高液限土路基施工技术

根据公路工程试验规程(JTJ05193) 有关土的工程分类可知：高液限土是一种细粒土，同时具备 2 个分类特性：(1)小于0.074 mm 的颗粒含量大于 50 ；(2)液限大于 50 以上。高液限土的工程特性表现为：透水性较差，干时坚硬不易挖掘，不易压实，并且有较大的可塑性、黏结性和膨胀性，毛细现象也很明显，浸水后能较长时间保持水分，因而承载力较小，稳定性较差，若将其直接用于填筑路堤，会产生路基填土难以压实、翻浆、边坡坍塌等一系列不良病害，因此难以满足公路工程的需要。公路路基施工技术规范(JTJ093-95) 规定：液限大于 50 、塑性指数大于 26 的土，以及含水率超过规定的土，不得直接作为路基填料，需要用时，必须采取满足设计要求的技术措施，经检验合格后方可使用。但规范对于高液限土应采取何种技术措施并未给予说明。高液限土工程性质分析与应用技术探讨吴靓（福建省交通建设工程监理咨询公司，福州 350004）摘 要 结合工程实例，分析了高液限土的物理特性，介绍了该类土的常见病害与治理措施，并通过工程实践，提出了该类土合理利用高液限土的技术措施与施工现场管理办法。关键词 高液限土 工程性质 病害 治理措施 1 引言我国地域辽阔，地质、地形条件复杂，高液限土分布很广泛，尤其是在广西等南方多雨地区更为多见，这种土液限高（W L50）、塑性指数大（I P26）、涨缩性明显，在干燥状态下强度较高，一旦遇水则迅速软化，线性膨胀率迅速上升，强度急剧降低，水稳定性极差。现行公路路基设计规范和公路路基施工技术规范规定液限 WL50，塑性指数 IP26 的细粒土，不能直接作为路堤填料。在高速公路建设中不可避免的会大量遇到高液限土利用和治理等方面的问题，若处治措施不当，势必会留下隐患，日后不可避免地出现一些病害；而若将高液限土作为弃方处理，又会大幅度增加工程造价，破坏生态环境。从国内研究现状看，对高液限土的工程应用研究已经取得了许多有益的成果，为类似工程施工提供了参考，但不同地区的高液限土的工程性质有所差别，不能完全照搬已有经验。世界银行贷款项目重庆至湛江国道主干线广西河池（水任）至南宁高速公路起点位于河池（水任）的长好村东侧，终于南宁市东郊三岸互通立交,全长236.673km，该项目沿线土方多为高液限土，在工程施工期间业主把该类土的合理利用列入了项目的质量控制重点，因此高液限土的处治成了施工中的一个重要课题，引起了建设者们的高度重视。2 高液限土的工程特性高液限土粒径小，毛细水上升高度大，但速度较慢，土中含有的矿物成分带有较多的负电荷，亲水性强，造成土粒结合水膜厚度较大，而渗透系数较低。这表明高液限土中的水分在正常情况下不易溢出，且不容易压实。当土体失水时，土体收缩开裂，其开裂程度随粘粒含量的增加而加大，体现出高液限土的收缩特性。土的强度由粘聚力和土颗粒间的摩擦力两部分组成。高液限土的强度主要取决于土的粘聚力，试验表明，高液限土处于干燥状态时稍微具有粘结力，但容易被压碎；处于浸水状态时，则容易形成流体状态，整体稳定性差。高液限土的土质力学特性表现在工程上就是：透水性差，毛细现象显著，亲水性强，浸水后能较长时间保持水分，孔隙率大，干密度小，干时坚硬不易挖掘、不易压实。因此，压实干密度越大，其遇水膨胀率也越大，变形大，脱水后干缩率低，变形小。这类土天然含水量往往是最佳含水量的 1. 5 倍，其稠度往往也在 1.0-1.1 之间，不晾晒很难压实。3 高液限土填筑路基的常见问题(1）天然含水量过大，难以碾压达到规定的压实度，如果压实功过大会导致土体内部产生剪切破坏。(2）雨季施工，如排水不及时，易造成车辙、弹簧翻浆，边坡坍塌等不良病害。(3）干缩性大，太阳爆晒易造成表面开裂，裂缝宽最大超过 2cm，降低了路基整体强度。(4)若施工处理不当,压实后路基即处于不稳定状态,吸水后路基发生膨胀,含水量升高,强度降低,在活载和路堤自重作用下,路堤易发生不均匀沉降、横向位移等灾害，导致路面开裂。4 高液限土常见的处治措施高液限土利用可通过改良土的工程性质，将不良的材料变成技术上可行经济上合理的路基填筑材料，以满足路基路面设计对路基强度和稳定性的要求。常见的处治措施有：(1）掺石灰、水泥处治；(2）掺砂石、工业废渣等材料处治；(3）化学处理办法；(4）改善施工工艺及包心处治。处治措施的技术经济比较见表 1。表 1 处治措施的技术经济比较处治措施 优点 缺点掺石灰、水泥处治 处治效果好、路基强度高、稳定性好 拌和困难，难以均匀，成本较高掺砂石、工业废渣等材料处 处治方案较好，工期比包心处治短 施工工艺比较复杂，拌合难以均匀，工效低，成本治 较高化学处理办法 处治较彻底，路基强度高、稳定性好 施工工艺复杂，成本较高改善施工工艺及包心处治 经济、环保、处治效果较好，具有推广 价值 工期较长，受气侯制约大，晾晒难度大5 工程实践5.1 工程概况广西河池（水任）至南宁高速公路某路段，分布有高液限亚粘土和粉土，这类土一般表面有不超过 5m 的土质较好的覆盖层，这类土的工程适宜性即填筑路基的适宜程度，必须通过试验，测定各项物理力学技术指标，分析其工程性质，确定影响压实度及路基稳定的各种因素，确定较有效的施工工艺及措施。部分试验结果如表 2所示。表 2 高液限土物理指标液塑限试验 击实试验 筛分通过率/%桩号 土样名称 天然含水 量（%） 天然稠度 液限%塑限% 塑指最佳含水量%最大干密度 g/cm32(mm)0.074(mm)K*+230 MH 30.6 0.99 82.3 30.0 52.3 28.1 1.621 93.1 19.0K*+710 MH 28.4 1.23 56.7 33.7 23.0 22.4 1.602 93.1 10.6K*+120 CH 23.8 1.616 76.0 43.8 32.3 20.9 1.680 80.4 35.7K*+195 CH 20.8 1.202 57.7 27.0 30.7 18.2 1.672 90.1 8.5试验结果表明：土的液限、塑性指数、含水量检测值很高,该土有类似膨胀土的性质，饱水后强度明显降低，易造成路基失稳，爆晒后则开裂而且裂缝随爆晒时间的延长而加大，直接影响路基整体强度。5.2 高液限土填筑路基的主要技术措施5.2.1 基底处理在受水浸泡或有地下水影响的部位,不能直接用这类土作路堤填料.因为高液限土长期受水浸泡,土体处于饱和含水状态,就会产生膨胀变软失去稳定,丧失承载能力。在路基填筑前，应认真做好基底水位情况调查，当基底较潮湿时，可换填 30-50cm 厚的透水性材料，并铺设一层土工布，填土高度大于 6m 时，宜铺设土工格栅加强基底坡脚部位。