公路工程中高液限粘土路堤填筑技術(shù)分析

齊紅英

【摘 要】隨著近年來(lái)隨著我國(guó)公路事業(yè)的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的路線穿越高液限粘土區(qū)域，引發(fā)了許多工程技術(shù)問(wèn)題，如路床翻漿冒泥，邊坡沖蝕溜與滑坡等。本文就對(duì)高液限粘土的特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，對(duì)處治方法及施工工藝等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。

【關(guān)鍵詞】施工；高液限粘土；填筑

Filling Technology of High Liquid Limit Clay Embankment in Highway Engineering

Qi Hong-ying

（Shanxi Road， the new traffic Engineering Limited Taiyuan Shanxi 030000）

【Abstract】With the rapid development of highway industry in China in recent years， more and more routes through the high liquid limit clay area， caused a lot of engineering and technical problems， such as road bed frosting mud， slope erosion and landslides. In this paper， the characteristics of high liquid limit clay were briefly analyzed， and the key technologies such as treatment method and construction technology were studied.

【Key words】Construction；High liquid limit clay；Filling

高液限粘土是指土壤粒徑小于0.075mm，細(xì)粒含量大于50%，塑性指數(shù)大于26的粘性土，高液限粘土具有含水量高、含有少量的有機(jī)質(zhì)、穩(wěn)定性極差的特點(diǎn)，給公路施工帶來(lái)了一定的難度。因此，對(duì)于公路建設(shè)中高液限粘土路堤填筑技術(shù)的研究顯得尤為重要。

1 高液限粘土改良方法研究

1.1 高液限粘土的性質(zhì)。

高液限粘土的含水量一般在18%～26%，塑性指數(shù)在17到39之間，液限48%～64%，飽和度約95%、塑限從22%到40%，孔隙比在1.13～1.21之間，自由膨脹率一般為35%～48%，干燥收縮率一般為11%一21%。

1.2 高液限粘土的化學(xué)改性。

（1）摻加生石灰在高液限粘土中加入適量的生石灰，生石灰與土中離子交換作用，減小了吸附水膜的厚度，在恰當(dāng)?shù)暮肯聣簩?shí)，通過(guò)壓實(shí)發(fā)生了一系列的物理力學(xué)作用和化學(xué)作用。使土粒凝集和凝聚后形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，降低了土的塑性，生石灰與土之間發(fā)生強(qiáng)烈的結(jié)合作用，從而使土的性質(zhì)發(fā)生根本的變化，達(dá)到了石灰土的強(qiáng)度，在后期形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，提高了土的穩(wěn)定性及強(qiáng)度。

（2）摻加水泥當(dāng)用水泥土處理高液限粘土?xí)r，水泥顆粒表面的礦物與粘土中的水發(fā)生水解和水化反應(yīng)，生成含水硅酸鈣、氫氧化鈣、含水鋁酸鈣等化合物。氫氧化鈣、含水硅酸鈣溶于水后，使水泥顆粒表面重新暴露出來(lái)，再次與水反應(yīng)，使周圍水溶液達(dá)到飽和，新生成物己不能再溶解于水，而是以細(xì)分散狀態(tài)的膠體析出，懸浮于溶液中，形成膠體。有的水化物與其周圍具有一定活性的粘土顆粒發(fā)生離子交換、團(tuán)粒化作用和硬凝反應(yīng)；有的自身繼續(xù)硬化，成水泥石骨架。

（3）摻加NCS固化劑。

NCS是一種新型復(fù)合粘性土固化材料，由石灰，水泥與 “CSA”添加劑組成。它有較好的吸水性與強(qiáng)度，屬于延遲硬化的固化材料。吸水量較生石灰高78%、較水泥高141%，能較好的改善高液限粘土的壓實(shí)條件，有良好的固化路基及路面結(jié)構(gòu)層的作用。NCS在處理濕粘土路基，填土壓實(shí)與綜合穩(wěn)定等效果很好，能直接用于穩(wěn)定濕粘土路面底基層，優(yōu)于石灰，在軟土地基處理、半剛性基層方面均有廣闊的應(yīng)用前景，具有良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 高液限粘土的物理改良。

（1）摻加砂礫。摻砂改良施工更加經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，施工工藝及質(zhì)量控制也簡(jiǎn)單易行。砂礫摻加量約為10%～30%。在高液限粘土中，摻入適量的中砂或粗砂后，可以有效的改變高液限粘土的粒徑組成比例，使CBR值也明顯增大。摻配砂礫改良后，不僅能改善其各項(xiàng)物理性質(zhì)指標(biāo)，還對(duì)其開(kāi)裂有抑制作用。

（2）摻加低液限土。在高液限粘土中摻加低液限土可以提高強(qiáng)度，減少土質(zhì)的收縮應(yīng)變。低液限土改良法的摻加量為30%～50%，大于砂礫摻加量。

2. 高液限粘土的處治

2.1 換土。

換土法是高液限粘土路基處理中最簡(jiǎn)單而又有效的方法。挖除高液限粘土，填入非高液限粘土。在一定深度以下的高液限粘土含水量不受外界氣候條件的影響為臨界深度，由于各地的氣候不同，各地區(qū)高液限粘土的臨界深度和臨界含水量也有所不同，故換土深度要考慮到當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)確定。

2.2 改良處治。

在高液限粘土中摻加添加劑降低其膨脹性和含水量，增加粘土強(qiáng)度和穩(wěn)定性。常用的添加劑有無(wú)機(jī)結(jié)合料（如石灰、、NCS等）和粗粒料（如礦渣、砂礫料等）。添加劑的選用應(yīng)根據(jù)公路設(shè)計(jì)等級(jí)和實(shí)地試驗(yàn)確定。

2.3 包蓋處治。

包蓋處理能解決高液限粘土干燥易開(kāi)裂、雨后強(qiáng)度低等不良性質(zhì)，避免路基的開(kāi)裂。高液限粘土路堤靠近邊坡暴露面的那部分土的含水量蒸發(fā)快于中間的土體的含水量蒸發(fā)速度。

3. 利用改良土或土工織物將高液限粘土路基進(jìn)行包蓋處治可以控制高液限粘土含水量變化而引起的脹縮變形，降低外界大氣對(duì)地基含水量的影響，隔絕了高液限粘土與外界大氣直接接觸，減少了高液限粘土內(nèi)部的濕度遷移，從而加固高液限粘土路堤。包邊的普通土與高液限粘土部位的工后沉降差必須小于4%。

3.1 施工準(zhǔn)備。

施工前，應(yīng)進(jìn)行實(shí)地采樣，按《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》確定原土的性質(zhì)，進(jìn)行必要的含水量試驗(yàn)，顆粒分析試驗(yàn)，重型擊實(shí)試驗(yàn)、界限含水量試驗(yàn)、承載比（CBR）試驗(yàn)。確保填筑表面的平整度和壓實(shí)度符合要求。

3.2 攤鋪及整平。

鋪筑順序應(yīng)根據(jù)地下水位確定。地下水位高時(shí)，要先鋪砂，后填土，再拌和；地下水位低，應(yīng)填土，后鋪砂，再拌和。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定松鋪系數(shù)，計(jì)算出卸土的間距，并用石灰劃記，嚴(yán)格控制土層厚度，避免攤鋪不均勻。攤料前要將尺寸過(guò)大的顆粒及其他雜物清除。及時(shí)檢測(cè)土的含水量，嚴(yán)格控制含水量在最佳含水量以內(nèi)。土攤鋪均勻后，要用平地機(jī)嚴(yán)格按規(guī)定的縱坡和路拱進(jìn)行初步整平和整型。

3.3 拌和及整型。

采用旋耕機(jī)和多燁犁相結(jié)合確保拌和均勻，拌和前先將鋪好砂的土翻拌兩遍，使砂分布到土中。第一遍由路中心開(kāi)始，慢速前進(jìn)，將混合料向中間翻，第二遍從兩邊開(kāi)始，將混合料向外側(cè)翻，后面的兩遍應(yīng)翻犁到底，并隨時(shí)檢查調(diào)整翻犁的深度，使穩(wěn)定土層全部翻透。防止翻犁過(guò)深或過(guò)多破壞下層的表面，混合料拌和均勻后應(yīng)色澤一致。混合料拌和均勻后，立即用平地機(jī)初步整平和整型。對(duì)于局部低洼處，用人工將用新拌的砂土混合料進(jìn)行找補(bǔ)整平。

3.4 碾壓。

混合料達(dá)最佳含水量時(shí)，由試驗(yàn)段的具體情況確定的壓實(shí)機(jī)械，嚴(yán)格按照壓實(shí)工藝進(jìn)行碾壓。先靜壓，再振壓。碾壓時(shí)，一般重疊1/2輪寬，路基的兩側(cè)要多壓幾遍。在碾壓過(guò)程中，如有松散、彈簧、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)處理，使其達(dá)到質(zhì)量要求。

4. 高液限粘土化學(xué)改良法施工技術(shù)

4.1 施工放樣。

由路基高度、實(shí)測(cè)高程、施工地段施工期的沉降值和路基邊緣壓實(shí)的加寬值，考慮到路基沉降、路基削坡等進(jìn)行施工放樣，以確定路基的填筑邊線，并做好標(biāo)明，確保填筑時(shí)卸料到位。砂化土要由專人指揮到指定位置卸料，然后用推土機(jī)初平，并用平地機(jī)精平檢測(cè)含水量，當(dāng)含水量偏大時(shí)要進(jìn)行翻曬，含水過(guò)少時(shí)應(yīng)用灑水車進(jìn)行補(bǔ)水，直到若含水量接近最佳含水量才能進(jìn)行下道工序。

4.2 拌和。

先用樺犁結(jié)合圓盤耙及旋耕機(jī)進(jìn)行翻拌，使灰土層拌和均勻，顏色一致，無(wú)灰條、灰斑。再用路拌機(jī)拌和，粉碎，進(jìn)一步降低顆粒大小下。拌和必須進(jìn)行到灰土均勻、顆粒大小符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求為止，一般2～3遍即可工。

4.3 穩(wěn)壓、整型。

在施工層含水量符合要求后用推土機(jī)履帶快速穩(wěn)壓一遍，再用平地機(jī)整平。穩(wěn)壓和整平過(guò)程交錯(cuò)重復(fù)進(jìn)行，防止本層土施工的不均勻。整平成型至要求的縱橫坡度為路床80cm以下整型為3%的橫坡；進(jìn)入路床80cm范圍時(shí)，再逐層調(diào)整至設(shè)計(jì)橫坡，以便于施工排水。

4.4 碾壓。

按照鋪筑試驗(yàn)段確定的機(jī)械組合和碾壓程序，采用振動(dòng)壓路機(jī)和三輪壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。碾壓時(shí)速控制在1.5～1.7Km，碾壓遍數(shù)一般為4～6遍，最終碾壓遍數(shù)以滿足相應(yīng)層要求的壓實(shí)度為準(zhǔn)。

5. 結(jié)語(yǔ)

總之，對(duì)于路基填筑，高液限粘土的使用應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求施工，由于高液限粘土應(yīng)用的規(guī)定存在著局限性，要根據(jù)實(shí)際路況及設(shè)計(jì)要求制定不同施工方案以確保公路質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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