公路高液限土与红粘土路用性能的试验研究

谢红梅

摘要：近年来，我国交通行业已经步入了飞速发展的时期，一条条公路如雨后春笋般应运而生，公路对当地经济发展以及地区之间的经济交流具有深远的意义，因此必须保证公路的施工质量安全，以提高公路的使用性能。在公路路基施工中，高液限土和红粘土都是在路基填筑中常见的一种特殊土类，由于两者含水量高、粒度小、难压实，如果作为路垫土可能会引起形变和裂缝，非常不利于公路路基的强度和稳定性。那么高液限土和红粘土是否可以作为公路路基填料一直以来都是广大公路施工企业和科技人员争议的问题。

关键词：公路路基 高液限土 红粘土 路用性能试验

0 引言

在公路路基填料施工中，由于高液限土含水量高、塑性指数大、成型困难，其压实度难以达到工程设计与质量要求。但是在土源比较简单的情况下，又不得不用这种土进行路基的填料，为了降低成本，确保质量，提高公路路基的强度与稳定性，本文对公路高液限土与红粘土路用性能进行了试验，研究表明经过改性过后的高液限土与红粘土膨胀性显著减弱，液限与塑造指数降低，可以作为公路路基填料，从而确保了公路路基的稳定性与安全性，延长了公路使用寿命，提高了使用性能。

1 公路高液限土的特性与室内试验数据分析

1.1 高液限土的特性与定义 按照公路施工标准与工程现场实际地质条件，对某高速公路A标段与B标段处取得土场土样，并对其含水量、比重、密度、膨胀率、颗粒以及液限与塑性指数等进行了室内试验。根据试验规程可知，往往液限大于50%、颗粒小于0.074mm且含量大于或等于总质量50%特性的土才能称为高液限土。根据表1试验结果表明，两处填土膨胀率分为别26%和21%，属于非膨胀土。根据高液限土塑性分类可知，A和B处土样都属于高液限粉土，其中B处土样液限大于55%，可以判断为红粘土。

1.2 室内试验数据分析 对于公路路基强度与稳定性而言，其指标主要包括不同土质类别以及土的状态决定，主要由含水量和密实度等，土的密实度实质就是压实度。通过对土的状态指标压实度进行控制，而路面材料承载值CBR是土的性质指标，取决于土的压实度与含水量，因此在公路路基施工中，通过对土含水量和压实度的调整，促进CBR的提升直至满足设计和质量要求，从而满足土基强度的标准。那么对路基填筑标准应该综合考虑土基的强度与压实度。

1.2.1 土的压实特性 本实验主要通过重型击实试验，对98击条件下土的干密度设定为最大干密度，重型击实试验结果如表2所示。根据表2，A、B处土样最大干密度为1.70、1.69g/cm-3，最优含水量为20.0%和19.8%。对其含水量和干密度进行曲线分析，最终可以发现曲线比较平缓，最优含水量较高，这就表明土样压实度可以在一个相对宽的含水量范围内达到要求，提高施工含水量控制水平。

1.2.2 土的力学特性 以最优含水量作为制作试件，然后对A/B两处土样进行了承载值CBR试验，接着结合路基设计规范中路基填料最小强度要求，对路面CBR进行了分析。从相关试验来看，两处土样CBR值都满足了上下路堤、下路床最小强度的要求。但是A处土样无法满足上路床以及挖方路基填料上部的最小强度与稳定性要求，需要对其进行改性方可使用。

2 石灰改性高液限土室内试验研究

在对石灰改性高液限土试验之前，需要确定石灰掺和为8%。试验结束后对改性后的A、B土样进行各项物理指标的测定，测试结果如表3所示。A、B两处土样最大干密度比改性前降低了4%，分别为1.64和1.62g/cm-3；最优含水量比改性前提高了9%和17%，改性后分别为21.8%、23.2%。

同样以改性后土样最优含水量作为制作试件，对A、B两处土样进行承载值CBR试验，其试验结果如表4所示。

对表3和表4进行分析，可以发现两处土样改性后其液限塑性指数、承载比、含水量、压实度都有明显的变化。改性后A、B两处土样的液限塑性指数大大下降，塑性指数分别降低27%和76%，液限降低8%和24%；改性后承载值大大提高，分别提高了11.98倍和3.51倍，满足公路路基最小强度与稳定性标准。随着时间的推移，路基必然会吸水，土体膨胀，降低压实度，降低路基强度和稳定性，甚至不能达到路基强度最小要求。那么在同样压实度条件下，对两个含水量不同的土样进行分析，可以发现对含水量高的土样进行压实，相对含水量低的土样而言，其获得的CBR值更高、更稳定，从而具有较好的水稳定性，提高了路基强度和长期可靠性。对于B处红粘土路基施工碾压的含水量，必须在保证压实度的前提下，大于最优含水量最佳。经过对石灰改性后两处土样进行测定分析，可以发现石灰对高液限土工程特性具有较好的改良作用，在含水量规定范围内降低有利于土的压实，石灰与土中的水进行水化或者碳化反应生成的物体，对土样强度和稳定性的提高具有积极的促进作用。随着时间的推移，石灰土的强度和性能还将不断改善，有利于路基的长期稳定性，延长了公路使用寿命，提高了路面使用性能。

3 试验结果的归纳与总结

在相关技术规范中提出，液限大于50%、塑性指数在26%以上以及含水量超过规定的土不能直接作为路基填料。但是部分科技人员认为这条规定并没有考虑到土颗粒特性对土质的影响。对某工程取土样分析，其液限高达80%，塑性指数51%，但是该土样属于粘土质砂，在控制含水量和压实度的前提下，并采取合适的排水措施，该类土样同样可以作为公路路基填料。在公路实际施工中，针对高液限土地区路基，都根据工程的实际情况对其进行了各种处理措施。如对于液限高于70%的土，必须采取换土方法；液限在70%以下的，可以通过翻晒、碾压、排水等综合处理加以利用。通过对公路高液限土与红粘土各项指标进行试验分析，可以得出以下认识：

3.1 两处土样液限与塑性指标较高，在严格控制施工含水量范围，可以使压实度满足设计与质量标准。经过石灰改性后的高液限土，其塑性指标与液限显著下降，含水量的降低有利于土的压实度，CBR提升可以作为公路路基填料。

3.2 A处土样CBR值没有达到上路床与挖方路基上部填料的标准，需要进行改性后才能使用，其他部位施工不需要改性。B土样CBR值满足路基各部位强度与稳定性最小要求，不需要进行改性，采取相关处理措施可以直接作为填料。

4 总结

本文通过对公路施工中高液限土与红粘土地区土样进行试验，试验结果表明，对于某些土样物理指标不符合设计与质量标准的，为了确保路基施工的强度与稳定性，必须对土进行石灰改性，降低其液限、塑性指数、含水量以及膨胀性，提高压实度和CBR值，使其符合作为公路路基填料的各项指标，对公路路面性能改善、提高公路运行稳定性具有深远的意义。

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