高液限粘土填筑路基施工技術探討

摘 要：我國公路建設發展迅速，公路建設地形、地質復雜多變，高液限粘土是公路路基施工中經常會遇到的一種不良填土，因其特殊的物理性能，作為填土對路基的穩定性有一定的不良影響，在施工中調運其他填土不僅增加了施工成本，還延長了施工時間，因此提高施工工藝，改良高液限粘土性質，合理利用高液限粘土填筑路基不僅能夠有效利用資源，減少浪費，對按時完成工程建設，保證建設質量，減少資金投入也是大有裨益的。

關鍵詞：高液限粘土；路基；施工

引言

高液限粘土在我國分布比較廣泛，主要集中在南方多雨地區，氣候潮濕，降水量豐富，山地多而險要，碳酸鹽類巖石隨處可見，經長期風化后形成了紅粘土、高液限粘土，這類土質含水率高、塑性指數大、水穩定性差，會對路基質量造成極大的不利影響，隨著建設環境要求的日益提高，以及工程建設經濟性的因素考慮，節約土地資源，減少廢方，提高對環境的保護，合理有效地利用高液限粘土成為必然的趨勢。根據相關規范規定，紅粘土、高液限粘土不可直接作為路基填土使用，那么就需要通過對高液限粘土的性質改良以及施工工藝的控制來保證路基質量，提高高液限粘土的使用率，預防公路后期病害，延長公路使用壽命，是十分必要的。

1 高液限粘土的定義和特性

高液限粘土是指液限含水量大于50%，塑性指數大于26的土，按照規定，這樣的土一般情況是不能直接用作填土進行填筑的，必須經過適當的技術處理。高液限粘土顆粒比較小，滲水速度慢，含水率高，在處于浸水狀態時穩定性差，呈流態；當土失水時，又容易收縮發生干裂，因此在施工時不易晾干和壓實，且土在干燥狀態時又有一定的強度，但很容易被壓碎。

根據交通運輸部公路科學研究所《紅粘土與高液限粘土路基施工技術指南》，我國的紅粘土與高液限粘土多由灰巖和白云巖等碳酸鹽類母巖風化而來，一般分布于中低山及緩丘的山坡上，風化程度高，粗顆粒含量少，液限多在50%～75%，個別超過90%；塑限多在28%～42%之間，天然含水率多在35%～50%之間，CBR值多在3～15之間，分布范圍較寬。

由于高液限粘土的物理特性，在施工前必須對高液限粘土進行土工試驗，測定含水率、CBR、自由膨脹率和礦物質成分等試驗。根據《公路路基施工技術規范》（JTGF10-2006），對于濕粘土、紅粘土和中、弱膨脹土中可以直接作為填土填筑時必須滿足以下條件：填料液限在40%～70%之間，填料用于上路堤時最小強度CBR值要大于4，用于下路堤時CBR值要大于3；碾壓時填料稠度控制在1.1～1.3之間；壓實標準可比施工規范的規定值降低1%～5%，具體數值必須根據不同土質等情況通過試驗確定，土質的最大干容重應按濕土法制件；但絕不能作為路床、零填及挖方0～800mm內的填料。

2 高液限粘土路基常見病害

高液限粘土在填筑路基時常存在以下問題：天然含水率高，很難降至最優含水率；液限高，浸水后能長時間保持水分；水滲透性差而不易壓實；水穩定差遇水易崩解。作為路基填土如果處理不當，會引起路基沉降變形、開裂、坍塌等事故，嚴重影響公路質量和正常使用。

2.1 沉降

高液限粘土由于其特有的物理性質很容易受到自然環境的影響，在施工時土很難粉碎，又不易壓實，高液限粘土填筑的路基初期強度較高，但是經過一段時間的交通荷載影響以及大氣水體的侵入破壞路基的穩定性，局部受力較大會引起沉降變形，尤其是路基壓實不均勻的部位，沉降更易發生。

2.2 開裂

這種情況多發生在路堤邊緣部位，由于此處與大氣直接接觸面積大，因此受到大氣環境影響更為顯著，氣溫高時土體失水會造成體積收縮，雨季時又會吸水而致土體膨脹，長期行車碾壓會形成帶狀薄弱面，在干濕交替反復收縮膨脹的作用下容易產生縱向開裂。

2.3 坍塌

雨水沖蝕及風化作用會造成土體之間連接性能降低，破壞土體結構，穩定性能變差，長期發展會出現裂隙變形進而造成滑坡、坍塌的現象。

3 路基病害成因分析

3.1 土質特性

高液限粘土的膨脹、收縮變形較大，施工難度大，對施工工藝和器械要求較高，根據現行標準規定路基填土的液限不能大于50%，液限指數不能大于26，這一要求對于高液限粘土來說很難達到。高液限粘土的結構也十分復雜，我國地質、地形多變，高液限粘土常與普通土層互相夾雜，不同土質對于路基的施工帶來了更多問題，需要不同的處置方式來保證路基的穩定性。

3.2 自然氣候的影響

溫度變化、降水、蒸發、風化等自然作用對于路基性能也有很大的影響，路基土體的含水率會隨著自然環境的變化而改變，高度或深度較大的路基，填土越高越容易受風化影響；降水時由于高液限粘土的裂隙較多，水分容易侵入，會引起土體的軟化崩解，水分蒸發土體開裂，裂隙會深入發展，路基強度遭到破壞。

3.3 荷載作用力

行車荷載的作用力對路堤影響較大，荷載的沖擊作用施加的豎向應力會使得路基產生沉降變形，橫向應力則會使得路堤路肩部位產生側向滑移引起路肩崩塌。

4 高液限粘土路基施工控制

4.1 高液限粘土的改良

對高液限粘土的改良方法現在常用的有添加砂礫、石灰、各種化學改良劑等，并對路基填筑土進行配比試驗，研究其物理力學性質和強度變化規律，因地制宜，采用最佳配比方案，提高高液限粘土的強度、壓實度，采用石灰加固的方法比較常見，經研究，高液限粘土中加入4%的石灰時28天后的強度最大，石灰的加入可以改善土的PH值，能有效地降低甚至消除高液限粘土的脹縮性，并且施工簡便，使用范圍廣，具有良好的效果。

4.2 施工注意事項

（1）在路基挖方施工之前先挖好排水溝，如此可以有效降低土體的天然含水量，并且能夠及時將路基積存的水排掉防止滲透入土體。

（2）在路基填筑前做好截水溝，截除流向路堤的地表水，截水溝應挖至比原地面低500～800mm，以保證疏水暢通。填筑的土隨挖隨運隨壓實，路基橫波應放大至5%以上，填筑松鋪厚度應控制在300mm內，每層壓實厚度不得超過20cm，經現場檢驗合格后及時上土覆蓋，防止暴曬開裂、下雨滲透。

（3）填料滿足施工控制含水量的要求后可以先用平地機整平，

然后碾壓，按照現場試驗確定的施工碾壓參數進行，由路堤外緣向中心碾壓，從第二遍開始逐遍進行干密度和飽和度檢查，以保證壓實質量，提高經濟效益和正確指導施工。

（4）高液限粘土的填筑施工最好安排在旱季，如果必須安排在雨季施工就要做好排水措施，對于被雨水浸泡的、還沒有來得及覆蓋或者碾壓的高液限粘土應當廢棄掉，并對下層路基進行復壓；晴天施工時下層施工完畢應及時覆蓋上層土方，避免曝曬造成土體水分蒸發而開裂，對于已經開裂的要重新翻松碾壓；如果含水量過小就應灑水達到最佳含水量再進行碾壓。

5 結束語

高液限粘土作為路基填筑土具有一定的經濟效益和環境效益，通過改善高液限粘土的性質以及選取合適的施工工藝，利用高液限粘土填筑路基一樣可以保證路基的質量，并且對縮短工期，節約工程投資，保護國家有限土地資源都具有積極的意義。

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作者簡介：吳曉霞（1966，7-），女，河南上蔡人，本科，高級講師，研究方向：道路橋梁。