“综合法”利用高液限土填筑路基的施工控制方法

张绍成++杨铮��

摘 要：针对高液限土液限和塑性较高，导致填筑的路基极易出现病害，在施工中常遭到废弃且影响生态环境的情况，通过对高液限土路堤病害形成原因的分析，提出“综合法”以高液限土做填料，采用封闭、三指标含水率控制、路床加固为主要控制要点，在施工前合理选择方案及施工设备，在施工过程中对填方土各项指标的抽检，正确进行地基处治和下层处理，填料及施工质量严格控制，达到有效利用高液限土填筑路基的目的，对利用高液限土作为填料的施工控制具有一定的参考价值。

关键词：高液限土；综合法；施工控制；填筑路基

中图分类号：U416.12 文献标志码：B

Construction Control Method for Subgrade Filled with High Liquid Limit Soil

ZHANG Shao- cheng1， YANG Zheng2

（1. Yunnan Institute of Science and Technology of Highway， Kunming 650051， Yunnan， China；

2. Lijiang Department of Yunnan Provincial Highway Management， Lijiang 674100， Yunnan， China）

Abstract： High liquid limit soil is normally abandoned in construction because of its high liquid limit and plasticity and， the subgrade it fills is prone to diseases. By means of the analysis on the forming of diseases of the embankment filled with high liquid limit soil， a ‘comprehensive method was proposed， suggesting filling with high liquid limit soil， controlling water content and reinforcing the roadbed. In order to effectively use high liquid limit soil as subgrade fill， spot check should be conducted for correct foundation treatment， and the quality of the soil and construction should be strictly controlled.

Key words： high liquid limit soil； comprehensive method； construction control； subgrade fill

0 引 言

高液限土是指粒径小于0.002 mm、粘粒含量超过30%以上的粘土，其成分以高岭石、蒙脱石、伊利石等次生矿物为主，具有很强的亲水性。因其液限和塑性指数较高，用来作路堤填料极易出现路基病害问题，所以高液限土对于公路路基填方来说是一种非适用土[1- 2]。

长期以来，在实际公路施工中，由于难以找到切实可靠的处治措施和质量控制方法，原设计填方中的高液限土大量被废弃，另外借土填方，增加了大量的工程投资，也破坏公路沿线的自然生态环境。因此本文提出“综合法”，对施工工序采取了有效控制，从而利用高液限土填筑路基。

1 高液限土路堤病害形成原因及利用方法

1.1 高液限土路堤病害形成原因

按常规施工方法用高液限粘土填筑路堤时，用最佳含水率、最大干密度和压实度等指标进行控制，压实土内部残留的空气体积可达到10%～13%。一旦降雨，雨水渗入路堤极易达到饱和状态，由于高液限土颗粒表面的水膜特性，水分很难排出，土体长期处于高含水率状态，路堤强度极低。而在干旱气候作用下，路堤四周表土干燥收缩，产生大量裂缝，为土壤大量吸水创造了条件。路堤土体常常处于饱水状态，在雨水反复作用下极易发生灾害性坍塌或其他病害[3- 4]。

1.2 高液限土作路基填料的利用方法

由于土颗粒的水膜特性是产生病害的内在原因，水的作用是外部诱因，所以为预防病害，可以从改变水膜特性着手。采用“改性法”掺拌石灰、水泥、粉煤灰或其他材料来改变土的特性，这种方法在中国公路建设中被广泛应用，但是此方法工序复杂、成本偏高。

还有一种方法是消除引发病害的诱因，使路堤土体含水率始终处于稳定状态，可以有效预防路基病害的发生。即以封闭为主，辅以三指标含水率控制和路床加固，简称为“综合法”。这种方法的原理和操作相对简单，投资也不多，尤其适用于高液限土集中、合格填料少的一些大填方段落。

2 “综合法”的主要工程措施

2.1 封闭

“综合法”第一要素是封闭，即将路堤填方周边全部封闭起来，彻底杜绝一切路面积水和地下水渗入填方内部，确保高液限土路堤内的含水量始终保持稳定平衡状态。主要封闭部位包括：路床、两侧边坡、路堤底部、高液限土路堤与其他土质路堤衔接的两端面，具体控制方法如下。

（1） 处治原地基。为防止地下毛细水上升，在原地基条件较好路段，可采用一至两层厚度为30～50 cm的碎石或片石作为隔离层。在原地基地质较差路段，除按照设计方案对软弱地基进行处治外，还应适当增加隔离层厚度。

（2） 处治上路堤。上路堤尽量采用含石率较高的碎石土进行填筑，含石率控制在30%～50%以内，顶面用土工布铺设防水，主要防止原地面以下的部分毛细水或地面积水上升至高液限土路堤内，并在填方边坡两侧合理布设完善的排水系统。

（3） 路堤两侧的填方边坡。路堤两侧边坡可以用低液限粘土包边，并确保包边的边坡土体基本不透水，利用拱形或人字形网格护坡加固边坡土，露土部分可植草绿化，防止雨水渗入高液限土路堤内。如果施工现场缺乏符合要求的低液限土，则采用在填方边坡上铺设土工布，再外砌浆砌片石护坡来阻止雨水渗入。

（4） 高液限粘土路堤与其它土质路基衔接的两端。在不同土质填方路堤或填挖衔接部位时，应先挖土质台阶铺设土工布，再填筑其他土质的路堤，以防止高液限粘土路堤内部的水分流失，或其他土质路基内部及周围的水分渗入高液限土路堤内造成土体干缩。

2.2 三指标含水率控制

“综合法”第二要素为三指标含水率控制。一般在控制压实土质量时，习惯用压实度指标进行检测。如果路堤成形后立即铺筑路面，则在初期很容易产生坑塘、裂缝、沉降等病害，其根本原因就是施工中不重视填料含水率。因为在大功率压路机的碾压作用下，即使土体中的含水量较小，填方粘土的干密度指标达到路基施工规范要求，也照样会在压实土体中留下大量空隙，一旦降雨，填方路堤内大量吸水，就会造成路堤下沉或坍塌。

因此，在保证干密度指标的同时，应尽量限制压实土的空隙率，即适当调高施工含水率来降低土体的渗水系数，这种方法称为三指标含水率控制法。这种施工方法可以有效降低压实土中的空隙率，一般可控制在2%～6%范围内，这样就能将渗透系数降至不易透水的程度，从而达到保证高液限土路堤内的含水率较小的目的[5- 6]。

2.3 路床加固

“综合法”的第三要素为路床加固。要求在压实度为93%的填方区利用高液限土，压实度为95%的填方区选取其他合格填料进行填筑，离路基顶设计标高在0～80 cm内的路床应用碎石土进行填筑，且碎石土中的碎石含量应达到60%～70%，这样可以增加路床的强度，防止路基开裂[7]。在土工实验室内通过试验证明，当含石量增加到50%或以上时，碎石土的收缩率大幅降低，能防止雨水下渗引起路堤的沉降和开裂，最大限度地提高路基的防水能力和路面的整体强度。另外，在0～80 cm内的路床上采用碎石土填筑进行路基补强的方法已在高速公路施工中得到了普遍的应用，补强加固效果显著。

3 高液限土填筑路基的主要工序控制

3.1 施工前的准备工作

（1） 复核设计资料。包括复测导线控制点及中桩、边桩等桩位是否准确，复核利用方、填方、排水工程、软基处理等图表资料是否齐全、合理。

（2） 抽检高液限土的各项指标。对利用方中的高液限土进行各项指标抽检，主要包括液塑限、颗粒分析、渗透系数、最佳含水率、最大干密度等指标。

（3） 合理确定利用方案。根据拟利用高液限土的性能指标，结合填方高度、周围地形、原地面条件等因素综合考虑，比选不同方案，确定填方路堤的具体封闭措施、施工含水量控制范围和路床加固方案等。

（4） 合理选择施工机械。应综合考虑施工方的组织习惯和机驾人员操作熟练程度等因素，并通过试验路有关数据，合理确定适用于高液限粘土的摊铺机械和碾压的压路机机型。

3.2 重视对填方地基及下层的处理

填方地基要满足高强度。按照设计要求对填方路堤进行处治，应根据现场实际地形和当地水文气象情况布设排水系统，做到填土底部不渗水、没有毛细水。

每填一层土，对该层土的下层填土应认真检查，排除因降雨渗水造成的表层软弱土或因太阳暴晒表面失水开裂的表层土应立即铲除并填补。

3.3 填料严格控制三指标含水率

“三指标”即最大干密度、可施工含水率和残留空气体积3项指标。最大干密度即为用重型击实试验在最佳含水率时的干密度；可施工含水率为大于最佳含水率，但不大于碾压时出现弹簧现象的含水率；残留空气体积为压实土中的残留空气。在施工中若土体含水率过大，应采取有效措施降低土体含水率；若含水率过小，必须于开挖前在土体上开槽挖坑，洒入适当水量，使水分均匀渗入土中。

当液塑限指标变化较大时，最佳含水率和最大干密度也随之变化。此时可利用高液限粘土的矿物成份影响土的色泽和液塑限这一特性，将色泽接近的土划归一类，与其他土加以区别，以便装运至施工现场。

当发现有液塑限指标变化较大的土，且数量较大，应重新取样试验，按“三指标”方法重新调整施工含水率指标；如果数量较少，则可以考虑废弃。

3.4 现场质量控制要点

（1） 准确采样。应记录并用平面图标出采样点的位置、采样深度和不同深度处土样液塑限的变化。这些记录数据和平面图是高液限土能否被利用的凭证，避免误用不合格填料，从源头消除可能出现的质量隐患。

（2） 含水率控制。应根据室内试验结果，根据不同液限确定的最大干密度，用“三指标法”计算施工含水率范围，当天然含水率在范围内即可施工；当天然含水率大于可施工含水率时，应采用晾晒等方法降低含水率，若难以晾干，可掺入适量低液限土；当天然含水率小于可施工含水率范围时，应均匀洒水增大含水率。

（3） 松铺厚度控制及碾压要求。松铺厚度超厚时应及时纠正，压实厚度小于规范要求时应立即调整。另外，应经过试验路后合理选用压路机型号，碾压过程中不能出现弹簧及渗水现象，碾压遍数应符合试验路要求。

（4） 重视质量检验工作。填方碾压结束后，应立即按照规范要求，对每层填方的厚度、含水量及压实度进行检验。当各项指标及外观均满足要求后可继续上一层施工，否则应认真分析填料情况、工程保障措施及工艺控制情况，提出妥善应对措施后才可以继续施工。

4 结 语

在公路建设施工中，通过采用“综合法”对高液限土在路基填筑中的利用和分析后可以知道，对挖方中的高液限土采取合理措施和方法，严格控制施工中的各道工序，部分高液限土是可以在公路建设中得到一定程度的应用。合理利用路基挖方中的部分高液限土，既可以避免大量高液限土外弃而破坏当地的生态环境，也节约了工程投资，并最终达到工程质量优、工程投资省、生态环境保护好的建设目的。

参考文献：

[1] JTG E40—2007，公路土工试验规程[S].

[2] JTG F10—2006，公路路基施工技术规范[S].

[3] 曹 文.浅谈高液限粉（粘）土的施工[J].筑路机械与施工机械化，2003，20（2）：49- 51.

[4] 袁 绚.云南江粘土的工程特性及其应用[J].南昌水专学报，2002，21（1）：59- 62.

[5] 李广信，吕 禾.土强度试验的排水条件与强度指标的应用[J].工程勘察，2006（3）：11- l4.

[6] 陈正汉，孙树国，方祥位，等.非饱和土与特殊土测试技术新进展[J].岩土工程学报，2006，28（2）：147- 169.

[7] 吴文坚，钟发林，吴昌兴，等.高液限土路基填筑技术研究[J].中国公路学报，2003，16（1）：32- 35.

[责任编辑：高 甜]