高液限土在金星路西延线上的应用

李世慧，余志斌

高液限土在金星路西延线上的应用

李世慧1，余志斌2

（1.湖南省交通规划勘察设计院，湖南长沙410008；2.望城经开区建设开发公司，湖南长沙410000）

高液限土具有特殊的物理性能。本文通过对金星路西延线高液限土进行现场填筑试验，证明采用合理的施工工艺和质量控制措施，高液限土可以用于高速公路和市政主干道路路基填筑，并指出施工中质量控制的问题，希望能对现场施工起到一定指导作用。

高液限土；高速、市政主干道公路；路基；施工工艺

1 引言

高液限粘土在我国分布比较广泛，主要集中在南方多雨地区，在高速公路路基施工中也颇为常见但用到市政主干道上还是少见的。但这类土质含水率高、塑性指数大、水稳定性差，很容易对路基质量造成损害。当前，我国建设环境要求不断提高，同时出于建设经济性等方面的考虑，对高液限粘土加以利用成为一个必然趋势。在我国相关规范中明确规定，高液限粘土、红粘土均不能够直接用作路基填土，必须对其性质加以改良，加强施工工艺控制，减少因高液限土施工处理不当造成的公路病害，大大提升高液限粘土使用率，延长道路的使用寿命。

2 高液限粘土概述

高液限粘土指的是液限含水量超过50%、塑性指数超过26的土，按照规定，此种土不得直接用作填土，需加以处理。高液限粘土的颗粒较小，含水率高、渗水慢，若是处在浸水状态下，则稳定性较差，呈现为流态；若是土失水，则极易收缩干裂，对此施工过程中难以晾干、压实，当土处于干燥状态存在一定强度，极易压碎。因为高液限粘土所具有的物理特性，必须注意施工前开展相应的土工试验，测定含水率、CBR、自由膨胀率以及矿物质成分等试验。根据《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）相关条例规定，湿粘土、红粘土以及中、弱膨胀土直接用作填土，需满足下述条件：①填料液限处于40～70%范围内，将填料用在上路堤时，最小强度CBR值需超过4，而用在下路堤时，CBR值需超过3；②在碾压过程中，填料的稠度需处于1.1～1.3范围内；③压实标准与施工规范规定值相比，可下降1～5%，实际数值应按照具体土质情况加以试验分析，土质最大干容重按照湿土法制件；④严禁用作路床、零填、挖方0～800mm内填料。

3 工程概况

金星路西沿线位于长沙市望城经开区，地形、地质复杂，东起郭亮路，终点接黄桥大道，全线共长2.403km，为城市主干线（i级），设计车速为60km/h。其中高填深挖路基共6处，高填方路基5处，深挖方路基1处。工程开展后，利用土方通过原设计本桩进行土工试验，发现施工现场实际为高液限土。如果要利用水泥或生石灰等施工材料改良施工工艺，除技术难度加大外，工程成本也会随之增加；如果采取换填方式，则会造成新的弃土堆，在提高工程造价的同时也破坏了现场及周边环境。经过单位内各部门及专业人士共同的研究，决定对本沿线高液限土进行了试验路段填筑，从而确定最终施工方案，将高液限土应用于金星路西延线中（路面以下大于1.5m）。

4 高液限土在金星路西沿线上的具体应用

4.1 施工前准备

高压限土在金星路西延线施工前，应将资源配置到位，施工器具例，压路机、洒水车、旋耕机、推土机、挖掘机等；此外，还需配置完善的高液限土检测设备，主要用来检测高液限土中的液限度、塑性、含水量、成分分析等；在对高液限土进行检测之前需要按照公路土工试验规则模拟出土质的各项技术指标；除此之外，还应准备好粗中颗粒砂土与土壤稳定剂。

4.2 施工过程

4.2.1 施工工艺流程

对上一填筑层的高程、平整度、压实度进行检测→检测填料的压实特性→施工放样，布设控制网格→上料→摊铺整平→碾压前检测含水率、宽度、平整→碾压→检测压实度→下一层填筑。

4.2.2 施工工艺要点

为了有效确保路基边缘的稳定性与压实度，填料实际摊铺的宽度与原设计宽度相比每侧应超出0.5m；进行整平时，首先需使路基形成一定的横坡，从而方便路基排水；碾压时需依据“先静压、后振动，先慢后快，先压边缘、后压中间”的原则，碾压过程中静压时可将速度调至4.0km/h，，匀速行驶，振压时压路机速度宜控制在2.5～3.0km/h。每遍碾压时要求错轮1/3轮宽。

4.2.3 填土碾压结果

依据设计时的松铺厚度（30cm）将填料摊铺整平后进行碾压，检测每遍碾压时的平均沉降与压实度，直至第8遍碾压结束，详细记录碾压遍数、相关压实度、机械组合、沉降等检测数据，表1为填土碾压结果汇总详细情况。

表1 填土碾压结果汇总表（松铺30cm）

依据表1并结合碾压现场实际情况，可以看出，在松铺厚度30cm的情况下，该高液限土经碾压6遍的压实指标已满足90区压实度要求，但碾压8遍仍达不到93区压实度要求，因此可广泛的应用。

4.3 掺砂改良施工工艺

高液限粘土改良常见工艺主要为添加石灰、砂砾以及不同的化学改良剂，同时对路基填筑土开展配比试验，以分析物理力学性质、强度变化规律，以获得最佳的配比数据，以切实提升高液限粘土强度、压实度，石灰加固十分常见，根据相关研究显示，高液限粘土内掺入4%石灰，则28d强度最大，且通过石灰的掺加能够显著改善土pH值，降低或是消除高液限粘土胀缩性，同时该方法使用便利，适用范围广，效果显著。

4.4 施工注意事项

（1）路基挖方施工前，需将排水沟挖好，以降低土体天然含水量，及时排除路基积水，避免其渗入土体。

（2）路基填筑前，做好截水沟，以将流向路堤的地表水截除，注意截水沟需低于原地面50～80cm，确保疏水畅通。填筑土需做到随挖、随运、随压实，注意路基横波需放大到5%以上，填筑松铺的厚度应处于30cm的范围内，每层的压实厚度需小于20cm，经现场检验合格，方能够上土覆盖，注意避免暴晒开裂与下雨渗透。

（3）填料在满足施工控制含水量要求后，通过平地机进行整平，并根据现场试验所得碾压参数加以碾压，碾压顺序为路堤外缘—中心，从第2遍开始逐遍开展干密度、饱和度检查，确保压实质量。

（4）高液限粘土最佳填筑施工季节为旱季，若是必须在雨季施工，则必须加强排水，若是高液限粘土被雨水浸泡或是未能够及时覆盖、碾压，均需要及时废弃，下层路基需开展复压；在晴天施工时，下层施工完成后，需及时覆盖上层土方，防止因为曝晒导致土体水分蒸发、开裂，已开裂的需翻松碾压；若是含水量过小，需洒水至最佳含水量然后碾压。

5 高液限土应用中容易出现的问题以及成因分析

5.1 路基常见问题

高液限粘土在填筑路基时常存在以下问题：①沉降。高液限粘土因为自身特殊的物理性，极易遭受自然环境影响，施工过程中难以粉碎，且不容易压实，高液限粘土填筑路基的初期强度高，然而由于交通荷载的影响、大气水体的侵入，均会破坏路基稳定性，若是局部受力大，则会引发沉降变形，特别是路基压实不均部位，更易出现沉降。②开裂。此情况主要发生于路堤边缘处，因为此处和大气存在较大的直接接触面，极易受大气环境的影响，若是气温较高，则会因为土体失水引发体积收缩，而雨季时会因为吸水引发土体膨胀，长期行车碾压则形成带状的薄弱面，干湿交替反复收缩膨胀极易生成纵向开裂。③坍塌。雨水的冲蚀、风化作用，均会导致土体间的连接性能下降，以致于土体结构被破坏，稳定性差，长期下去则会导致裂隙变形，最终出现滑坡、坍塌等灾害。

5.2 路基病害成因分析

①土质特性。高液限粘土膨胀、收缩变形大，且施工难度较大，对于施工工艺、器械的要求十分高，按照现行标准规定，路基填土液限需小于50%，液限指数需小于26，此要求对高液限粘土而言难以达到。高液限粘土结构非常复杂，我国的地质、地形多变，高液限粘土经常和普通的土层夹杂在一起，不同土质对路基施工的影响不同，需采取适合的处置方法，确保路基稳定。②自然气候影响。温度变化、蒸发、降水、风化等自然作用对路基性能的影响十分大，路基土体含水率随自然环境变化而变化，高度、深度较大的路基，填土越高则越易被风化作用影响；降水时因为高液限粘土裂隙多，以致于水分极易侵入，导致土体软化崩解，出现水分蒸发、土体开裂的问题，此时裂隙则会继续深入发展，使得路基强度被破坏。③荷载作用力。行车荷载作用力对于路堤的影响十分大，荷载冲击作用施加的竖向应力会导致路基出现沉降变形，横向应力会导致路堤路肩位置出现侧向滑移，引发路肩崩塌。

6 结束语

高液限粘土作为路基填筑土具有一定的经济效益和环境效益。本延线实施上述工程处治措施后，可满足规范对路基强度及稳定性的相关要求，并且对缩短工期，节约工程投资，保护国家有限土地资源都具有积极的意义。

［1］周建歧.高液限土路基的填筑与压实研究［J］.广西交通科技，2011（4）：63～65.

［2］王孟霞，李伟民.高速公路高液限土改良施工技术及质量控制研究［J］.建材世界，2013，4：15～18.

［3］兰永红，刘世平，张俊.高液限粘土的物理力学性能及在工程中的应用［J］.公路交通技术，2013（3）.

U416.12

A

2095-2066（2016）30-0188-02

2016-10-11

李世慧（1959-），男，高级工程师，本科，主要从事公路桥梁勘察、设计、施工、监理、监督等工作。

余志斌（1978-），男，高级工程师，本科、主要从事公路桥梁施工、监理等工作。