高液限土路基改良处治技术

卢代健

(广西路桥工程集团有限公司,广西 南宁 530200)

0 引言

高液限土主要分布于我国长江以南地区,且各地区的高液限土在外观和分布厚度上,都有一定的变化。高液限土的存在会给路基带来不均匀沉降、开裂、滑坡等问题,直接填筑的高液限土还有可能造成路面的波浪变形、翻浆、冒泥以及路堑的剥落、冲蚀、坍滑等病害。若不经过改良直接废弃高液限土,当项目路基填方不足时,还需要另外取土,势必会增加环境污染与施工成本,为此,应积极开展高液限土改良处治技术研究。

1 工程概况

某高速公路沿线分布大量高液限土,主要由灰岩、白云质灰岩及泥岩等风化残积而成,多分布于地表,厚度为1～20 m,局部厚度>30 m,具有高含水率、高液限(>50%)、高塑性指数及高孔隙比的性质,通常自上而下由硬变软,这类土具有难压实、压缩性大、压缩变形稳定时间较长,且强度低等特性。通过现场取土及进行土工试验,可判定所取土样为高液限土,其数据如表1所示。

表1 现场取土土工试验数据汇总表

该项目区域内高液限土挖方量较大,直接废弃将会产生大量弃方,且沿线基本为农田和水塘,弃土占地协调难度大,而且取土方量大,运距较远。

2 改良方案的选取

根据《公路路基施工技术规范》(JTG/T 3610-2019),高液限土可直接用于高速公路下路堤(93区)填筑,但不能直接作为94区及以上路堤填料,当利用挖方路段高液限土填筑路堤时,应对其处治合格后再使用,要求在旱季进行高液限土路基施工[1]。而路基高液限土处治技术通常包含换土法、掺和改良法、包边或包心法、化学法[2]等,其优、缺点如表2所示。

表2 高液限土改良方法优缺点对比分析表

通过对高液限土改良方法的优缺点进行分析,项目根据实际情况,综合考虑处治工艺和成本,选取掺和级配碎石改良法进行路基处治,具体掺配比例可通过室内土工试验确定。

3 改良处治技术

3.1 确定掺配比例

取四组材料,分别掺拌0、10%、20%、30%级配碎石,进行土工试验,根据试验数据选定掺拌级配碎石的合适比例,试验结果如表3所示。

表3 高液限土改良后土工试验数据对比表

由表3可知,对于94区路基填筑,掺拌20%级配碎石改良后的高液限土能满足规范要求,故最终选定掺配级配碎石的比例为20%。

3.2 处治工艺(图1)

图1 高液限土处治工艺流程图

(1)施工准备。①掺拌的级配碎石进场前应按规范要求进行抽样检测,确保原材料合格;②根据施工配合比,计算每立方米高液限土掺拌20%级配碎石的用量;③掺拌改良前,应对原地面进行清表、整平、压实,并完善路基排水设施;④沿路基中线每隔20 m布设一中桩,沿填筑边线每隔5 m布设一指示桩,标示填土的宽度及高程;⑤时刻关注当地天气情况,选择在旱季进行高液限土路基施工,避开雨期。

(2)填料选取。取土前需进行清表处理,清除草皮、树枝、腐殖土等杂物,对填料进行土工试验,对于液限>70%的土体必须废弃。

(3)填料控制。高液限土在填筑前需检测取土点土的天然干密度和天然含水率,当一次取土方量较大时,应分层检测取均值。

(4)备土。采用挖路机取土、自卸车运输土方至填土段,按25 m的松铺厚度铺设土方;土块最大粒径≤15 cm,如粒径过大应先进行破碎;根据检测填料的含水量,确保填料的含水率不高于最佳含水率2%,含水率过高时需进行摊铺晾晒;先用推土机进行粗平,使铺土厚度均匀一致,再用平地机整平,然后碾压1～2遍,避免在摊铺级配碎石时产生大的车辙。

(5)撒布级配碎石。根据实际铺设土层的方量,计算该路段掺拌20%级配碎石的总用量;在整平后的土层上划分网格,计算每格级配碎石的用量,按要求将级配碎石撒布在网格内并摊铺均匀,使厚度保持基本一致。

(6)拌和。采用路拌机分两次进行拌和:第一遍拌和时,预留2～3 cm不翻拌到底,以防止级配碎石下沉形成级配碎石夹层;第二遍拌和时,为利于层间结合,需翻拌至下面层1～2 cm,且拌和一定要均匀,使级配碎石与土层充分混合,颜色基本一致。拌和均匀后需对混合料级配碎石含量进行检测,确保满足施工配合比的要求。

(7)整平。采用平地机摊铺整平,为便于操作,进行挂线放样,每10 m设一标点,摊平混合料拌和过程产生的沟槽、波浪,使表面大致平整。

(8)碾压。摊铺整平后,检查填土的横坡与标高,满足要求后即可进行碾压;碾压采用振动压路机,碾压次数为5遍,确保碾压密实。

(9)检测。施工完成后采用灌砂法检测路基压实度,确保满足规范要求。

3.3 质量控制措施

(1)级配碎石和黏土掺拌要均匀,通过试验确定级配碎石与土的比例,塑性指数<17,液限<50%。

(2)控制好黏土含水率,含水率<20%时再进行级配碎石掺拌。

(3)改良土路基填筑时,一定要分层填筑、分层压实,压实度要满足《公路路基施工技术规范》的要求。

4 效益分析

(1)时效性:项目通过利用高液限土填筑及改良技术,减少借土量及临时用地征用,就地取材缩短运距,提高工作效率,加快施工进度。经统计,采用94区高液限土掺拌20%级配碎石的改良技术,相比将高液限土直接作为弃方并从线外借方的方案节约了20%～30%的工期。

(2)经济性:通过采用94区高液限土掺拌20%级配碎石的改良技术,避免了高液限土的弃方、借方及因弃方、借方而征用的弃土场、取土场,节约了施工成本80.51万元。如后页表4所示。

表4 高液限土改良技术经济效益分析表

5 结语

综上所述,采用高液限土掺配20%级配碎石的方案,将高液限土改良用于94区路基填筑,能够有效解决在高液限土区域修筑高速公路取土困难的问题,避免了远运借土,节省了工期与成本,同时减少了不合格土的废弃,保护了当地环境,实现了绿色施工。