对高速公路路基填筑中高液限土的处理与利用分析
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摘 要：在公路路基填料施工中，高液限土因含水量过高、塑性指数大、遇水易软化,施工成型困难，难以达到规定的压实度要求。为了确保质量、保护环境、降低成本，在本高速公路某标段在施工中，发现了大量高液限土，从而对高液限粘土利用进行试验研究。现场对高液限粘土的联合试验，对高速公路路基填筑中高液限土的处理与利用进行分析，保证高液限粘土在路堤填筑中的质量。
关键词：高速公路 高液限土路基试验
本高速公路某标段内存在大量高液限土。通过土工试验揭示，该高液限土为天然含水量在17 %~ 24%，液限在50.1 %~62 % ，塑性指数在18.9~29.7，CBR值在3.1~ 6之间的含砂高液限粉土，其天然含水量比最佳含水量大9 %左右。考虑到环保和降低项目成本等因素，应尽量减少弃方，尽可能将高液限土予以利用。
高液限土的利用方法是将高液限土通过掺灰改良后再进行路基填筑，通过掺入石灰、 粉煤灰等材料，改变土的特性，从而提高可压实性和强度。然而这种方法施工工艺较复杂，同时成本较高。本次试验目的在于利用目前先进的施工机械，寻找合适的施工工艺，直接利用高液限土进行93区路基填筑。初步试验利用18t压路机通过不同碾压参数组合，使填土达到93%的压实度。
1碾压机械对高液限土填筑路基的试验
选定一段路基作为试验段，按松铺厚度约30cm的填筑方式，采用不同碾压参数组合对填土进行碾压，确定在天然含水量条件下和不同含水量情况下达到规范要求的最佳施工方法。包括：①)达到 93 %的压实度的最佳碾压参数组合，②确定土料松铺后在晴朗天气情况下晾晒至最佳含水量±2 %的时间。
第1层填土在天然含水量情况下用压路机碾压，第2层填土在晴天晾晒1天后用压路机碾压，第3层填土在晴天晾晒2天后用压路机碾压(表1)，依次类推，直至晒至最佳含水量±2 %的时候。另外在第五区域边上留出一片约10m×10m的地方作为第V I区，第1层填土松铺后不加碾压，每天定时测定一次填土的含水量，直至填土在晴天晾晒至最佳含水量±2 %截止。试验结果表明Ⅰ区达到的压实度相对最小，仅为 89%左右；Ⅳ和Ⅴ区相对较大，约为 91%左右。Ⅳ和Ⅴ区的压实度相差不明显,而且翻晒1天和翻晒3天两个之间的压实度也相差不明显。翻晒1天与天然含水量下碾压是有点效果的，压实度提高约1%左右。同时通过对第VI区含水量的监测,晾晒3天后含水量下降2 % ~ 4 %，下降幅度较小，与最佳含水量相差仍较远。通过试验得到以下结论：
( 1) 最佳碾压参数组合是第IV区的“静压1遍+小振3遍+强振2遍+静压1遍”，经该工艺压实所测压实度平均为 91.1% ，但压实度仍然不能满足93%的要求；
( 2) 土料松铺后晾晒含水量降低幅度较小，若晾晒至最佳含水量±2 %所需时间太长，对工期影响太大，不可取。
碾压工艺 灌砂法
表1第 3层各区压度检测结果
2冲击碾压法对高液限土填筑路基的试验
本次试验填土厚度松铺约70cm，经18t压路机静压一遍后进行冲击压实。试验目的在于确定高液限粉土填筑路基的适宜冲击碾压施工方法，包括：①达到93%的压实度的合理冲压遍数；②适宜的填筑松铺厚度。本次试验主要检测指标包括压实度、沉降量和轻型触探贯入值。
在施工前对试验区域布设分区桩位，并在填土松铺前在测点位置铺设50cm×50cm土工格栅，松铺后在土工格栅土面用大于6cm的铁钉挂红布布设测点并进行标高测量。每测点位置压实度分别按中心位置在表面以下深20cm，深50cm分二层检测。
测量放样取土汽车运输至填筑地点推土机粗平平地机精平土 测点标高测量晾晒，含水量检测18t压路机静压1遍 3YCT32冲击压路机冲压至20遍用 18t以上强振碾压3遍(如高差大则先平地机精平) 沉降量、压实度和贯入值检测 3YCT32冲击压路机冲压至30遍和40遍(重复20遍的步骤)。
施工要注意：距路基边缘1m留出不冲碾，保证边坡稳定。冲碾速度在8~12km/h之间， 冲碾过程中，每次冲碾交接处错开，以保证冲碾均匀性。场地沉降量不均匀，波浪起伏过大，停止冲碾，应用平地机刮平，平地机刮平时应注意不得将带有红布条的铁钉予以刮掉或埋掉。冲碾过程中表层产生波浪形起伏，碾压时应有意识地调整冲击波峰，进行错峰压实，做到压实质量的均匀、满压。对于含水量较高情况应注意防止施工中出现“弹簧”现象，若出现可暂停施工，采取一定措施待含水量降低强度恢复后再施工，施工中注意观察冲压效果。对冲碾压场地及周围的构造物，标示出避让的范围，冲碾时予以避让。
试验区设沉降测点43个，每次均测量各点高程，计算高差作为当次沉降量。检测有效数据基本情况如下：
总体平均沉降17.8cm，冲击碾压20遍平均沉降为 15.8cm，20~ 30遍平均沉降为-1.4cm，30~40遍平均沉降为3.4cm。从检测数据可以看出0~20遍沉降量为碾压20~ 40遍的7倍左右，表明20遍土体沉降已基本趋于稳定。试验区设压实度检测点12个，按方案在各测点附近1m范围内选不同位置分阶段共检测3次，每次在表面以下分20cm、50cm测二个压实度值。由市质监站与项目部各检测6点，按梅花形相互间隔。检测结果如表2~ 4。
表 3深度 50cm处不同碾压遍数的压实度(%)分布
从表2~4中可以看出，20遍总体压实度平均值为91.1%，最大值 96.1 % ，最小值87.2 %，压实度达不到设计及规范要求；30遍总体压实度平均值为92.7 % ，最大值97.5 %，最小值87.8 % ，压实度有所提高；40遍总体压实度平均值为94.2 % ，最大值99.3 % ，最小值90.1%，平均压实度达到设计及规范要求。
采用轻型静力触探进行检测，经过 20遍冲碾后， 0~ 30cm平均击数为 30击，30~ 60cm平均击数为 35击。经过30遍冲碾后，0~ 30cm平均击数为34击，较20遍时平均值提高4击；30~ 60cm平均击数为 36击，比20遍时提高1击。经过40遍冲碾后，0~ 30cm平均击数为50击，较30遍时平均值提高16击；30~60cm平均击数为50击，比 30遍时提高14击。随着冲碾遍数从 20-30-40，轻型触探击数变化，0~30cm从 30-34-50 ,每10遍变化为+ 4-+ 16，20~30遍变化较小，30~40遍击数增加明显；30~60cm从 35-36-50，每10遍变化为+ 1- + 14，20~30遍变化较小，30~40遍击数增加明显。从以上轻型触探数据变化说明，从 30后土体强度随冲碾遍数增强明显。
从检测数据可以看出松铺70cm冲碾40遍，累计沉降量为17.8cm，冲碾 20遍土体沉降已基本趋于稳定；轻型触探击数冲碾40遍时达到50击/30cm，在冲碾 30~ 40遍间增加明显；压实度随冲碾遍数提高较快，但冲碾40遍虽然总体平均为94.2 %，但50cm处以下压实度大于93%的只有 8个点，为检测数的67 %，且最小值仅为 90.1%，这说明冲碾 40遍对 50cm以下土体部分压实度仍未算十分理想。
3 结束语
综合以上两个试验，对利用高液限土进行路基填筑达成以下结论：
( 1)进行高液限土碾压时要求含水量不高20%，高于20%时应采取晾晒等措施降低含水量后方可进行碾压；
( 2)高液限土使用范围为93区非软基路段和路基两侧受山体约束的93区软基路段，以确保冲碾时路基的稳定，其次路基预压填筑扣除预抛高部分后也可利用高液限土；
( 3)利用高液限土填筑时先按常规碾压机械试验得出的最佳碾压参数组合碾压2层(总压实厚度不大于50cm，压实度不小于90% )土方后，再冲击压路机冲压40遍使压实度达到93%。
参考文献
[1]中交第一公路工程局有限公司.公路路基施工技术规范( JTGF102006)[M]. 北京:人民交通出版社，2006.
[2]交通部公路科学研究院.公路冲击碾压应用技术指南[M].北京:人民交通出版社，2006.