高速公路高液限土路基填筑施工工藝與質(zhì)量控制

中交第四航務(wù)工程局有限公司，廣東 廣州 510290

1 工程概況

廣西貴港至隆安高速公路項目隆安段D04合同段起訖里程為K219+500～K238+731.987，全長19.232km，其中路基長18.635km。路線內(nèi)挖方路塹多為高液限土，且項目周邊區(qū)域高液限土分布十分廣泛，厚度較大，很難找到符合規(guī)定要求的取土場。高液限土屬細(xì)粒土，液限超50%，0.075mm以下的顆粒含量超50%。

根據(jù)工程地質(zhì)資料及現(xiàn)場取樣試驗可知，該項目土質(zhì)液限達(dá)到50%以上，塑性指數(shù)超26，屬于典型的高液限土。高液限土含水率高、細(xì)顆粒含量大、液限高，受多重特性的影響，其CBR強度偏低、可壓實性不足，伴有持續(xù)性的變形問題，不宜直接用作路基填筑。該合同段嚴(yán)重缺乏合格填料，且外購路途遠(yuǎn)、成本高，因此使用CBR值滿足規(guī)范要求的高液限土填筑路基。

2 高液限土路基填筑關(guān)鍵工藝

2.1 基底處理

受水浸泡或地下水侵蝕的區(qū)域范圍內(nèi)的土不宜作為路堤填料使用。高液限土長時間處于被水浸泡的狀態(tài)，加之土體對水較敏感，因而易出現(xiàn)膨脹變軟現(xiàn)象，穩(wěn)定性明顯降低，承載能力不足。對此，在正式組織路基填筑作業(yè)前，宜對基底水位做全面的調(diào)查，若該處偏潮濕，可先換填透水性材料（厚度控制在30～50cm），再緊密鋪設(shè)土工布；遇填土高度超6m的情況時，宜采取鋪設(shè)土工格柵的方法，通過此途徑提高基底坡腳的穩(wěn)定性。

2.2 土壓實

（1）不可分散的土不宜直接投入使用，需摻入適量石灰等外加材料，并予以晾曬。隨著稠度的降低，土的分散難度加大，遇膨脹性較大的情況時，宜將該值降低至1.15～1.3，在此條件下組織重型壓實作業(yè)。

（2）碾壓可降低土體中的空氣率，從而達(dá)到提高密實度的效果，但碾壓容易加劇孔隙中空氣的聚集量（難以排出），空氣處于受壓縮的狀態(tài)，產(chǎn)生的內(nèi)壓應(yīng)力作用力較強，易導(dǎo)致土體形成裂縫，隨之顯現(xiàn)出“彈簧”現(xiàn)象。

（3）由于高液限土的強度普遍偏低，且具有各向異性，需保證碾壓的均勻性，而實現(xiàn)此目標(biāo)的基本前提在于壓實設(shè)備與路基間形成足夠的接觸力，對此，可以選擇大噸位振動壓路機。但仍需注意，高液限土的強度低、壓縮性高，由于此特性，在壓實期間也容易出現(xiàn)“彈簧”問題。

（4）若選用重型凸塊式振動壓路機，得益于凸塊面積小、接觸應(yīng)力大的特點，可使凸塊與土基形成穩(wěn)定咬合的關(guān)系，可較為有效地規(guī)避“彈簧”現(xiàn)象。壓實期間，嚴(yán)格控制好作業(yè)遍數(shù)，使土團(tuán)結(jié)構(gòu)可被完全破壞，從而達(dá)到提高壓實度的效果。

（5）若土的稠度超過1.1，則在啟用重型凸塊式振動壓路機時作業(yè)難度較大，此時應(yīng)有效控制土的稠度，該值介于1.01～1.1時達(dá)到最佳碾壓條件，壓實遍數(shù)以4～6遍為宜。此外，將壓實層減薄也是較為可行的方法，單層壓實厚度可控制在15～20cm，此條件便于翻曬和碾壓作業(yè)，壓實設(shè)備可選用輪胎壓路機，每5層頂再用重型凸塊式振動壓路機加強處理。

2.3 路基防開裂

路基施工集基礎(chǔ)處理、攤鋪、壓實等多個環(huán)節(jié)于一體，各項工作需形成緊密銜接的關(guān)系，在連續(xù)作業(yè)的模式下提高路基的完整性。根據(jù)現(xiàn)場氣溫特點，可安排上午上土、下午攤鋪翻曬、夜間碾壓，經(jīng)碾壓處理后隨即組織質(zhì)量檢驗。數(shù)據(jù)表明，在經(jīng)過路基碾壓處理后，若工作面的暴曬時間達(dá)到4h以上，將顯現(xiàn)出細(xì)小裂縫；該時間超6h時，裂縫開始擴大。裂縫長達(dá)到6m、寬達(dá)到5mm時，將嚴(yán)重影響路基的整體質(zhì)量，例如強度和穩(wěn)定性均有所下降，且在各類裂縫中又以縱向裂縫的影響最為顯著。

2.4 路床填料要求

高液限土填方路基在填筑完成后受天氣雨水影響存在收縮下沉和濕度增加導(dǎo)致路基膨脹的情況，同時路床部分受反復(fù)荷載影響，高液限土填料填筑時塑性變形會累積，因此填方路床需采用能適應(yīng)一定變形能力、塑性指數(shù)較低、CBR值達(dá)標(biāo)的填料。根據(jù)該項目沿線實際情況，填方路床填料采用挖方爆破石渣，每層路床填筑壓實厚度控制在20～25cm，最大填料粒徑不得大于10cm。

挖方路床換填，高液限土采用濕土法進(jìn)行CBR試驗，同時對土基回彈模量進(jìn)行檢測，要求實測值至少達(dá)到40MPa。高液限土挖方路基路床受收縮變形影響較小，路床施工時應(yīng)重點做好防滲水措施，以充分利用原狀土的力學(xué)性能，該項目主要采用開挖石渣摻土處理及外購碎石土。

2.5 現(xiàn)場施工管理

機械化作業(yè)模式下，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)條件以及工程要求合理配備施工機械，形成最佳組合方案，使填料的轉(zhuǎn)運、攤鋪、碾壓等各環(huán)節(jié)的相關(guān)工作均可高效開展。逐層碾壓、檢驗，按照先自檢、后監(jiān)理檢驗的方法操作，全面保證路基的施工質(zhì)量，待該層路基施工質(zhì)量達(dá)標(biāo)后，方可施工后一層。填土堆放時間不宜過長，在稠度達(dá)標(biāo)時需及時采取碾壓處理措施。若因特殊情況而導(dǎo)致攤鋪后24h內(nèi)難以順利壓實，則需先安排靜壓。合理修筑路基面，形成3%以上的排水橫坡，提高作業(yè)現(xiàn)場的排水效率。此外，需提前準(zhǔn)備足量的防雨布，關(guān)注天氣預(yù)報信息，在即將下雨時遮蓋。

2.6 補強夯實

路基分層填筑工作落實到位后，每2m高度用沖擊壓路機補壓10遍（也可根據(jù)實際情況適當(dāng)增加遍數(shù)），對于臨近結(jié)構(gòu)物的部分，為保證周邊結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)為人工機具增強補壓的方法，盡可能減小工后沉降量。在高液限土路基施工中，若采用重型強夯設(shè)備，則容易對已填筑土體造成破壞性影響，如發(fā)生剪切破壞?？紤]到此方面的問題，在路基補壓環(huán)節(jié)采用的是液壓夯機，重點處理區(qū)域為路基邊部、臺背回填處等各個易失穩(wěn)的薄弱部分[1]。

3 高液限土路基填筑控制

（1）高液限黏土的小顆粒含量較高，水分蒸發(fā)效率較低，加之細(xì)顆粒分布的不均勻性，易出現(xiàn)同壓層含水率偏差較大的情況。在這種情況下，必須勤翻曬，從而縮短施工周期，促進(jìn)含水率的降低，保證土壤含水率的均勻性，增強碾壓效果。

（2）遵循連續(xù)施工的原則，每完成一層施工后隨即組織自檢，并邀請監(jiān)理檢驗，若無誤則及時進(jìn)入后一層的攤鋪階段，以免因中途間隔時間過長而出現(xiàn)曬裂問題。

（3）設(shè)置相應(yīng)的邊溝，防止雨水浸泡路基并對防水物資加以準(zhǔn)備，采取有效措施防護(hù)路基邊坡，如利用防水材料遮蓋等。

（4）在填筑過程中可充分利用平地機來整平路基頂面，并做好現(xiàn)場路拱，保證其超過4%，便于排水。

（5）在高液限黏土填筑路基施工中，路段的高度低于80cm時，上路床在填筑過程中應(yīng)采用合格的填筑材料，同時將隔水層和排水層設(shè)置在較潮濕和地下水位較高的地段，從而預(yù)防地下毛細(xì)水的上升。

4 高液限土路基處治措施

針對高液限土塑性指數(shù)大、在活載及路堤重力作用下容易產(chǎn)生塑性變形和附加沉降的情況，高液限土填土高度較大時，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際地質(zhì)、地形情況對坡腳容易產(chǎn)生塑性變形的部位進(jìn)行加固，可設(shè)置固腳墻或反壓護(hù)道[2]。

4.1 填方路基坡腳加固

（1）路堤基底潮濕軟弱、原地面斜坡坡度陡于1∶5、填方邊坡高度為6～8m時，為防止坡腳軟化和路堤產(chǎn)生橫向差異沉降，結(jié)合現(xiàn)場具體情況可設(shè)置固腳墻。

（2）固腳墻用片石填筑，墻頂寬度不宜小于2m，墻面為垂直墻面。

（3）固腳墻布置。固腳墻高出原地面0.3～0.5m，外側(cè)比路基原地面坡腳位置超寬不小于0.5m，并盡量壓縮坡腳。

（4）地基要求。固腳墻需埋置于邊坡坡腳較好的原狀土內(nèi)，外邊緣埋深不小于2m。

4.2 反壓護(hù)道側(cè)向加固

（1）路堤基底潮濕軟弱、填方邊坡高度過大時，為防止高液限土路基坡面附近局部軟化產(chǎn)生附加差異沉降，結(jié)合現(xiàn)場實際情況亦可設(shè)置反壓護(hù)道，約束側(cè)向變形[3]。

（2）反壓護(hù)道可利用高液限土填筑，頂寬3m，護(hù)道高度不小于填方邊坡高度的1/3，且不宜超過填方邊坡高度的1/2，邊坡坡率為1∶1.5～1∶1。反壓護(hù)道施工采取的是分層依次填筑、壓實的方法，加強檢驗，確保壓實度≥90%。

（3）對于反壓護(hù)道的布置，應(yīng)盡量擠壓坡面，護(hù)道頂面設(shè)置2%～4%的外向橫坡利于排水。

（4）地基處理。反壓護(hù)道地基處理與該段路基的地基處理方案相同，超寬處理寬度不小于軟弱地基處理厚度加上1m。

5 結(jié)束語

綜上所述，高液限土的性質(zhì)欠佳，具有塑性大、穩(wěn)定性不足等局限性，易破壞路基的穩(wěn)定性，故需切實提高高速公路高液限土路基填筑施工質(zhì)量。文章從填筑施工工藝和質(zhì)量控制兩個角度展開分析，闡述了具體的關(guān)鍵工藝，提出了具有針對性的處治措施，希望所提內(nèi)容可為類似工程提供有價值的參考。