高液限红粘土路基填筑试验研究及施工控制

高液限红粘土路基填筑试验研究及施工控制

刘淑娟

中铁十四局集团第三工程有限公司山东济南250000

摘要：本文通过某高速公路路基工程直接填筑高液限红粘土的试验研究及施工控制，探讨出了高液限红粘土填筑路基的施工工艺及质量控制标准，为今后高液限土填筑路基工程提供参考。

关键词：高液限；红粘土；路基填筑；试验；施工控制

1工程概况

某高速公路工程。根据对该段线路部分钻孔及挖探所取的原状土样进行试验，结果表明均为高液限粘土，特征为收缩后复浸水膨胀，能恢复到原位。通过调查，发现这些高液限土属于特殊气候地区过湿土，普遍具有“高液限（50%-80%）、高塑性指数（Ip＞26%）、高天然含水率（30%-50%）”的特点。如果废弃某高速公路沿线大量的高液限红粘土，全部换填处理，不但会增加工程的投资，而且沿线也找不到符合路基填筑要求的土源进行换填，只有高价从外地远运土源或掺灰改良高液限红粘土。但这些方法均存在环保和成本问题，无法大规模实施。所以项目施工就不得不采用高液限土作为路基填料。因此，只有利用高液限红粘土的特性，进行试验段铺筑研究，才能确定高液限红粘土填筑路基合理有效的施工工艺及质量控制标准，才能将高液限红粘土直接用于路基填筑。

2高液限红粘土的危害

高液限土存在种种不利于路堤填筑的因素。它具有很强的亲水、持水性和很高的可塑性及粘聚性，土体遇水急剧膨胀，失水则严重干缩，高液限土作为路基填料对现场施工的影响比较大。当含水量高时，此类土常常粘结成塑性很高的巨大团块，很难晾干；当水分散失时，土块坚硬，难于击碎、压实；此类土颗粒小，密度小，压实度难以达到。

直接采用高液限土作为路堤填料引起的病害很多，常见的有以下几种：

（1）龟裂：高液限土具有很高的塑性、亲水形和保水性，路基碾压成形后，干燥时随着水分的散失，土体将严重干缩龟裂，其裂缝宽度约1～2cm，缝深可达20～50cm，雨水可通过裂缝直接灌入土体深处，使土体深度膨胀湿软，从而丧失承载能力。

（2）坍塌：高液限土具有极强的亲水性，土体浸水时，体积膨胀，当膨胀受到约束时，土体中会产生膨胀力，当这种膨胀力超过上部荷载或临界荷载时，路基出现严重的崩解，造成路基局部坍塌。

（3）隆起：高液限土保水性好、毛细作用强，在毛细水的作用下，土体体积膨胀向上隆起，引起路面基层破坏，并会造成道路面层的损害。

3高液限红粘土直接填筑路基试验研究

3.1试验目的

针对现场填料的晾晒速度、松铺厚度、机具组合、碾压遍数分别进行试验，总结不同工况下的施工工艺及质量标准，以指导生产实践，并通过试验达到以下试验目的：

1）明确高液限土在机械翻拌条件下现场含水率的晾晒速度；

2）明确高液限土的压实度、沉降量与含水率（稠度）、碾压遍数的相互关系；

3）确定高液限土适合的碾压施工工艺，包括松铺厚度、碾压遍数、机具组合等；

4）确定合适的高液限土压实质量控制标准，包括合理的碾压含水率、压实度标准；

3.2试验依据

1）公路路基路面现场测试规程（JTGE60-2006）

2）公路路基施工技术规范（JTGF10-2006）

3）公路土工试验规程（JTGE40-2007）

3.3试验方案

3.3.1试验参数的确定

（1）试验段长度：试验段应选择具有代表性的高液限土填筑路段，长度200m，宽度为路基全幅宽度18.8m。

（2）试验段晾晒时间：将试验段所用土源晾晒1天；

（3）松铺厚度：将试验段宽度划分为相等的2块，分别采用25cm、30cm两个松铺厚度分别进行试验。

（4）机具组合：分别对2种机具组合进行试验：

a、单独振动压路机作业；b、振动压路机+羊角压路机组合作业；

（5）碾压遍数：

试验时对于两种机具组合分别进行不同的碾压遍数：

a、单独振动压路机作业：

依次进行1遍静压+2、4遍振动压路机作业；

b、振动压路机+凸块式压路机组合作业：

依次进行1遍静压+2、4遍振动压路机作业+2遍凸块式压路机作业。

3.3.2试验步骤流程图

3.3.3试验前准备

试验前应取得填料的基本参数及土性指标，具体试验结果见表1。

表1高液限红粘土土性分析试验结果

说明：上述两个断面取剖面保湿土样，采用湿法制件。

3.4现场填筑试验情况

按照试验要求，试验前进行现场土体摊铺晾晒工作，主要目的是确定在机械翻拌条件下高液限土的含水率现场晾晒速度，在晴天或具有晾晒条件时摊铺填土晾晒1天。试验段松铺厚度按照要求严格控制现场上土，并将试验段宽度划分为2个压实区域，分别采用25cm、30cm松铺厚度。摊铺后测定天然含水率，采用旋耕机翻拌2-3次，相应取代表性土样（翻拌后的混合土样）测试现场含水率2-3次，每次随机取2-3个点的土样，每个土样重量不少于500g。现场路基填筑试验情况见表5。

表5现场路基填筑试验情况表

3.5试验检测结果

按照计划的碾压遍数进行作业，每次碾压作业完成后，应分别进行沉降量、压实度测试。试验段检测项目见表6。

（1）沉降量测试

每次碾压试验前提前布置好沉降测试点，点位频率为每个压实区域内间隔5-10m一个点，每个压实区域不少于20个点；沉降量可以用相对高程进行测量，每个碾压遍数下的试验以所有测试点相对高程的算术平均值作为该碾压遍数下的平均高程，比较不同的碾压遍数之间相对高程的差值即为沉降量。

（2）压实度测试

每次碾压作业完成后进行压实度试验，每个作业区域测试点位不少于6个点。测试点位与试验段两端至少保证10m间距，在作业区域内随即均匀选取。

表6试验段检测项目表

经现场试验，碾压后试验结果如下：

1、K1+200～K1+400段单独振动压路机作业试验结果

2、K1+200～K1+300段单独振动压路机作业试验结果

3、K1+300～K1+400段振动压路机+凸块式压路机组合作业试验结果

3.7试验结论

高液限红粘土松铺厚度25cm～30cm，在机械翻拌条件下晾晒1天，使用单独振动压路机作业，静压1遍+振压4遍后，经试验段测得压实度可达到94%以上，平均值为94.5%和95.5%，达到了94区路基的填筑要求。故在满足以上试验要求的条件下，高液限红粘土可以直接用于路基填筑。但高液限土不适用于零填、挖方路堑和填方路堑的路床（距路床顶面0-80cm范围）填筑，施工时路床部位必须采用水稳性好的材料进行换填。

4高液限红粘土填筑路基注意事项

1）振动压路机的碾压行驶速度开始时宜用慢速，最大速度不宜超过4km/h，碾压时横向接头应重叠不小于20cm，达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。

2）如果碾压作业过程中出现软弹现象，则应立即停止碾压，进行处理。

3）试验工作应尽量避开阴雨天，如土体在摊铺晾晒一定时间后遭遇下雨前，应立即对土体进行封闭，以免雨水进入土体。

4）填筑高度超过10米的路堤不宜利用高液限土直接填筑，如必须利用高液限土填筑，应在施工期间埋设沉降板，进行沉降变形观测动态监控。

5）高液限土路堤宜优先安排施工填筑，以利于高液限土路堤的稳定与减少工后沉降。

6）高液限土填料使用的压实功根据填料的稠度有所差别，稠度越大，可承受的压力功越大。高液限土路堤的碾压遍数通过试验段确定，现场压实以不产生“软弹”为控制原则。

7）高液限土路堤填筑必须强调连续施工，压完一层经检验合格后必须马上进行下一层的摊铺，防止路堤作业后因水分蒸发而龟裂。

8）高液限土路堤应尽量避免雨季施工，避免松土被雨淋后，路基出现局部坍塌。施工中应保持作业面横破不小于3%，路堤施工期间应设置边沟以防路基被雨水浸泡，避免在毛细水的作用下，土体体积膨胀向上隆起。雨后作业面，应经晾干且重新压实合格后方可进行下一道工序的施工。

参考文献：

1、秦义保、苏震.高液限粘土路基填筑的可行性研究[A].广西交通科技，2001（2），67-80

2、公路土工试验规程（JTGE40-2007）

3、公路路基路面现场测试规程（JTGE60-2008）

4、公路路基施工技术规范（JTGF10-2006）

作者简介：刘淑娟（1980.10），性别：女，籍贯：山东嘉祥，学历：大学本科，职称：工程师，研究方向：道路、桥梁。