高填方路基高液限填料压实特性研究

2019-08-31曾念贵

福建交通科技 2019年4期

■曾念贵

(福建建工集团有限责任公司，福州 350000)

0 引言

高填方路基具有填筑高度大、填筑缺陷多、累计沉降多的难点[1]，一直是国内外研究学者和公路工作者们关注和研究的重点[2-4]。尤其是采用高液限黄土进行填筑时，其施工过程中的松铺、碾压处理不当，势必会造成道路沉降、路面破坏[5,6]等问题。只有充分压实路基和路面结构，才能保证路基和路面的强度、刚度、稳定性和平整度，延长路基和路面的使用寿命[7]。本文依据测定的试验段土质特征设计了试验段的填料压实试验，试验了不同填料的松铺厚度、碾压遍数情况下的压实效果，得到了各变量与填料压实度的相关关系，为实际工程中压实参数的选择提供了参考依据。

1 高液限土特性及控制措施

1.1 高液限土的沉降特性

(1)天然含水量过大。一般高液限土的天然含水量在16%～20%之间，超出最佳含水量4%～8%。过大的含水量会导致碾压的压实度难以达到规定要求，甚至会因压实强度过大而在土体内部形成剪切破坏，进而导致填方失稳。

(2)施工机械选择问题。若机械碾压遍数不当，高液限黏土很难压实，容易产生弹簧土现象，无法压实。

(3)土质干缩性大。已压实的土方在太阳爆晒下极易形成龟裂面，造成表面的开裂，而且裂缝宽甚至可能最大超过1 cm，从而降低路基整体强度。

1.2 高填方沉降控制措施

(1)基地清除。施工前必须弄清原地表的不适宜土，然后采用常规路基填方流程进行压实。对于低洼或土质不达标路段，坚决换填以保障地表有足够的承载力。

(2)路堤填筑压实。在路堤压实过程中，建议采用大吨位的振动压路机以提高压实均匀性，同时增加含水量的检测次数，保证压实的高液限土的含水量处在最佳含水量。另外，要选择适宜的压实厚度，既不可太厚也不可太薄，保证每层的厚度不超过压路机的影响厚度。现场摊铺厚度尽量保持在24～28cm。

(3)防止路基开裂。路基施工时，必须保证各道工序之间的紧密衔接，要做到连续作业，分段完成，从而降低路基开裂。

2 填料振动压实试验

2.1 试验段概况

研究工程段位于普通国省干线宁化连屋至下曹公路工程K73+860～K73+980 段，最高填土46.7m、6 级边坡、填土方量为106209m3，试验段填料采用K73+500 ～K73+700 路基挖方土源。

2.2 试验段土质特征

路基填料的压实特性与其水敏感性和含水率紧密相关。良好的路基填料一般需要具有良好的水稳定性和较小的压缩性。因此，准确测定填料的界限含水率与最优含水率，有助于制定有效的压实试验，获得良好的压实效果。试验测得试验段的锥入深度与含水率(h-ω)关系如图1 所示，填料的液塑限如表1 所示，属于高液限土。

填料的含水率与其压实效果密切相关，不同的含水率决定了不同的压实效果。实验表明，只有在最佳含水量下，填料才能达到最经济的压实效果。

图1 锥入深度与含水率关系曲线

表1 液塑限试验结果表

因此，需要提前准确的测定填料的最佳含水率，才能保证压实试验的高效进行。从图2 中可以看出，试验段填料的最优含水量为14.2%，最大干密度为1.84g/cm3。

图2 填料击实试验曲线

2.3 试验设备选用

不同的压实设备会对填料压实产生不同的影响，因此，试验段必须选用与实际施工中相同型号和数量的施工设备。振动压实机械设备详见表2。

表2 振动压实机械设备表

2.4 试验流程

试验段的施工流程与施工方案严格按照实际施工的要求进行。施工流程如下：取土上土→摊铺整平→含水量检测→机械碾压→冲击碾压(每隔2m 进行一次)→测量及试验检测→资料收集→下层填筑。

2.5 压实试验结果

在试验现场选取长100m 试验段，试验段共填筑3层。选用与施工工艺相同的振动压路机进行道路压实试验；压路机保持匀速，控制在1.5km/h；压实试验，严格控制填料含水率在规定范围内(均大于14.2%)；依据不同的松铺厚度进行不同次数的碾压，且随着松铺厚度的减小，总碾压次数逐渐降低。松铺厚度为30cm 时，需要对填料进行3～9 次的碾压试验；松铺厚度为25cm 时需要对填料进行3～8 次的碾压试验；松铺厚度为20cm 时，需要对填料进行3～7 次的碾压试验。试验结果详见表3、4、5。