高速公路路基高液限黏土施工改良技术

汪军利

摘 要：近年来，高速公路工程建设在全国范围内的各省市都取得了长足的发展，但中国幅员辽阔，各地都有不同的地质情况，不同的地质条件下，采取的技术措施也随之不同，不同的技术措施，其在环保、经济、质量、工效、资源配置等方面的效果都是不同的。如何经济节约、保质保量、绿色环保地修建好高速公路是广大工程人员共同面对的课题。文章就比较典型的高液限黏土在高速公路路基中的改良方法展开研究，结合在建国家高速公路网昆明绕城东南段现场高液限黏土进行取样试验分析，采用不同改良方法对高液限黏土进行改良处理，结合改良试验结果浅谈高液限黏土改良技术，对类似工程提供借鉴和参考。

关键词：高液限黏土；改良；技术

中图分类号：U416 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）09-0058-03

Abstract： In recent years， highway engineering construction in all provinces and cities throughout the country has made considerable progress， but China has a vast territory， so there are different geological conditions everywhere with different geological conditions. Different technical measures have different effects on environmental protection， economy， quality， efficiency， resource allocation and so on. How to build a good highway in an economical， quality and quantity-oriented， green environment-friendly way is a common task faced by the majority of engineers. In this paper， the improvement method of high liquid limit clay in expressway subgrade is studied， and the sampling test of high liquid limit clay in the southeast section of Kunming City around the city of the national highway network is carried out. Using different improvement methods to improve the high liquid limit clay， and based on the results of the improvement test， it discusses the high liquid limit clay improvement technology， in order to provide reference for similar projects.

Keywords： high liquid limit clay； improvement； technology

1 概述

按《公路路基施工技術规范》（JTG F10-2006）要求，2mm黏土粗粒组含量≤25%，液限大于50%，塑限指数大于26即为高液限黏土。液限大于50%，塑限指数大于26的细粒土，不得直接用于填筑路堤调料；需要使用时，必须采取技术措施进行处理，经检验满足设计要求后方可使用。昆明绕城高速东南段A1-1工区存在大量高液限黏土弃方，若能科学处理，充分改良利用，对节约施工成本、控制施工质量有较大意义。

2 工程概况

昆明绕城高速东南段A1-1工区地处昆明市官渡区与嵩明县交界处，工程起点与在建的小龙高速公路相接，之后路线由西北向东南丘陵区布线，止于青年水库以东，路线全长9.5km。其中K1+600～K5+682.96里程段设计土方工程量约为：挖土方31.3万m3、利用土方23.6万m3。

经对各挖方段、不同深度取样分析，采用土标准击实试验，试验结果为：液限50.4%～78.7%，塑限指数23.4～40.9。试验数据如表1。

3 高液限土的工程特性

土的强度由粘聚力和土颗粒间的摩擦力两部分组成。高液限土粒径小，毛细水上升高度大，但速度较慢。土中含有的矿物成分带有较多的负电荷，亲水性强，造成土粒结合水膜厚度较大，导致土颗粒间的摩擦力较小。所以高液限土的强度主要取决于土的粘聚力。试验表明，高液限土处于干燥状态时稍微具有粘结力，但容易被压碎；处于浸水状态时，则容易形成流体状态，整体稳定性差。

高液限土的土质力学特性表现在工程上就是：透水性差，毛细现象显著，亲水性强，浸水后能较长时间保持水分，孔隙率大，干密度小，干时坚硬不易挖掘、不易压实。因此，压实干密度越大，其遇水膨胀率也越大，变形大。在干燥状态下强度较高，一旦遇水迅速软化，强度急剧降低。总体表现为水稳性差。

4 高液限土直接回填的常见病害

（1）天然含水量过大，难以碾压达到规定的压实度，如果压实功过大会导致土体内部产生剪切破坏。

（2）雨季施工，如排水不及时，易造成车辙、弹簧翻浆，边坡坍塌等不良病害。

（3）干缩性大，失水后易造成表面开裂，降低了路基整体强度。

（4）若施工处理不当，压实后路基即处于不稳定状态，吸水后路基发生膨胀，含水量升高，强度降低，在活载和路堤自重作用下，路堤易发生不均匀沉降、横向位移等灾害，导致路面开裂。

5 常用高液限土改良方法

5.1 掺拌石灰法

将生石灰粉与土方按一定比例拌合，通过石灰调节土方含水率及内部结构形式，达到改良目的。

试验分别按4%、6%、8%三个石灰粉质量掺配比例的改良土进行标准击实试验，试验结果见表2。

由表内数据可知：掺拌石灰法对高液限黏土的液限、塑性指数有明显降低作用，对土最大干密度有所提高，对土无侧限抗压强度有显著提高。

5.2 掺拌水泥法

将水泥与土方按一定比例拌合，通过水泥调节土方含水率及内部结构形式，达到改良目的。

分别对4%、6%、8%等三个质量掺配比例掺加PC·32.5水泥对土方改良后的试件进行标准击实试验、无侧限抗压强度试验，试验结果见表3。

由表内数据可知：掺拌水泥法对高液限黏土的液限、塑性指数有明显降低作用，对土最大干密度有所提高，对土无侧限抗压强度有显著提高。

5.3 掺拌碎石法

将碎石与挖土按一定比例拌合，通过碎石调节土方内部结构形式，达到改良目的。

试验分别按40%、50%、60%碎石质量掺配比例进行土标准击实试验、土CBR贯入试验，试验结果见表4。

由表内数据可知：掺拌碎石法对高液限黏土的最大干密度有显著提高，对土CBR有显著提高。

6 各种改良方法优缺点分析

6.1 掺拌石灰法

6.1.1 优点

（1）由于石灰与土颗粒粘聚作用，使改良土具有较好的板结效果，且生石灰与水的作用对较少高液限黏土的含水率有积极作用，降低土体液限、塑限指数，处理效果较好。

（2）改良土充分利用弃方，减少弃土方量，能减小弃土场面积，保护环境。

6.1.2 缺点

（1）改良需要大量生石灰，目前由于市场石灰供应量较小，容易造成供应不足的情况。

（2）若采用厂拌将产生拌和站用地及建设费用，成本较高；若采用路拌不易搅拌均匀，影响路基施工质量。

（3）石灰成本高，改良费用较高。

6.2 掺拌水泥法

6.2.1 优点

（1）由于水泥与土颗粒粘聚作用，使改良土具有较好的板结效果，且水泥与水的作用对较少高液限黏土的含水率有积极作用，降低土体液限、塑限指数，处理效果较好。

（2）改良土充分利用弃方，减少弃土方量，能减小弃土场面积，保护环境。

6.2.2 缺点

（1）水泥改良使路基偏刚性，但由于水泥掺量有限，导致路基容易开裂，影响路基整体承载力。若有地表水下渗，容易导致路基膨胀、变形、翻浆等病害。

（2）若采用厂拌将产生拌和站用地及建设费用，成本较高；若采用路拌不易搅拌均匀，影响路基施工质量。

（3）水泥初凝时间短，拌和完成的填料需要及时铺筑施工，对工序衔接要求高，不利于雨季施工。

（4）水泥成本高，改良費用较高。

6.3 掺拌碎石法

6.3.1 优点

（1）通过掺拌碎石改变土的内部受力构架，提高土的承载力，施工简单易行，施工质量容易控制。

（2）良土充分利用弃方，减少弃土方量，能减小弃土场面积，保护环境。

6.3.2 缺点

掺拌碎石是通过碎石在土体内的骨架作用，改变土的内摩擦角达到改变土的物理特性，所以掺拌碎石没有改变土作为高液限黏土的本质，含水率对改良土影响仍然明显，造成雨季施工不便。

7 结束语

通过对高液限黏土采用掺拌石灰法、掺拌水泥法、掺拌碎石法进行改良的试验分析，总结出各方法的改良效果及优缺点。实际施工过程中，各工程项目情况会有所不同，应该结合自身工程实际情况，采用恰当施工工艺、工法，做到科学施工、因地制宜。

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