高液限土路基施工研究

2016-12-29中交路桥华南工程有限公司

大陆桥视野 2016年6期

管亮/中交路桥华南工程有限公司

高液限土路基施工研究

管亮/中交路桥华南工程有限公司

【摘要】我国公路建设发展迅速，公路建设地形、地质复杂多变，高液限土是公路路基施工中经常会遇到的一种不良填土，因其特殊的物理性能，作为填土对路基的稳定性有一定的不良影响，在施工中调运其他填土不仅增加了施工成本，还延长了施工时间，因此提高施工工艺，改良高液限土性质，合理利用高液限土填筑路基不仅能够有效利用资源，减少浪费，对按时完成工程建设，保证建设质量，减少资金投入也是大有裨益的。

【关键词】高液限土；路基；施工

前言

高液限土在我国分布比较广泛，主要集中在南方多雨地区，贵州气候潮湿，降水量丰富，山地多而险要，碳酸盐类岩石随处可见，经长期风化后形成了红粘土、高液限土，这类土质含水率高、塑性指数大、水稳定性差，会对路基质量造成极大的不利影响，随着建设环境要求的日益提高，以及工程建设经济性的因素考虑，节约土地资源，减少废方，提高对环境的保护，合理有效的利用高液限土成为必然的趋势。根据相关规范规定，红粘土、高液限土不可直接作为路基填土使用，那么就需要通过对高液限土的性质改良以及施工工艺的控制来保证路基质量，提高高液限土的使用率，预防公路后期病害，延长公路使用寿命，是十分必要的。

1.高液限土的定义和特性

高液限土是指液限含水量大于50%，塑性指数大于26的土，按照规定，这样的土一般情况是不能直接用作填土进行填筑的，必须经过适当的技术处理。高液限土颗粒比较小，渗水速度慢，含水率高，在处于浸水状态时稳定性差，呈流态；当土失水时，又容易收缩发生干裂，因此在施工时不易晾干和压实，且土在干燥状态时又有一定的强度，但很容易被压碎。

根据《贵州省红粘土和高液限土路基设计与施工技术规范》（DB52/T 1041-2015），贵州省的红粘土与高液限土多由灰岩和白云岩等碳酸盐类母岩风化而来，一般分布于中低山及缓丘的山坡上，风化程度高，粗颗粒含量少，液限多在50%～75%，个别超过90%；塑限多在28%～42%之间，天然含水率多在35%～50%之间，CBR值多在3～15之间，分布范围较宽。

由于高液限土的物理特性，在施工前必须对高液限土进行土工试验，测定含水率、CBR、自由膨胀率和矿物质成分等试验。根据《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006），对于湿粘土、红粘土和中、弱膨胀土中可以直接作为填土填筑时必须满足以下条件：填料液限在40%～70%之间，填料用于上路堤时最小强度CBR值要大于4，用于下路堤时CBR值要大于3；碾压时填料稠度控制在1.1～1.3之间；压实标准可比施工规范的规定值降低1%～5%，具体数值必须根据不同土质等情况通过试验确定，土质的最大干容重应按湿土法制件；但绝不能作为路床、零填及挖方0～800 mm内的填料。

2.高液限土路基常见病害

高液限土在填筑路基时常存在以下问题：天然含水率高，很难降至最优含水率；液限高，浸水后能长时间保持水分；水渗透性差而不易压实；水稳定差遇水易崩解。作为路基填土如果处理不当，会引起路基沉降变形、开裂、坍塌等事故，严重影响公路质量和正常使用。

2.1沉降

高液限土由于其特有的物理性质很容易受到自然环境的影响，在施工时土很难粉碎，又不易压实，高液限土填筑的路基初期强度较高，但是经过一段时间的交通荷载影响以及大气水体的侵入破坏路基的稳定性，局部受力较大会引起沉降变形，尤其是路基压实不均匀的部位，沉降更易发生。

2.2开裂

这种情况多发生在路堤边缘部位，由于此处与大气直接接触面积大，因此受到大气环境影响更为显著，气温高时土体失水会造成体积收缩，雨季时又会吸水而致土体膨胀，长期行车碾压会形成带状薄弱面，在干湿交替反复收缩膨胀的作用下容易产生纵向开裂。

2.3坍塌

雨水冲蚀及风化作用会造成土体之间连接性能降低，破坏土体结构，稳定性能变差，长期发展会出现裂隙变形进而造成滑坡、坍塌的现象。

3.路基病害成因分析

3.1土质特性

高液限土的膨胀、收缩变形较大，施工难度大，对施工工艺和器械要求较高，根据现行标准规定路基填土的液限不能大于50%，液限指数不能大于26，这一要求对于高液限土来说很难达到。高液限土的结构也十分复杂，我国地质、地形多变，高液限土常与普通土层互相夹杂，不同土质对于路基的施工带来了更多问题，需要不同的处置方式来保证路基的稳定性。

3.2自然气候的影响

温度变化、降水、蒸发、风化等自然作用对于路基性能也有很大的影响，路基土体的含水率会随着自然环境的变化而改变，高度或深度较大的路基，填土越高越容易受风化影响；降水时由于高液限土的裂隙较多，水分容易侵入，会引起土体的软化崩解，水分蒸发土体开裂，裂隙会深入发展，路基强度遭到破坏。

3.3荷载作用力

行车荷载的作用力对路堤影响较大，荷载的冲击作用施加的竖向应力会使得路基产生沉降变形，横向应力则会使得路堤路肩部位产生侧向滑移引起路肩崩塌。

4.高液限土路基施工控制

4.1高液限土的改良

对高液限土的改良方法现在常用的有添加砂砾、石灰、各种化学改良剂等，并对路基填筑土进行配比试验，研究其物理力学性质和强度变化规律，因地制宜，采用最佳配比方案，提高高液限土的强度、压实度，采用石灰加固的方法比较常见，经研究，高液限土中加入4%的石灰时28天后的强度最大，石灰的加入可以改善土的PH值，能有效的降低甚至消除高液限土的胀缩性，并且施工简便，使用范围广，具有良好的效果。

4.2施工注意事项

（1）在路基挖方施工之前先挖好排水沟，如此可以有效降低土体的天然含水量，并且能够及时将路基积存的水排掉防止渗透入土体。

（2）在路基填筑前做好截水沟，截除流向路堤的地表水，截水沟应挖至比原地面低500～800mm，以保证疏水畅通。填筑的土随挖随运随压实，路基横波应放大至5%以上，填筑松铺厚度应控制在300 mm内，每层压实厚度不得超过20cm，经现场检验合格后及时上土覆盖，防止暴晒开裂、下雨渗透。

（3）填料满足施工控制含水量的要求后可以先用平地机整平，然后碾压，按照现场试验确定的施工碾压参数进行，由路堤外缘向中心碾压，从第二遍开始逐遍进行干密度和饱和度检查，以保证压实质量，提高经济效益和正确指导施工。

（4）高液限土的填筑施工最好安排在旱季，如果必须安排在雨季施工就要做好排水措施，对于被雨水浸泡的、还没有来得及覆盖或者碾压的高液限土应当废弃掉，并对下层路基进行复压；晴天施工时下层施工完毕应及时覆盖上层土方，避免曝晒造成土体水分蒸发而开裂，对于已经开裂的要重新翻松碾压；如果含水量过小就应洒水达到最佳含水量再进行碾压。

（5）施工时应根据合同工期以及季节变化统筹安排，制定详细的施工组织计划，将施工合理安排在旱季及地势较高并不易被水浸入地段，要先做好试验段，确定各种控制参数，确定最好的设备组合和施工工艺流程，确保填料挖运、摊铺、碾压工序连续顺畅，并尽量做到碾压完一层，检测一层，有条件的话与监理沟通自检抽检同时进行，合格后转入下层施工，既节省施工时间，又能保证检测频率。填土不宜长时间堆放，含水率符合要求时应及时碾压，如摊铺后不能及时碾压，应先静压覆盖，防止雨淋。