不同土質原狀土在天然狀態下的密實特性研究

王慧鑫

（山西省交通建設工程質量檢測中心（有限公司），山西 太原 030032）

1 概述

路基是道路工程的主要組成部分，其形式有路堤、路塹和填挖結合3 種，在進行挖方段施工時，高挖方路段通常是將土方開挖至路基頂設計標高，整平后直接碾壓，或將土方開挖至路基頂設計標高后將土層挖松30 cm 后進行碾壓；淺挖方路段或填挖結合部的挖方段則需將設計標高以下路床范圍內的土層挖除運走后，重新用原土或更換土質較好的土分層回填碾壓至設計標高，且各層壓實度需滿足規范要求，根據2014 版《公路工程技術標準》，特重、極重交通挖方段0～1.2 m 范圍內的上下路床均應達到96%的壓實度標準[1]。

在某高速公路路基工程的施工過程中，項目管理方對高挖方路段設計標高以下的原狀土在天然狀態下的自然固結壓實度存疑，認為不一定能達到規范中大于等于96%的要求，且大于多少米為高挖方段也沒有相關文獻可以查詢，因此項目管理方要求檢測中心對原狀土在天然狀態下的自然固結壓實度進行試驗。本次試驗共對19 個取土場11 種不同土質的原狀土進行了取樣、試驗及分析，可為高速公路路基施工技術人員提供參考。

2 原狀土壓實度試驗的開展

依托某在建高速公路項目，選取42 km 范圍內的19 個取土場進行原狀土壓實度試驗，從這些取土場中先取得代表性樣品進行顆粒分析、液塑限試驗確定土的土質，根據試驗結果，共分為11 種不同土質，土質情況匯總見表1。

表1 取土場土質情況匯總表

選定取土場后，根據土類的最大粒徑不同在現場選用環刀法或灌砂法進行土樣的密度試驗。該試驗經過與項目管理方討論，試驗深度定為0～1.5 m，每50 cm 進行試驗一次，檢測圖見圖1、圖2。

圖1 使用環刀法進行檢測

圖2 使用灌砂法進行檢測

現場檢測完成后，將各取土場不同深度的土使用鋁盒裝好并編號，取回室內進行烘干法含水率試驗，另在此區域取代表性的土樣，進行室內重型擊實試驗，確定該土樣的最大干密度。

3 試驗數據的統計與分析

通過對檢測數據進行分析計算，同時結合室內擊實試驗中得到的最佳含水率下的最大干密度，得到了不同取土場不同深度的原狀土自然固結密度及壓實度數據。

表2 不同取土場原狀土試驗數據匯總表

通過表2 可看出，不同土質的土隨著深度的增加干密度也逐漸變大，但不同土質增加的程度不同，相比較原地面，1.5 m 深處的土的干密度增加0.02～0.52 g/cm3。為對不同土質在不同深度的壓實度進行比較，將表2 的數據按不同深度畫折線圖（圖3），其中相同土質的壓實度取平均值。

圖3 不同土質不同深度的壓實度變化折線圖

從圖3 中可以直觀地看出，原狀土壓實度較大的土質是含砂低液限黏土和含礫低液限黏土，這2 種土在0～1.5 m 處的壓實度位于90.8%～99.0%之間；原狀土壓實度較小的土質是黏土質砂，在0～1.5 m 處的壓實度位于65.1%～81.5%之間。原狀土壓實度1.5 m 比0 m 處變化最大的土質是黏土質砂，增加16.4%；變化最小的土質是高液限粉土，增加3.6%。因不同土質的土隨深度的加深，原狀土壓實度也在增加，為得出不同土質的原狀土壓實度大于96%時的最小深度，將數據用Excel 進行線性或二項式回歸分析，然后求解計算出壓實度大于96%時最小深度。這11 種不同土質的回歸公式R2均大于0.9，相關性良好。

由表3 中數據可以看出，不同土質的原狀土壓實度大于96%的最小深度處于0.46～6.42 m 之間，其中最小的土質是含礫低液限黏土，0.46 m 以下原狀土層的天然壓實度即可達到96%，其他土質的最小深度為1.18～6.42 m。這個最小深度即為不同土質高挖方段與低挖方段的界限。

表3 不同土質原狀土壓實度回歸分析匯總表

因此對于這11 種土質的挖方段，為了施工方便，可將開挖高度大于7 m 的按照高挖方路段施工方法進行施工，小于7 m 的挖方段則將0～1.2 m 范圍內的土層全部挖除后重新分層回填碾壓。但考慮到原狀土經過長期的自然固結，沉降已經趨于穩定，需盡量保持其原有狀態時，也可根據不同土質確定的高挖方段和淺挖方段界限進行更精細的劃分，即挖方高度大于該土質最小開挖深度時按高挖方段施工方法來施工，否則，按淺挖方段施工方法進行施工。且按淺挖方段施工時，上下路床0～1.2 m 范圍內的土層不一定需要全部挖除，挖除深度可為該土質的最小開挖深度減去開挖到設計標高時的已開挖高度，該深度最多取1.2 m。

4 結語

本文通過大量的試驗檢測工作，對11 種不同土質在天然狀態下自然固結的壓實度進行了檢測分析，得出了不同土質原狀土壓實度隨深度的變化規律。并通過回歸分析，得出了不同土質原狀土壓實度大于96%的最小深度，解決了項目管理方對原狀土壓實度的疑惑，明確了11 種不同土質高挖方段與淺挖方段的界限，可為路基挖方段的施工決策提供一定的參考。