不同土质原状土在天然状态下的密实特性研究

王慧鑫

（山西省交通建设工程质量检测中心（有限公司），山西 太原 030032）

1 概述

路基是道路工程的主要组成部分，其形式有路堤、路堑和填挖结合3 种，在进行挖方段施工时，高挖方路段通常是将土方开挖至路基顶设计标高，整平后直接碾压，或将土方开挖至路基顶设计标高后将土层挖松30 cm 后进行碾压；浅挖方路段或填挖结合部的挖方段则需将设计标高以下路床范围内的土层挖除运走后，重新用原土或更换土质较好的土分层回填碾压至设计标高，且各层压实度需满足规范要求，根据2014 版《公路工程技术标准》，特重、极重交通挖方段0～1.2 m 范围内的上下路床均应达到96%的压实度标准[1]。

在某高速公路路基工程的施工过程中，项目管理方对高挖方路段设计标高以下的原状土在天然状态下的自然固结压实度存疑，认为不一定能达到规范中大于等于96%的要求，且大于多少米为高挖方段也没有相关文献可以查询，因此项目管理方要求检测中心对原状土在天然状态下的自然固结压实度进行试验。本次试验共对19 个取土场11 种不同土质的原状土进行了取样、试验及分析，可为高速公路路基施工技术人员提供参考。

2 原状土压实度试验的开展

依托某在建高速公路项目，选取42 km 范围内的19 个取土场进行原状土压实度试验，从这些取土场中先取得代表性样品进行颗粒分析、液塑限试验确定土的土质，根据试验结果，共分为11 种不同土质，土质情况汇总见表1。

表1 取土场土质情况汇总表

选定取土场后，根据土类的最大粒径不同在现场选用环刀法或灌砂法进行土样的密度试验。该试验经过与项目管理方讨论，试验深度定为0～1.5 m，每50 cm 进行试验一次，检测图见图1、图2。

图1 使用环刀法进行检测

图2 使用灌砂法进行检测

现场检测完成后，将各取土场不同深度的土使用铝盒装好并编号，取回室内进行烘干法含水率试验，另在此区域取代表性的土样，进行室内重型击实试验，确定该土样的最大干密度。

3 试验数据的统计与分析

通过对检测数据进行分析计算，同时结合室内击实试验中得到的最佳含水率下的最大干密度，得到了不同取土场不同深度的原状土自然固结密度及压实度数据。

表2 不同取土场原状土试验数据汇总表

通过表2 可看出，不同土质的土随着深度的增加干密度也逐渐变大，但不同土质增加的程度不同，相比较原地面，1.5 m 深处的土的干密度增加0.02～0.52 g/cm3。为对不同土质在不同深度的压实度进行比较，将表2 的数据按不同深度画折线图（图3），其中相同土质的压实度取平均值。

图3 不同土质不同深度的压实度变化折线图

从图3 中可以直观地看出，原状土压实度较大的土质是含砂低液限黏土和含砾低液限黏土，这2 种土在0～1.5 m 处的压实度位于90.8%～99.0%之间；原状土压实度较小的土质是黏土质砂，在0～1.5 m 处的压实度位于65.1%～81.5%之间。原状土压实度1.5 m 比0 m 处变化最大的土质是黏土质砂，增加16.4%；变化最小的土质是高液限粉土，增加3.6%。因不同土质的土随深度的加深，原状土压实度也在增加，为得出不同土质的原状土压实度大于96%时的最小深度，将数据用Excel 进行线性或二项式回归分析，然后求解计算出压实度大于96%时最小深度。这11 种不同土质的回归公式R2均大于0.9，相关性良好。

由表3 中数据可以看出，不同土质的原状土压实度大于96%的最小深度处于0.46～6.42 m 之间，其中最小的土质是含砾低液限黏土，0.46 m 以下原状土层的天然压实度即可达到96%，其他土质的最小深度为1.18～6.42 m。这个最小深度即为不同土质高挖方段与低挖方段的界限。

表3 不同土质原状土压实度回归分析汇总表

因此对于这11 种土质的挖方段，为了施工方便，可将开挖高度大于7 m 的按照高挖方路段施工方法进行施工，小于7 m 的挖方段则将0～1.2 m 范围内的土层全部挖除后重新分层回填碾压。但考虑到原状土经过长期的自然固结，沉降已经趋于稳定，需尽量保持其原有状态时，也可根据不同土质确定的高挖方段和浅挖方段界限进行更精细的划分，即挖方高度大于该土质最小开挖深度时按高挖方段施工方法来施工，否则，按浅挖方段施工方法进行施工。且按浅挖方段施工时，上下路床0～1.2 m 范围内的土层不一定需要全部挖除，挖除深度可为该土质的最小开挖深度减去开挖到设计标高时的已开挖高度，该深度最多取1.2 m。

4 结语

本文通过大量的试验检测工作，对11 种不同土质在天然状态下自然固结的压实度进行了检测分析，得出了不同土质原状土压实度随深度的变化规律。并通过回归分析，得出了不同土质原状土压实度大于96%的最小深度，解决了项目管理方对原状土压实度的疑惑，明确了11 种不同土质高挖方段与浅挖方段的界限，可为路基挖方段的施工决策提供一定的参考。