高速公路路基填筑中高液限土的处治技术研究

■程田三

（三明市交通建设投资有限公司，三明　365000）

高速公路路基填筑中高液限土的处治技术研究

■程田三

（三明市交通建设投资有限公司，三明365000）

针对高液限土的物理特性，结合三明地区的气候和料源情况，并依托工程项目，提出高速公路高液限土在路基填筑过程的处治方法，为合理有效地利用高液限填土积累了经验，并为类似工程施工提供了参考。

高液限土路基施工处治技术研究

1　引言

高液限土是指液限大于50%的细粒土，且小于0.074mm的颗粒含量不小于75%的土质。此种土粘度高、塑性指数大、透水性极差、浸湿后强度急剧下降，且具有一定的崩解性，土内水份不易蒸发，具有一定的弱膨胀性容易出现弹簧土现象，达不到密实度要求，易出现压实不均匀的状况，且毛细水上升高度较大，影响路基的质量。根据《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）的规定，液限大于50、塑性指数大于26的填土，以及含水量不适宜直接压实的细料填土，不得直接用于路基填筑；确需使用时，必须采取技术措施进行处理，经检测满足设计要求后方可使用。高液限土在三明地区分布十分广泛，由于其具有的物理力学特性，若直接用于路基填筑，会产生难以压实、弹簧翻浆、边坡坍塌等一系列病害；若将其废弃，需增加大量的弃土场，严重影响自然环境，施工费用也会大大增加。因此，进行高液限土的专题试验研究，探索最佳施工工艺和可行的质量控制措施，使现有的高液限土填筑路基达到最佳的稳定状态，并在路基填筑施工中得到广泛应用，为今后的类似工程提供参考，就显得尤为重要。

2　工程概况

福建省三明市永安至宁化高速公路 （以下简称永宁高速公路）是国家规划的重点干线公路“泉州至南宁”的重要组成部分，项目路线位于戴云山以西，穿越的地貌单元较复杂，地貌上属闽西中低山-重丘-丘陵地貌，地形起伏大，山体较多陡峻。其中中低山地貌，海拔标高一般在500～1300m，相对高差150～420m，山间河谷深切，“V”型谷发育，水流湍急；丘陵地貌区一般丘顶浑圆，相对高差50～250m，河谷低平，河曲发育。山间盆地地形较为平缓，多为村镇或垦为农田，高液限粘土分布区域较大。路线主线全长121.7km，连接线长31.17km，其中路基挖方3115万m3，填方2706万m3，全线最大挖深48.16m，最高填方38.5m。在路基工程大规模开展前，选择具有代表性的土样进行土工试验，以取得相关的技术数据和控制指标，为指导之后的大规模施工提供依据。各土样的主要物理性质指标详见表1。

表1　土的主要物理性能指标

3　土的干密度与强度CBR值关系

土的密度与强度是踏勘的两个最重要指标。目前我国的路基设计、施工技术规范均要求路基的压实度达到某一标准，因此路基的密实度是控制路基质量的重要手段；路基的强度是路面结构设计的重要参数，以路基的回弹模量作为计算参数，而回弹模量与CBR值间之间具有一定的相关性。压实度是控制路基填筑质量的主要手段，而路基的强度是确保踏勘质量的最终目的，因此明确高液限土的压实度和强度之间的关系对于利用高液限土具有十分重要的意义。

3.1各土样的路用特性

高液限土的含水量对其路用性能有着巨大的影响，为了明确不同含水量状况下高液限土的路用性能，进而分析高液限土最佳路用的含水量范围，进行了不同含水量状况下的路用性能试验；为分析不同击实功对高液限土压实度和强度的影响，避免过度碾压出现如“弹簧”等现象对路基造成负面影响，试验分成轻型击实和重型击实。各土样的路用特性数据如表2。

表2　各土样的路用特性数据

3.2高液限土的压实度与稠度之间的关系

为分析高液限土的压实度与击实功、含水量的关系，通过各土样的路用特性数据，绘制出各土样的压实度与稠度关系曲线，如图1所示：

从图1可以看出压实度与击实功、含水量关系密切，通过分析压实度与稠度关系曲线，可以得到以下结论：

（1）高液限土的击实曲线呈明显的“前缓后陡”型，即当土的含水量小于最佳含水量时，干密度变化不大，当含水量超过最佳含水量时，干密度下降明显。

（2）击实功与土的最佳含水量、最大干密度密切相关。压实功增加，高液限土的最佳含水量减小，最大干密度增加，轻型与重型击实功时的最佳含水量可相差10%，压实度相差超过10%。

图1　各土样压实度与稠度关系曲线图

（3）高液限土在轻型和重型击实功下的最佳含水量范围大体在稠度1.0～1.5之间，压实度范围则在86～100之间。

3.3高液限土的CBR值与稠度之间的关系

为分析高液限土的CBR值与击实功、含水量的关系，通过各土样的路用特性数据，绘制出各土样的CBR值与稠度关系曲线，如图2所示：

图2　各土样压实度与稠度关系曲线图

从图2上可以看出土的CBR值与稠度关系密切，通过分析CBR值与稠度的关系曲线，可以得到以下结论：

（1）当含水量较低时，高液限土的压实度较高，而CBR值很低，因此对高液限土不宜片面片面强调压实度指标，也不应片面降低碾压时含水量。

（2）高液限土存在一个明显的界限含水量，当含水量大于该界限含水量时，增加击实功会引起强度CBR值的下降。

（3）轻型击实的最大强度含水量约在稠度1.0～1.1之间，重型击实的最大强度含水量约在稠度1.1～1.2之间，轻型与重型击实功的最大强度含水量相差约0.1稠度。

3.4试验结果总结

我国目前的路基填筑注重提高路基的压实度，这与《公路工程质量检测评定标准》中只把检测路基压实度作为合格与否的判别依据有关。但实际路基填筑完成后存在一个长期稳定的含水量范围，与填筑时的最佳含水量相比，路基运营后的含水量大大高于最佳含水量，运营后的稳定含水量基本接近塑限，塑限是路基土的稳定含水量范围。因此在明确了高液限土的物理与工程特性的基础上，结合高液限土的压实度与强度的变化规律及影响因素的分析，提出了高液限土的工程应用分类表（表3），用于指导施工。

表3　高液限土路基填筑工程分类表

4　结语

目前，永宁高速公路建成通车已4年多，从运营的效果来看，至今未发现路基下沉与路面开裂等现象。实践证明，高液限土通过切实可行的施工工艺和严格质量标准控制后，不仅能用于高速公路路基的填筑，而且可节省大量的土地和资源，有效治理环境和保护生态，具有显著的生态环保效益和社会经济效益。

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