探討工程施工中高液限土的處理

1 引言

在省道S262線K82+175～K95+579路段是位于農田的低填路段，在項目施工的過程中，我單位在填至路床標高整平后，該路段路基實測彎沉值達不到設計要求，無法進行路面面層施工。經設計單位現場踏勘，該問題發生原因為路基土含水量過高所致。問題路段表層土質情況良好，在30 cm 以下有一層有機黑土，厚1.2m 左右，土質較差，有機質含水量等均較大，在路基碾壓過程中，孔隙水不能及時排出，形成超孔隙水壓力，導致了彈簧現象發生，使得路基承載力不足，造成實測彎沉值超設計值。

2 高液限土的概念和特征

高液限土也叫“彈簧土”、 “橡皮土”，是指因土含水量高于達到規定壓實度所需要的含水量而無法壓實的黏性土體。它一般具有如下特征。

（1）土體中含水量高于壓實所需含水量，但低于其液限，比最佳含水量大6﹪以上。

（2）土體已受到外力擾動。在外力作用下，土體中所含水分被揉進土顆粒中，封閉在密閉的固體空隙中，很難排出。

（3）土體表面固結，甚至半硬化形成堅硬的土殼體。

（4）可承受一定荷載。當作用的荷載低于表層殼體的承載力時，土體幾乎無明顯變化。因此用小噸位壓路機碾壓或者用較大噸位壓路機碾壓的初期，不會出現“彈簧”現象。隨著壓實遍數的增加，土體表層殼體被破壞，出現“彈簧”現象，且愈來愈劇烈，并伴有“液化”現象。

（5）“彈簧土”層下面的土體含水量偏大。在施工中要對“彈簧土”進行處理，首先要判斷是“彈簧土”還是軟土，特別是路基基底處理時尤其重要（這是因為路基基底土質是變化多樣的，而路基填土必須是經過試驗確定的適合路基填筑土體，一般不可能為軟土）。

本項目發生問題路段路基下0.5～1m深度土壤進行取樣試驗，所得數據結果最大干密度為1.93g/cm3，最佳含水量為15.2%，塑限為13.2% ， 液限為32.5% ，最佳含水量15.4% ，而天然含水量達到22％～24 % ，屬于嚴重超標的細粒土。針對上述試驗結果，結合高液限土特征，判定該段路基發生的問題屬于“彈簧”現象的發生，在路基填筑碾壓過程中，孔隙水不能及時排出，形成超孔隙水壓力，導致路基承載力不足，造成實測彎沉值超設計值。由于“彈簧土”土質工程性能差，不宜直接作為路基持力層，如采用做路基持力層必須進行路基處理。

3 幾種常用的路基處理方案的比較

3.1 挖除換填

（1）施工中對于地表出現的“彈簧土”，面積不大，厚度和其下高含水量的潮濕土層的深度不大于2m ，特別是對于路基填土高度較小，一般低于3m 時，或者因某種原因無法將“彈簧土”層和其下的潮濕土層全部挖除，對坑底壓實后用透水性差的填料（如粘性土或無機結合料穩定土）分層填筑壓實，填筑至原地表后進行路基正常填筑。

（2）對于處理面積較大或“彈簧土”層及其下潮濕土層深度較大，厚度大于3m 以上，或者由于某些原因無法將“彈簧土”層下的潮濕土層全部挖除時，可采用挖除部分深度內的“彈簧土”和潮濕土。在未挖完的潮濕土上整平，穩壓后鋪設一定厚度的砂礫墊層的處理方法。一般墊層厚度應大于50 cm，分一層或數層填筑壓實。填筑高度接近原地表時，在砂礫墊層上做防水封層，避免有水進入已處理基坑。

3.2 直接填筑

直接填筑是指對“彈簧土”層不進行處理，在其上直接用填料填筑的處理方法。一般情況下，對于路基填土高度大于3m，而出現“彈簧土”面積較大，并且其下層土含水量小于塑限，“彈簧土”層及其下層高含水量土層厚度總共不超過2m時，可在“彈簧土”層上直接填筑，而不必對“彈簧土”層進行處理。特別對于運距遠，棄方量大，堆放困難的情況下，直接填筑具有明顯的經濟效益。處理施工時應注意：

（1）選擇合適的填料，盡可能在填料含水量接近最佳含水量時壓實（偏差±2﹪以內）

（2）嚴格控制填土分層厚度，對在“彈簧土”層上填筑的第一層填料，要將填筑層厚度控制稍大，其壓實厚度在30～40 cm為宜，采用大噸位壓實機械壓實，高等級公路保證壓實度達到90％以上。如果第一層填土層厚度太薄，因下部“彈簧土”層的影響，第一層填土層就無法壓實，這在實際施工中已被證實。其出現原因如下：在“彈簧土”層上直接填筑時，如填筑層厚度較薄，當作用在其上的壓實荷載卸去瞬問，其自重無法抵抗、平衡下面“彈簧土”層向上彈起的應變，就會使新填筑層結構遭到破壞（出現裂縫或新填土層形成“彈簧土”層）。“彈簧土”在碾壓荷載卸去時向上反彈的應力及應變大小與形成“彈簧土”的物理力學性質而異。因此對“彈簧土”采取直接填筑時，應根據不同土質做實驗，確定第一個填筑層厚度，但必須保證填筑層壓實度達到要求，總的來說，在處理時應盡可能用大壓實功率的機械對第一個填土層進行壓實，盡最大可能加大填筑層厚度，確保第一個填土層不受下層“彈簧土”的影響，甚至破壞。

3.3 無機結合料進行穩定處理

當路基填土高度較小或路塹開挖后表層土含水量較大時，對含水量偏大，碾壓時會發生“彈簧土”層的表層土進行厚度30 cm的無機結合料穩定處理。常采用摻加生石灰或水泥穩定“彈簧土”處理。這樣處理對于工期緊、雨季施工或對含水量較大的土，晾曬時間較長，不能滿足施工要求時，選用這種方法是比較有效的。

3.4 綜合處理

在路基施工中，“彈簧土”層在施工路段中會大范圍產生，由于選用的土質、所處的地形、水文、施工季節及施工工藝的差別，各處的“彈簧土”層的物理一力學性質和危害程度也差異很大。根據施工條件及經濟比較，區別各部分具體情況，采取不同的處理方法，或對一個路段的“彈簧土”層選用兩種以上的處理方法，方能做到既經濟又能保證路基填筑質量和施工進度。

4 設計處理方案

針對上述處理方案及本項目路基土質的具體情況，設計院提出二種處理方案，并對其優缺點進行了比較。

4.1 對該部分土質進行換填處理，重新碾壓

本項目設計彎沉值為233（0.01mm），對于實測彎沉值233～280（0.01mm）部分路段，采用換填60 cm處理（其中20cm末篩分碎石，40cm水泥穩定土），分3層碾壓，超過280 （ 0.01 mm ）部分采用換填80 cm水泥穩定土處理（其中20cm末篩分碎石，60cm水泥穩定土），分4層碾壓，壓實度要求不變，按原設計方案執行。該方案優點在于便于實施，易于工期安排，同時對換填處理過的路基段彎沉值能更好的控制以期達到設計要求，缺點在于成本較高。

4.2 采用翻曬土基，重新碾壓

對該部分彎沉值不達標的路段通過將路基下有機茹土層翻出晾曬的方法，減少該層薪土含水量，以期達到路基彎沉的要求。該方案優點在于施工簡單，成本較少，缺點為需要工期較長，晾曬效果也由天氣決定。此方案受其他因素影響較多，有機質也不能完全消除，同時晾曬后的效果也不好直接判定，需重新碾壓后方能確定，同時對碾壓后能否達到設計彎沉的要求，同樣存在不確定因素，因此對工期存在較大的變數。

5 結束語

本工程的“彈簧土”土質采用換填處理，對于實測彎沉值233～280（0.01mm）部分路段，采用換填60 cm處理（其中20cm末篩分碎石，40cm水泥穩定土），分3層碾壓，超過280 （ 0.01 mm ）部分采用換填80 cm水泥穩定土處理（其中20cm末篩分碎石，60cm水泥穩定土），分4層碾壓，雖然投資較其它方案有所增加，但是令路基的彎沉值得到了很好的控制，為工程的快速施工提供了保證。