高液限土填筑路基的施工方法研究

林伟

（南平京福高速公路有限责任公司，南平353000）

摘要：本文结合三福高速公路南平段对高液限土的研究，提出高液限土填筑路

基的施工方法及现场质量控制办法。

关键词 高液限土 填筑 施工方法 一、 前言

按照我国现行的《公路路基施工技术规范》JTJ033-95规定液限大于50，塑性指数大于26的土，以及含水量超过规定的土，不得直接作为路堤填料，需要应用时，必须采取满足设计要求的技术措施，经检查合格后方可使用。三福高速南平段在施工过程中遇到了相当数量的高液限土，经室内试验，其液限为57.2，塑性为30.5，塑性指数为26.7；其中部分土的液限达到82.8，塑限为33.5，塑性指数为49.3。按以往惯例在工程中出现的高液限土一般采取废弃换土方法解决，不仅增加土石方调运费用，而且要占用大量非永久性工程用地，产生新的弃土堆，破坏环境；若采用石灰或用其它固化材料改良，所需费用相当高，同时施工工艺复杂，质量控制难度大，还将延长工期，因此无论是换填或是改良，都是非常困难的。借鉴我国已有将高液限土用于高速公路路基填筑的实例，如泉厦高速公路，广东普惠、电湛高速公路等均已建成通车，由此说明高液限土在一定的条件下是可以用于路基填筑的。我部与交通部公路科研所合作，对高液限土的路用性能及施工处理技术进行了专门研究。 二、高液限土的特性

高液限土由花岗岩等风化而成，这种土液限含水量大，液限指数高，水稳定性极差，根据以往经验及室内试验研究，我们发现高液限土具有以下特性： 1、塑性指数大，胀缩性明显，在干燥状态下的强度较高，但一旦遇水后迅速软化，线膨胀率可达百分之几十，强度也急剧降低，在较干状态下压实度符合规范要求的，往往在一场雨之后再测便达不到要求，甚至会下降十几个百分点。在最佳含水量情况下击实得到的CBR值往往小于3，其水稳性极差，在干燥状态下甚至会从空气中强烈吸水。

2、湿法制件（即在制备预定含水量土样的时候，采用将高含水量的天然土逐步晾干的办法达到预计的含水量），所得最佳含水量高于干法，而最大干密度低于干法，因此在同等条件下湿法所得试件强度高于干法，原状土的强度大于扰动土的强度，而且现场湿土填料也必须经过晾晒降低含水量后方才进行分层碾压施工，因此湿法制件更符合实际施工过程。

3、高液限土在最佳含水量下击实得到最大的干密度，其强度（CBR）值却不是最大的，也就是说最大干密度与最大强度（CBR）分别对应着两个不同的含水量，高液限土的密度曲线与强度曲线是两条分离的双驼峰曲线，这明显与非高液限土不同。

4、高液限土的密度并不是简单地随着击实功的增加而增加，在一定含水量下，当击实功超过某一值后其密度不再增加，甚至下降，同样其强度在超过一定的击实功后便开始下降；这主要是由于土体是由固、液、气三相物质构成，在锤击过程中，虽然能挤出一些空气，但空气却不能全部及时地排挤出来，空气受到压缩，使土中的内应力增加，并导致产生裂缝，使土体抵抗外界荷载的能力降低；另一个原因是由于击实后土颗粒过份靠近，此时已覆在土颗粒周围

的较厚的水膜在颗粒接触处受到压挤，导致颗粒接触处的水膜减薄而其他位置的水膜增厚，使土的结构变更，产生触变现象，导致土体的粘结力和强度降低。 三、室内研究

强度和变形是高速公路路基最重要的两个控制指标，所有因路基而引起的路面破坏均可归结为这两个指标不满足要求所致。高速公路对路基的要求是保证强度与稳定性，路基的压实度是为了保证其强度，减小变形，提高压实度本身不是目的，而是手段。

通常土的基本实测指标是含水量ω，土粒比量G及密度 d 三个，对于利用高液限土筑路的控制指标,参考国内外高速公路试验的经验,由于高液限土的密度曲线与强度曲线（承载比CBR）是两条分离的双驼峰曲线，另外，在含水量较高的情况下，高液限土往往随着击实功的增加其强度降低，这在工程上主要表现为超压后的“弹簧”现象，因此，室内试验分别进行了不同击实功（层数X击数；3×18、5×29、5×59，分别相当于轻型、中型和重型击实功）、不同含水量情况下的密度、强度和水稳性交叉试验，以明确高液限土的含水量、击实功、密实度、饱和度、强度，水稳性之间的规律，我们选择了压实度K和饱和度Sr两个作为双控指标.

Sr=.G

e=

(10.01)G.



k=

d dmax

式中：Sr 饱和度, %

e 土的孔隙比, %

d 现场压实土的干密度,g/cm3

3

dma 理论土的最大干密度,g/cmx在室内试验中,我们采用了湿法制件工艺,即在制备预定含水量土样的时候，采用将高含水量的天然土逐步晾干的办法达到预计的含水量，具体试验数据如下：

1、该土样的基本物理力学指标如下： 天然含水量 （％） 稠度 Ｗc 比重 液限(g/cm3) WL 塑性WP 塑指IP 颗粒分析（％） >0.074mm <0.074mm 最佳含水量 （％） 最大干 密度 (g/cm3) 36.1 0.79 2.68 57.2 30.5 26.7 27.5 72.5 19.0 1.69 2、不同击实功、不同含水量下的密实度、稠度、饱和度及水稳性 含水量（）稠度 Ｗc 重型层数X击数 湿密度ρ（g/cm3） 干密度ρd（g/cm3） 压实度勤(%) 承载饱和度Sr(%) 线膨比胀率CBR（%） （%） 泡水泡水前 后 2.7 14.8 25.0 5.4 15.3 10.9 8.3 8.1 6.0 6.5 4.2 3.6 3.8 2.7 2.4 2.7 2.0 2.0 65.1 85.4 97.5 79.7 96.6 99.8 89.1 98.7 98.7 95.3 99.1 99.2 96.8 98.6 97.1 95.0 97.3 97.6 93.8 3.9 101.7 2.0 101.9 0.8 94.5 99.6 97.0 1.9 0.2 0.4 21.6 25.5 27.7 30.1 32.7 34.1 % 1.33 3×18 5×29 5×59 1.19 3×18 5×29 5×59 1.10 3×18 5×29 5×59 1.01 3×18 5×29 5×59 0.92 3×18 5×29 5×59 0.87 3×18 5×29 5×59 泡水前 泡水后 泡水前 泡水后 1.725 1.825 1.418 1.365 83.9 1.942 1.989 1.597 1.566 94.5 2.045 2.053 1.682 1.668 99.5 1.810 1.861 1.442 1.415 85.4 1.970 1.980 1.570 1.567 92.9 1.996 2.007 1.590 1.590 94.1 1.866 1.899 1.462 1.455 86.5 1.953 1.966 1.529 1.528 90.5 1.953 1.961 1.529 1.528 90.5 1.885 1.900 1.447 1.444 85.6 1.919 1.928 1.473 1.473 87.1 1.920 1.926 1.474 1.474 87.2 1.866 1.873 1.406 1.406 83.2 1.883 1.892 1.419 1.419 84.0 1.869 1.881 1.408 1.409 83.3 1.831 1.843 1.366 1.365 80.8 1.854 1.865 1.382 1.383 81.8 1.856 1.865 1.384 1.385 81.9 102.6 0.0 101.8 0.1 100.7 0.1 98.9 0.2 100.9 0.0 100.6 0.0 98.4 99.5 97.4 99.5 99.3 0.1 0.0 0.1 -0.1 -0.1 100.5 0.0 表中部份试样泡水后的饱和度大于100，主要因泡水后试件本身的饱和度接近于100，由于试验过程中试验误差经常导致超过100.

从表中可以看出,当含水量小于30.3%时,重型击实功作用下的干密度及饱和度增长较中型及轻型击实功得到的高，当含水量介于25~32%时，CBR值普遍介于3~9之间满足规范对路堤路用材料的要求，当含水量大于32%时，CBR值很难满足规范要求。

从以上试验结果可以看出，该高液限土的砂砾含量较高（粒径大于0.074的占总量的27.5%）液限（57.2）、塑指（26.7）较低，最大干密度较高（为1.69），最佳含水量为19.0，强度CBR值较高（可达25）胀缩量不大，若能合理控制施工工艺完全可以用作路基90区的填筑。

理想含水量范围为25~30%（或稠度位于1.0~1.2）之间，在此范围内采用重型压路机碾压其压实度能够达到较高的水平，其CBR值与饱和度较高，水稳性较好；当含水量>28%时不宜采用冲击压路机加强碾压。

当含水量小于25%或稠度大于1.2时，其泡水前干密度很高，饱和度较低，在此含水量范围内进行路基填筑存在较大的陷患，必须采用重型或冲击压路机

加强碾压。

当含水量大于32%或稠度低于0.9时，其干密度较低，饱和度高，CBR值小于3，不满足使用要求，必须进行晾晒。 四、填筑方案后确定及质量控制方法。

在对室内试验结果分析总结的基础上，根据各标段的高液限土的基本物理指标，尤其是其天然含水量，进行实体工程试验。其目的是通过现场试验建立和室内试验规律的联系，确定高液限土在现场压实的情况下其CBR值的范围，以明确高液限土能否用于路基填筑及填筑的范围。同时，通过现场试验确定最佳填筑方案，使高液限土在击实功和含水量上存在着最佳状态，在此状态下击实的试件获得稳定强度，CBR值也能满足公路路基设计要求。根据室内试验的最佳击实状态和现场试验路的修筑，可通过控制压实度和饱和度两个代表路基强度稳定性的指标作为高液限粘土的压实标准，确定施工的含水量控制范围和压路机碾压参数，采用不掺和任何固化剂或外掺材料而直接利用高液限土修筑高速公路路基。同时，通过现场试验确定最佳的施工工艺和切实可行的质量控制方法。

结合现场试验结果，当含水量为25%~28%时每层的摊铺厚度为25CM，当含水量为28%~32%时,每层的摊铺厚度为20cm,当含水量大于38%时,应予以废弃。最后确定该高液限土的碾压施工工艺及质量控制方法。具体如下： 含水量（%） 25~28 28~32 松铺厚度 碾压遍数 控制指标 压实度（%） 饱和度（%） 25 静压2遍+大振10遍 静压8遍+大振2遍 ≥87 ≥85 ≥85 ≥90 现场质量检测以检查施工过程记录再加上压实度与饱和度双指标进行控制。压实度和饱和度的抽检频率按《公路路基施工规范》的相关规定执行。即每2000m2检测8个点，不足2000m2至少检验两个点。碾压后的施工过程记录完整，符合规范规定的要求，且满足上表的要求则认为路基压实质量合格，否则应予以重压。若料场填料的含水量不满足要求时，可以考虑采取必要的措施予以翻松晾晒或掺水闷料。 五、结语

1、高液限土的路基填筑能够为国家节约成百万元的建设投资。 2、由于高液限土极易吸水，因此必须强调强调连续施工，并做好防排水措

施，同时采取必要措施防止已填路基被晒裂。 3、对高液限土的研究尚未进行系统研究，路基在使用过程中的含水量变化

及变形规律依然不明确，填筑工艺的确定及质量的控制均未形成一套完整的理论，这些均限制了高液限土的使用。