兴六公路高液限、高塑性土和湿土施工技术分析

江小凤

(广西五洲金桥农产品有限公司，广西 南宁 530021)

0 引言

高液限、高塑性土和湿土是特殊的填方材料，其主要特点是可压实性较差，压实后压缩性仍较高，路基的沉降变形较大，变形稳定时间较长，规范中是限制使用的。如需要使用时，必须采取满足设计要求的技术措施，经检查合格后方可使用。而兴六高速公路途经的部分路段地表覆盖层为3～6 m的高液限、高塑性土和湿土，在路基施工中，若能就地取材，针对此类土的物理特性，对其进行合理有效的利用，将极大地减少工程投资，节约土地资源，加快施工进度，并能减小对地表植被的破坏，也能防止水土流失的发生。

1 项目概况

兴六公路位于广西壮族自治区中南部的横县、兴业县和贵港市境内，主要是由公路联络线和主干线组成，公路总长度为155 km。在整条高速公路中，二级公路为横县联线，该线路总长度为21 km，设计的行车速度为90 km/h；主干线的长度为100 km，设计的行车速度为120 km/h；一级公路为贵港两条联线，长度分别为20 km和14 km，当时设计的行车速度为110 km/h。在整条高速公路中，共设置了506座涵洞、6处互通式立交、208处通道、2处服务区、12座共716 m的中桥、2处停车区、3座共350 m的大桥、5处收费站、1座521 m的特大桥及35处分离式立交桥，路面混凝土大概356.4万m2，路基土石方2 888万m3。在项目的具体施工过程中，当遇到不同的土质时，分别有着不同的解决办法，为此，本文列出高液限、高塑性土和湿土土质的应对策略，为公路施工提供借鉴和参考。

2 填料处理技术

兴六高速公路途经的部分路段地表覆盖层为3～6 m的高液限、高塑性土和湿土。在路基施工中，为了节约投资和保护环境，对这类土的物理特性进行分析，加以合理利用，最后实现就地取材，是最为合理的方案。

所谓高液限、高塑性土和湿土，是指液限WL>50，塑性指数IP>26，天然稠度为1.0～1.1，天然含水量大于最佳含水量3%的土壤。这类土颗粒粒径细小、孔隙率大、亲水性强、密度和强度小、压实性和水稳性差，变形量大，易开裂。根据文献资料及施工实践表明，这类土即使晒干，按重型击实标准压实后，也极不稳定。而当湿气浸入后，土体中含水量很快增加，强度和密度随之降低，待稠度达到1.0～1.1的范围时，其强度不再降低，含水量也不再增加，形成稳定结构。因此，采用重型击实标准碾压路基易形成弹簧现象，相对而言，采用轻型击实标准是合理的。压实标准根据此类土的可分散压实性与稠度的关系，宜控制在稠度为1.05～1.15的范围内，必须采取满足设计要求的技术措施，经检查合格后方可使用。下面将针对这一问题展开分析。

2.1 物理力学性质

(1)基本性质实验项目

为了有效地确定基本性质，必须严格按照有关资料的相关规定，对各种土的性质以及性能指数标准进行相关测定以及整改试验，以获取精确的数据。

(2)CBR实验和要求

为了获取CBR值，必须进行CBR实验，控制稠度的值要符合1.05～1.30的要求。在CBR实验中，要根据控制稠度的值来确认CBR含量是否为最优，以及相对于这个最优的值所对应的含水量的值。在具体的施工过程中，CBR的控制值必须满足表1所示的基本要求：

表1 路基填方材料最小强度和最大粒径表

(3)压缩性

开展压缩性实验，依据压缩性系数a1-2的具体取值，把压缩性区分为三个等级，具体分级标准如表2所示。在填料的强度达到相应要求的情况下，15 m以下的路堤可以采用低压缩性填料；6 m以下的路堤可以采用中等压缩性填料；针对路堤压缩变形情况，必须进行进一步的评价，根据评价结果综合选择高压缩性填料，这种情况下应保证路堤的高度<3 m。

表2 土压缩性分级表

(4)抗剪强度

抗剪强度的实验尤为重要，通过这个实验的结果，我们可以了解该实验中所用的土是否符合要求，土的强度能否增强路堤边坡的牢固程度，当符合要求时，也要检测有效凝聚力的C值应>40 MPa，有效内摩擦角值>15°。

2.2 压实特性

一般情况下，我们利用稠度表示土的含水状态，测量所取土样的塑、液限指标和含水量，以此计量土样的稠度指标值。如表3所示：

表3 土样的可分散压实性与稠度的关系表

3 施工技术

3.1 基底处理

在兴六高速公路施工过程中，为确保该道路基层有较大的抗压性，使道路性质更加稳固，从而防止基层中所渗透出来的水浸入上层的路堤，毁坏道路，缩减道路的寿命。一般而言，土壤的压实度必须大于湿法重型标准的88%，基底的承载力必须>150 MPa，土样的CBR值必须>2%。如果道路基底不在干燥状态时，要在基底增加厚度为40～60 cm的透水性材料；为保险起见，亦可再铺设一层防水性较好的土工布来确保质量。如果施工过程中要填较高厚度的土时，即高于6 cm时，就一定要铺一层土工隔栅，使基底更加稳固，提高道路的耐用性。

3.2 边坡处理

一般情况下，在填土的高度>6 cm时，必须分级设置台阶，确保每一级都要为6 cm，此时边坡比为1.5∶1才符合要求；在填土的高度<6 cm时，必须保证边坡坡度值为1∶1.5。

3.3 下路堤施工

(1)工艺流程要求。在下路堤施工环节中，需要利用到的机械设备有凸块式振动压路机、挖掘机、平地机和自卸汽车等；涉及的主要工艺有振动压实、挖装土方、摊铺作业和运输作业等。

(2)土方开挖。挖掘机是土方开挖中必不可少的工具。利用挖掘机时比较普遍的方法是分层横挖或者纵挖的方法。在实际开挖时，必须确保取土场或堑路段排水性能良好，挖出的土方不能被雨水淋湿。在具体施工环节中，不能使用推土机过量碾压或推松刚刚开挖的土方。

(3)土方运输。在挖出土方后，为了及时将挖出的土方运出，建议采用5 t的自卸汽车进行运输。在土方运输施工中，不能采用铲运机进行挖运施工，避免在较低稠度下，由于铲运机进行过分的碾压，导致路基出现软弹的现象，对土的压实造成影响。

(4)摊铺。将开挖的涂料运输到施工现场后，施工人员必须将其卸成小堆状，待其稠度>1.05后，利用平地机进行摊铺翻晒作业。在这个过程中，确保松铺厚度介于20～30 cm之间，土壤压实厚度介于15～25 cm之间。一般而言，在土壤稠度达到可压实稠度前，不能将松土压实，应一直进行翻晒处理。

(5)压实。压实施工的条件是土样稠度要为1∶1以上。辗压时要按照相关规定的要求进行操作，这样压实的效果才能达到最佳。优先采取的施工工艺为凸块式振动压路机振动压实的工艺，接着继续用平辗式振动机，按之前的要求分别静压和弱振，再用凸块式振动压路机压实。

有时土样的粘稠度达不到1∶1的要求，可以将土样粘稠度在1.05～1.1的要求内进行压实。按该要求静压过后，就不需要弱振了，可以采取凸块式振动的压路机进行振动压实，压实遍数通常为4～6遍才能达到要求。

(6)防止路基开裂。路基开裂也是施工过程中必须要防范的问题，解决的措施主要为：在施工时候的上午开始上土，到了下午摊开并进行翻晒，到了夜间的时候进行辗压，碾压后的路基要暴晒<6 h。

(7)防止雨淋。因工期的限制，施工有时不得不在雨季进行。此时，要防止开挖后的松土被淋湿。如果在雨季开挖，要确保在较短时间内将已开挖的土及时运走，且不宜在土方现场放置，避免影响施工。当粘稠度达到一定要求时，应该及时进行辗压，不能停放太长时间；如果在摊铺开24 h后不能及时进行压实，应先将土方进行静压，以便降水时达到防水的作用。

在压实过程中，凸块式振动压路机会在作业的路面上留下压痕，容易造成路面出现坑坑洼洼的现象，且下雨时这些凹坑容易积水，因此要保证施工的连续性。每次单层辗压完成后，都要及时进行检查，并铺土进行下一层的施工。路面的排水横坡面要达到4%及以上的标准，才能使路面的排水系统达到标准。

3.4 上路堤施工

(1)填充材料的选择：上路堤施工时填充材料的强度应符合表1的要求，要采用压缩性低并且可以用湿法或者干法重型压实的填充材料。但是高速公路和城市一级道路就不能采用过于湿的土或者是将过于湿的土烘干去填充。上路堤要求粗颗粒的含量要>25%，而干法重型压实的最大干密度不能<1.70 g/cm3，且压实后的道路基面不能有开裂的现象。

(2)施工要求：必须要按照路基施工要求的相关规范进行施工。当下路堤的施工达到标准后，必须按要求平整并且保证路基横坡的坡度，以保证上路堤土质的均匀及质量最优。

3.5 路床施工

(1)填充材料的选择：高液限、高塑性以及太湿的土质不能用到高速公路和城市一级公路路床的填筑。当含高液限黏土砾的粗颗粒含量>50%时，强度以及稳定度达到标准且经过压实后没有开裂现象的土才能够用于路床的施工。

(2)施工要求：松铺厚度必须严格控制在30 cm以内，压实度也要符合要求，每层压实的厚度必须要<25 cm。当达到下路床的顶部标高时，下路床就要按照相关规定进行仔细修整，直至标高以及横坡的数值符合规定的要求方能填筑上路床。完成上路床的工作后，一定要检查是否存在正的标高偏差，如若存在，就不符合规定。如若施工所用土为改良土，那么就要依据石灰稳定土所指定的相关标准来进行施工。

4 质量管理

4.1 填料、使用范围和施工方法相对应

(1)施工方案：应根据填料的具体情况，具体确定使用部位、施工机械和机械组合，编制出系统全面的施工方案，再进行技术上的交底。

(2)稠度控制：在作业过程中，土的天然以及辗压稠度要达到一定的要求，且要测出这两种稠度的数值。天然稠度和辗压稠度<1.1的土，无论翻晒的压实度能否达到规定，都不能用于高速公路和一级公路的路堤和路床，但二级公路下路床及以下部位可以选择采用。

4.2 压实控制标准

采用轻型压实标准：天然稠度应≤1.1，液限应>40%，塑性指数>18的黏质土，用在高速公路和一级公路下路堤或者是二级公路下路床以下的部位时，可以在稠度为1.05～1.15的范围内压实，压实度应符合表4的要求，且压实后饱和度应达到90%以上。

表4 路基轻型压实标准表

5 结语

总而言之，在公路高液限、高速性土和湿土施工中，必须严格按照相应的施工标准进行施工，确保施工质量，才能保证公路的使用年限。兴六公路施工的实践表明，加强路基施工管理，严格控制好现场施工，认真做好填料处理和施工质量控制，其路基的不均匀沉降和路基弯沉值也是能够满足技术规范要求的。对高液限、高速性土和湿土进行合理利用，不但可以加快工程施工进度，更能节约工程投资，降低工程造价，并可以最大限度地保护周边的自然环境。在兴六公路施工过程中，面对重重困难挑战，项目组的建设者们凭借着先进的技术和高效的管理，一次又一次地破解了高速公路建设中遇到的难题，为山区高速公路的建设作出了重要的贡献，并积累了宝贵经验。