàn)場管理辦法。關鍵詞 高液限土 工程性質 病害 治理措施1 引言我國地域遼闊，地質、地形條件復雜，高液限土分布很廣泛，尤其是在廣西等南方多雨地區(qū)更為多見，這種土液限高（ Wl> 50）、 塑性指數(shù)大（Ip

3、> 26）、漲縮性明顯，在干燥狀態(tài)下強度較高，一旦 遇水則迅速軟化，線性膨脹率迅速上升，強度急劇降低，水穩(wěn)定性極 差?，F(xiàn)行公路路基設計規(guī)范和公路路基施工技術規(guī)范規(guī)定液 限Wl > 50,塑性指數(shù)I p > 26的細粒土，不能直接作為路堤填料。 在高速公路建設中不可避免的會大量遇到高液限土利用和治理等方 面的問題，若處治措施不當，勢必會留下隱患，日后不可避免地出現(xiàn) 一些病害；而若將高液限土作為棄方處理， 又會大幅度增加工程造價， 破壞生態(tài)環(huán)境。從國內研究現(xiàn)狀看，對高液限土的工程應用研究已經取得了許多 有益的成果， 為類似工程施工提供了參考， 但不同地區(qū)的高液限土的 工程性質有所

4、差別， 不能完全照搬已有經驗。 世界銀行貸款項目重慶 至湛江國道主干線廣西河池 （水任）至南寧高速公路起點位于河池 （水 任）的長好村東側，終于南寧市東郊三岸互通立交 , 全長 236.673km， 該項目沿線土方多為高液限土， 在工程施工期間業(yè)主把該類土的合理 利用列入了項目的質量控制重點， 因此高液限土的處治成了施工中的 一個重要課題，引起了建設者們的高度重視。2 高液限土的工程特性高液限土粒徑小， 毛細水上升高度大，但速度較慢，土中含有的 礦物成分帶有較多的負電荷， 親水性強，造成土粒結合水膜厚度較大， 而滲透系數(shù)較低。這表明高液限土中的水分在正常情況下不易溢出， 且不容易壓實。當土體失

5、水時，土體收縮開裂，其開裂程度隨粘粒含 量的增加而加大，體現(xiàn)出高液限土的收縮特性。土的強度由粘聚力和土顆粒間的摩擦力兩部分組成。高液限土的強度主要取決于土的粘聚力，試驗表明，高液限土處于干燥狀態(tài)時稍 微具有粘結力，但容易被壓碎；處于浸水狀態(tài)時，則容易形成流體狀 態(tài)，整體穩(wěn)定性差。高液限土的土質力學特性表現(xiàn)在工程上就是：透 水性差，毛細現(xiàn)象顯著，親水性強，浸水后能較長時間保持水分，孔 隙率大，干密度小，干時堅硬不易挖掘、不易壓實。因此，壓實干密 度越大，其遇水膨脹率也越大，變形大，脫水后干縮率低，變形小。 這類土天然含水量往往是最佳含水量的 1. 5倍，其稠度往往也在1. 0-1.1之間，不晾曬

6、很難壓實。3高液限土填筑路基的常見問題(1 )天然含水量過大，難以碾壓達到規(guī)定的壓實度，如果壓實功過 大會導致土體內部產生剪切破壞。(2 )雨季施工，如排水不及時，易造成車轍、彈簧翻漿，邊坡坍塌 等不良病害。(3 )干縮性大，太陽爆曬易造成表面開裂，裂縫寬最大超過2cm降低了路基整體強度。(4)若施工處理不當，壓實后路基即處于不穩(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、橫向位移等災害，導致路面開裂。4高液限土常見的處治措施高液限土利用可通過改良土的工程性質， 將不良的材料變成技術 上可行經濟上合理的路基填筑材料，以滿足路基路面設計對路

7、基強度 和穩(wěn)定性的要求。常見的處治措施有：(1 )摻石灰、水泥處治；(2) 摻砂石、工業(yè)廢渣等材料處治；(3 )化學處理辦法；(4 )改善施工工 藝及包心處治。處治措施的技術經濟比較見表1。表1處治措施的技術經濟比較處治措施優(yōu)點缺點摻石灰、水泥處治處治效果好、路基強度高、穩(wěn)定性好拌和困難，難以均勻，成本較高摻砂石、工業(yè)廢渣等材料處處治方案較好，工期比包心處治短施工工藝比較復雜，拌合難以均勻，工效低，成本治較高化學處理辦法處治較徹底，路基強度高、穩(wěn)定性好施工工藝復雜，成本較高改善施工工藝及包心處治經濟、環(huán)保、處治效果較好，具有推廣價 值工期較長，受氣侯制約大，晾曬難度大5工程實踐5.1工程概況廣

8、西河池（水任）至南寧高速公路某路段，分布有高液限亞粘土 和粉土，這類土一般表面有不超過 5m的土質較好的覆蓋層，這類土 的工程適宜性即填筑路基的適宜程度， 必須通過試驗，測定各項物理 力學技術指標，分析其工程性質，確定影響壓實度及路基穩(wěn)定的各種 因素，確定較有效的施工工藝及措施。部分試驗結果如表2所示。表2高液限土物理指標樁號土樣名稱天然含水量（%天然稠度液塑限試驗擊實試驗篩分通過率/%液限%塑限%塑指最佳含水量%最大干密宀3度 g/cm2(mm)0.074(mm)K*+230MH30.60.9982.330.052.328.11.62193.119.0K*+710MH28.41.2356.7

9、33.723.022.41.60293.110.6K*+120CH23.81.61676.043.832.320.91.68080.435.7K*+195CH20.81.20257.727.030.718.21.67290.18.5試驗結果表明：土的液限、塑性指數(shù)、含水量檢測值很高，該土有類似膨脹土的性質，飽水后強度明顯降低，易造成路基失穩(wěn)，爆曬 后則開裂而且裂縫隨爆曬時間的延長而加大，直接影響路基整體強 度。5.2高液限土填筑路基的主要技術措施5.2.1基底處理在受水浸泡或有地下水影響的部位，不能直接用這類土作路堤填 料.因為高液限土長期受水浸泡，土體處于飽和含水狀態(tài)，就會產生膨 脹變軟失去

10、穩(wěn)定，喪失承載能力。在路基填筑前，應認真做好基底水 位情況調查，當基底較潮濕時，可換填 30-50cm厚的透水性材料，并 鋪設一層土工布，填土高度大于 6m時，宜鋪設土工格柵加強基底坡 腳部位。522 土的壓實土的相對含水狀態(tài)用稠度表示，測定土樣的含水量和液、塑限指標獲得土樣的稠度指標。土樣的可壓實性與稠度的關系詳見表3表3可壓實性與稠度的關系稠度<0.80.81.051.051.151.151.301.301.70分散壓實性不可分散晾曬可分散可輕型壓實可濕法重型壓實可干法重型壓實一般不可分散的土不能直接使用，必須摻入穩(wěn)定材料（如石灰） 后方可使用，晾曬可分散的土，不能直接碾壓，土的稠度

11、越小，分散 越困難，當土膨脹性較大時，應降低稠度至1.15-1.30后方可采用重 型壓實。土的碾壓使土中的空氣率逐漸減少而達到密實，但是過碾會使土 中孔隙空氣不能及時排出，空氣受到壓縮，使土中的內壓應力增加導 致產生裂縫，破壞了土體的結構，出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。高液限土的結 構性強，強度不高且有明顯的各向異性，要有效壓實，提高壓實均勻 性，必須破壞土團結構，這就要求壓實設備與路基之間有較大的接觸 力，采用大噸位振動壓路機才能達到壓實要求，但是這類土強度低， 壓縮性高，大噸位壓路機碾壓很容易出現(xiàn)“彈簧”。采用重型凸塊式 振動壓路機振動壓實，可解決上述矛盾，凸塊面積小，接觸應力大大 增加，凸塊與土基咬

12、合，不會發(fā)生“彈簧”現(xiàn)象，靜壓后凸塊式振動 壓路機振動壓實較少遍數(shù)即可達到壓實要求，由于土團結構完全被破 壞，壓實度均勻性大大提高。土的稠度達到1.1以上確實有困難時，可在稠度為1.01-1.1范圍內壓實。靜壓后，不需要弱振，既可用凸塊 式振動壓路機振動壓實，凸塊式振動壓路機振動壓實遍數(shù)為4-6遍,壓實度一般可達到輕型壓實標準。另一種辦法是將壓實層減薄，如每層壓實厚度15-20cm,這也有利于對高含水量土的翻曬和碾壓，壓實機具以輪胎壓路機效果最好， 每5層頂再采用重型凸塊式振動壓路機振動壓實。5.2.3防止路基開裂路基施工時，各道工序包括運輸、攤鋪、壓實等必須緊密銜接， 連續(xù)作業(yè)，分段完成，可

13、考慮在每天的上午上土，下午攤鋪翻曬，夜 間碾壓。碾壓完成后立即進行驗收，符合要求后及時上土覆蓋。有試 驗數(shù)據(jù)表明：路基碾壓完成后，工作面爆曬超過4h，已開始有細小裂 紋，爆曬超過6h，開裂裂縫延長，縫寬變大。長度超過 6m寬度超 過5mm勺裂縫，對路基的強度和穩(wěn)定性有較大影響， 特別是縱向裂縫 危害更大。5.2.4 路床填料要求 路床直接承受汽車荷載的影響，應采用低壓縮性填料，對高液限土路段的挖方路床必須換填處理，換填厚度為 80cm對路床80cm采 用土質均勻、密實、強度高的合格土填筑，能起到覆蓋、封閉作用， 對路基的穩(wěn)定起到了積極作用。5.2.5 現(xiàn)場施工管理施工時， 要找出施工機械的最好

14、組合， 確保填料的挖運、 攤鋪、 碾壓等工序連續(xù)順暢，做到碾壓成型一層，檢測一層，有條件的可以 實行承包人自檢和監(jiān)理抽檢同時進行，合格后立即轉入下道工序施 工，這樣即保證了檢測頻率，又為工程施工節(jié)省了時間。填土不得長時間堆放，稠度符合要求后應及時碾壓，如果攤鋪后 24h 內還不能壓實時，宜先靜壓，以防雨淋。施工中應保持路基面有 3%以上的排水橫坡，以利排水。挖方路段施工時，必須先開挖作業(yè)面 兩側臨時排水溝， 設置排水坡度， 這樣即起排水作用又可有效果降低 水位。施工時還應配備充足的防雨布，以便下雨時覆蓋路基，避免被 雨水浸泡。6 結語（1）高液限土通常存在最佳含水量，在同一含水量下?lián)魧嵐ν瑥姸?/p>

15、 不成正比，即擊實功大，強度未必高，要想提高土的穩(wěn)定強度可從擊 實功和含水量上進一步研究，即研究其最佳壓實狀態(tài)。（2）高液限土存在著一種最佳狀態(tài)：土的顆粒排列最優(yōu)，含水量最 優(yōu)，穩(wěn)定強度最大，膨脹量最小?；谝陨显恚梢酝ㄟ^室內試驗 確定，并用以指導現(xiàn)場施工。（3）施工時應對高液限土做好詳細調查，盲目廢棄既浪費資源、污 染環(huán)境又增加了投資，應在權衡利弊后再對該土做出利用或廢棄。參考文獻1 沙慶林. 公路壓實與壓實標準 .北京:人民交通出版社 ,19992 高向杰等.高液限土在填方中的利用與含水量控制 .山西建筑， 2007. （1）3 左劼 . 高液限土在路基工程中的應用 . 公路與汽運，

16、2008. （7）4 周建歧. 高液限土路基的填筑與壓實研究 . 廣西交通科技， 2001. （ 4）5 廣西壯族自治區(qū)交通科學研究所 . 水南公路路基設計與施工技術規(guī)范研究與 應用指南高液限土路基填筑技術總結 陳 忠 潮 （福建省交通規(guī)劃設計院，福州 350004 ）摘 要 使用高液限土用于 90 區(qū)路基填筑，必須通過嚴格的施工工 藝控制，切實把握壓實度和飽和度雙控檢測指標； 同時加強施工全過 程的監(jiān)督和監(jiān)理，路基施工質量是能夠達到 公路路基施工技術規(guī)范 要求。關鍵詞 高液限土 路基填筑 施工工藝1 前言高液限土由于液限高，塑性指數(shù)大，脹縮性明顯，在干燥狀態(tài) 下強度較高，一旦遇水迅即軟化，

17、線膨脹率迅速上升， 強度急劇降低， 水穩(wěn)性極差；因此，公路路基施工技術規(guī)范 JTJ 033-95 明確規(guī) 定，高液限土不能直接做為路基填筑的材料，若需要應用時，必須采 取滿足設計要求的技術措施 固化材料改良或者換填， 但工程費用增 加幅度較大。京福高速公路三明路段在施工過程中，局部路段遇到了大量高 液限土，為了有效降低工程建設成本和推進工程施工進度， 三明高速 公路有限責任公司和交通部公路科學研究所合作， 開展了高液限土路 基施工填筑的技術研究， 以便確定高液限土用于高速公路的路基填筑 范圍，以及摸索總結最佳的施工工藝和可行的質量控制標準， 使現(xiàn)有 的高液限土填筑路基達到最佳的穩(wěn)定狀態(tài)。2、

18、室內試驗研究高速公路對一般填筑路基的要求是具有較高的強度和穩(wěn)定性， 檢 測是否合格的唯一指標是路基的壓實度。 使用高液限土填筑路基， 則 需同時強調壓實度、 飽和度雙控指標滿足規(guī)定要求。 室內試驗的目的， 就是研究土的含水量、擊實功、壓實度、飽和度、強度之間的相互關 系，為后續(xù)工程試驗路與工程施工提供必要的技術依據(jù)。室內試驗針對不同的兩個施工合同段進行了平行試驗，采集的土樣編號分別為A、B, 土樣的基本土的基本物理力學指標見表 1KKlfll1.渤前彳F 41 |i章a密事.Hk>聲申.鹿flkilS叫丄施1>!* 1H 31UT21im表1 土的基本物理力學指標通過室內試驗分析，

19、認為上述兩類高液限土用于路基填筑， 其理 想含水量范圍應為25%32%，在此范圍內高液限土經泡水后的 CB R值最高，膨脹量較小，水穩(wěn)定性較好，飽和度較高，不泡水后的CBR值也較高。采用 重型壓路機或沖擊壓路機碾壓路基，適當增加 碾壓遍數(shù)后，路基壓實度能夠達到較高的水平。研究結論：若能夠有效、合理地控制施工工藝，兩類高液限土 的強度可以滿足路基90區(qū)的填筑要求。3試驗路研究修筑試驗路的目的是在室內試驗分析結果的基礎上， 根據(jù)現(xiàn)場的 施工條件，通過調整含水量、壓路機噸位、碾壓遍數(shù)、松鋪厚度等指 標來尋求最佳施工工藝與可行的質量控制標準。試驗路同樣選擇在室 內試驗取樣時的兩個不同的施工合同段。研究

20、結論：在相同的碾壓遍數(shù)下，隨著含水量的增加，壓實度 迅速降低， 飽和度略有升高； 含水量的大小對路基的碾壓質量起著至 關重要的作用， 理想的含水量范圍應控制在 25%32% 之間，在過高 的含水量下進行碾壓， 是不可能達到較高的壓實度； 同時過高的含水 量，在碾壓過程中會出現(xiàn)粘輪和起皮現(xiàn)象；若含水量合適，碾壓完成 之后的路基表面平潔、光滑，表觀感覺良好。填料的攤鋪厚度宜在 20cm 左右，過厚的填土不利于翻松和晾 曬，在攤鋪過程中應使路基保持 24 左右的路拱坡度，以利于下雨 時路基的排水。 在晾曬過程中， 推薦以平地機斜向翻松或其它有效的 翻松辦法。碾壓遍數(shù)以 1012 遍左右為宜， 行駛速

21、度應為 24km/h ，先穩(wěn) 壓 2 遍后采用強振檔碾壓。4 施工工藝控制施工前的準備：首先應熟悉料場的地形地貌，進行必要的土工 試驗，了解土樣的物理力學指標，尤其是料場的天然含水量；當料場 的天然含水量不滿足要求時， 可以考慮必要的措施予以翻松、 晾曬或 摻水悶料。其次是配備數(shù)量相當?shù)倪\輸車輛、推土機、平地機、挖掘 機、壓路機（最大激振力 25t 以上）等施工機械設備。含水量控制： 填筑路基合適的天然含水量應在 25%32% 之間（稠度 1.001.30 ）。含水量檢測點布設范圍，每 2000m2 不少于 4 個，取樣時應有代表性，每個檢測點的土樣重量不少于 100g 。松鋪厚度控制：填料土

22、經翻松運至路基現(xiàn)場后進行攤鋪，經推 土機初平、平地機精平后，每層的松鋪厚度宜為 20cm 左右，當料場 土樣的含水量較低時（稠度 1.151.30 ），可適當將松鋪厚度增加至 25cm 左右，但不得超過 30cm ；同一土層的填料含水量相差不宜超 過 3 個百分點，不同性質的土應分層攤鋪。路拱坡度控制： 應在 2%4% 之間，并應保證路拱縱、 橫方向的平整 度。碾壓工藝控制： 碾壓路線應從路緣向路基中心逐步碾壓， 壓路機 錯位時的橫向重疊寬度不得小于 40cm ，縱向接頭重疊長度不得小于 150cm 。碾壓時，先靜碾 12 遍，然后再振動碾壓，最大激振力 25t （靜載 12t ）；碾壓遍數(shù)一

23、般為 1012 遍，當稠度偏高、含水量偏低 時（稠度1.151.30 ），建議采用最大激振力40t （靜載18t）的壓 路機，適當增加碾壓遍數(shù)， 并視具體情況在路基表面出現(xiàn)軟彈、剪切 破壞之前中止碾壓。碾壓區(qū)范圍內應達到無漏壓、無死角，保證碾壓 均勻；同時強調連續(xù)施工的必要性，在壓完一層經檢測合格后，必須 馬上進行下一層的攤鋪，以防本層土被曬干后開裂。碾壓速度控制：壓路機在碾壓過程中，行駛速度應控制在 3km/h 左右。變形觀測：對于路基填筑高度大于 6m 的路段，需要預先埋設 必要的沉降觀測板，進行路基沉降變形觀測。排水、防護：及時疏通路基邊溝排水和采取必要的路基防護輔 助措施，一方面防止路

24、基被雨水浸泡， 另一方面防止路基施工完成后， 遭暴曬而產生干裂。5 施工質量控制加強施工過程的監(jiān)理與記錄，對松鋪厚度、填料的稠度、壓路 機噸位、碾壓遍數(shù)、行駛速度等均應進行詳細記錄。質量檢測主要檢 查施工過程記錄的完整性， 以及壓實度、 飽和度雙指標是否滿足規(guī)定 要求等進行控制。 壓實度和飽和度的抽檢頻率按 公路路基施工技術 規(guī)范的相關規(guī)定執(zhí)行，每 2000m2 檢測 8 個點，不足 200m2 至少 檢測 2 個點，且只要符合下面規(guī)定中的其中一條， 則認為路基壓實合 格，否則應予以重壓。(1 )當1.00 w稠度Wcc 1.15之間時，每點的壓實度 Kh (重型 標準)> 86%、飽和

25、度Sr > 85%。(2)當1.15<稠度Wcw 1.30之間時，每點的壓實度 Kh (重型標準)> 88% 飽和度Sr > 80%6 結束語使用高液限土用于 90 區(qū)路基填筑， 必須通過嚴格的施工工藝控 制，把握壓實度和飽和度雙控檢測指標， 同時加強施工全過程的監(jiān)督 和監(jiān)理，路基施工質量是能夠達到要求。京福高速公路三明路段，部 分使用了高液限土填筑路基， 不但消化了大量棄方， 保護了周圍環(huán)境， 而且有效控制了工程建設成本，達到了雙贏的目的；該工程自 2004 年 12 月 20 日竣工通車至今，路基穩(wěn)定，使用情況良好，所應用的 高液限土路基填筑技術， 為今后山區(qū)高速公路類似工程的設計、 施工， 都積累了寶貴的、可借鑒的實踐經驗。參考文獻1 黃厚慶 .高液限土在路堤工程中的應用研究 . 中南公路工程 ,2001(4)2 公路路基施工技術規(guī)范( JTJ033-95 ) .人民交通出版社 1995公路工程試驗規(guī)程( JTJ051-93 ).人民交通出版社 1993 接作為路基填料，需要 用時， 必須采取滿足設計要求的技術措施， 經檢驗合格后方可使用。 但規(guī)范對于高液限土應 采取