公路工程高液限土路基修筑施工技术.pdf

总655期2023年第25期（9月 上）0 引言高液限土是一种较为特殊的土体，归属于细粒土的范畴，此类土体的液限在 50%以上，粒径在 0.075mm以下的颗粒含量超过50%。现行规范规定，高液限土不得直接作为路基的填料使用，如果需要用高液限土填筑路基时，必须采取相应的技术措施，对土体进行改良，以满足路基填筑需要。因此，本文对公路工程高液限土路基修筑施工技术展开分析。1 工程概况某公路工程中的一个路段全长12.85 km，由于公路沿线的借土场中也均为高液限土，从而导致可用于路基填筑的材料缺乏，若远距离运输，不仅会增加施工成本，还可能影响工期。本文通过试验的方法，确定公路沿线上的高液限土能否作为路基填料，并针对高液限土，采用相应的路基修筑施工技术。2 公路工程高液限土路基修筑施工技术2.1 高液限土的特性及改良2.1.1 特性试验1）公路路基要具备一定的强度和结构稳定性，压实度与强度密切相关。特性试验的目的在于依托高液限土的特性，明确含水量、击实功、压实度、饱和度、强度等技术指标间的关系，从而为施工提供参考依据。查阅当地的气象资料可知，本工程所在区域的年均降雨量为1 0501 980 mm，取土场内的高液限土天然含水量较高，约25%35%，为确保施工质量，要采取晾晒的方法，使含水量达到最佳含水量的范围内。基于此前提，在研究高液限土特性时，可采取湿法试验。高液限土的密度与强度曲线并不吻合，含水量较高时，随着击实功的增加，高液限土的强度会随之降低。在试验中，采用不同的击实功，即轻型、中型和重型，并在不同的含水量下，完成泡水前后的强度和水稳性交叉试验。2）由试验结果可知，轻型击实的条件下，高液限土样的含水量在22%以内时，干密度并未发生较大幅度的变化，处于较低水平，即1.3 g/cm左右1。高液限土样的含水量在22%以上时，干密度达到相对较高的水平，即1.4 g/cm左右，含水量继续增加，土样的干密度随之减小；在中型和重型击实的条件下，高液限土的干密度快速增加，含水量在17%以内时，干密度达1.5 g/cm以上。含水量达20%后，中型和重型击实的干密度结果相差不大。而当土壤的含水量超过 22%时，轻型、中型和重型击实获得的干密度基本一致，处于相对较低的水平。由此可得出如下结论：高液限土的含水量在20%以下时，应将大吨位的压路机作为首选，通过增加碾压遍数，从而保证压实度达标。高液限土的含水量在20%以上时，压路机和碾压遍数对压实度的影响不大，此时应降低高液限土的含水量，以使压实度达标。3）高液限土的含水量在18%以内时，泡水前后的干、湿密度相差较大，其中干密度差0.17 g/cm，说明压实土的水稳定性差，若是在该条件下进行路基填筑施工，虽然能够得到较大的干密度，但稳定性却不达标。如果遇到降雨，则压实度会大幅度降低。在含水量超过 26%的情况下压实，比含水量在 17%20%时低0.08 g/cm2。由此可得出如下结论：高液限土的含水量过高，虽然能够获得比较好的水稳定性，但干密度却比较低，不利于路基承载力的提升。高液限土的含水量在17%22%时，压实度可以达到90%，由于压实度与强度有关，并且是路基的关键性指标，可以压实度作为立足点，将高液限土的含水量控制在 17%22%。4）当高液限土的含水量增加后，饱和度随之增收稿日期：2023-01-06作者简介：黄鑫（1996），男，助理工程师，从事道路与桥梁工程监理工作。公路工程高液限土路基修筑施工技术黄鑫（廊坊市交通技术咨询监理公司，河北 廊坊 065000）摘要：为研究高液限土在公路路基中的应用，以某公路工程为例，对该公路高液限土路基修筑施工技术展开分析论述。研究结果表明，在高液限土路基修筑过程中，要明确高液限土的特性，通过试验的方法确定高液限土的改良方案。同时掌握高液限土路基施工技术及实施要点，以确保路基施工质量达标。关键词：公路工程；高液限土；路基修筑中图分类号：U416.2文献标识码：B40交通世界TRANSPOWORLD加，土的含水量达到20%时，饱和度的增长趋于平缓。在含水量较低的情况下，击实功不同，饱和度相差较大，击实功对饱和度的影响，会随着含水量的增加而减弱。基于这一前提，高液限土的含水量在20%以内时，要选择大吨位的压路机并增加碾压遍数。高液限土的含水量在23%以上时，中型和重型击实功下的饱和度可以达到80%左右，泡水后，饱和度相差较小3。2.1.2 改良试验1）向高液限土中掺入土壤稳定剂，试验选用的稳定剂由多种表面活性剂组成，可在水中完全溶解。在土壤中，通过离子交换，能吸附于土壤颗粒表面，从而形成油性保护膜，使水分子无法吸附土壤颗粒表面，改变土壤的亲水性，降低水对土壤强度的影响，增加土壤的密实度，减少渗透系数，提高抗剪强度和承载力，最终达到稳定土壤的效果。本工程中的高液限土天然含水量在 20%25%，最佳含水量在 13%15%，二者存在较大的差异。依据现行规范的要求，加州承载比试验应在最佳含水量的条件下开展，但由于受到多方面因素的影响，试验中很难达到规范要求。因此，在加州承载比过程中，含水量为 26%28%，试验结果表明，加州承载比不达标4。为解决此问题，对高液限土翻晒，使其含水量降至18.5%左右，再次试验后，结果显示翻晒可以使高液限土的强度得到显著提升。2）在高液限土中掺入适量的固化剂，能够提升土的强度和弹性，并且还能避免水的渗透，可使路基固结成坚实、稳定的板块结构。经过固化剂处理的路基，密实度大幅提高，进一步增强承载力，抗压强度提高幅度可达到40%，路基结构得到改善。固化剂的掺入，可减少水泥和石灰的用量，解决道路易催化的问题。同时，降低了路基结构的空隙率，提高了温度稳定性，因气候变化引起的收缩、膨胀以及开裂等情况减少，养护工作量下降。2.2 路基修筑施工技术2.2.1 施工准备1）在施工前，应准备相关的施工机具。本工程中，使用的主要机械设备有挖掘机、装载机、推土机、运输车、平地机、路拌机、压路机、羊足碾、洒水车等。2）除施工机械设备外，还要准备试验检测设备，包括土壤含水量检测仪器、压实度检测仪、承载比试验检测装置、液塑限试验仪器、相对密度检测设备、重型击实试验装置、土壤膨胀量测定仪器、弯沉检测设备等。3）依据规定要求，准备土壤稳定剂和中粗砂等材料。2.2.2 掺加改良剂的路拌法施工工艺1）将下承层整平后，检测其各项技术指标，包括平整度、压实度、加州承载比、弯沉值等，确保与现行规范和设计要求相符，若表面存在松散或是弹簧等现象，应采取相应的措施加以处理。2）由专业的测量小组负责测量放样工作，施工正式开始前，应先恢复中线，每间隔20m左右布设一根控制桩，同时在两侧路肩边缘外设指示桩，对高程加以测量。3）按试验段确定的松铺系数，对每车填料的堆放间距加以计算，随后用石灰划出网格，严格控制卸料间距，防止过多或是不足影响施工质量。4）用推土机将高液限土推至预先设定好的宽度范围内，然后用平地机初平并按规定要求起拱。摊铺时，要把所有的结块全部敲碎，将尺寸超限的颗粒挑出，检查松铺厚度，确保达到设计要求。5）摊铺高液限土的同时，制备土壤改良剂。在最佳含水量的条件下，合理确定改良剂与高液限土填料中粒径小于0.075 mm的颗粒含量的质量比5。将改良剂按照1100的比例用水稀释，向水箱中加入一定量的水，并将改良剂倒入水箱，再加入规定的水量，搅拌均匀，静置10min左右便可使用。6）按水枪流速，准确计算出喷洒范围，将掺水搅拌好的改良剂，喷洒到松铺的高液限土填料表面，要保证喷洒的均匀性。用路拌机按松铺厚度，将改良剂与高液限土填料拌和一遍。当混合料拌和均匀后，用平地机整平、整形，直线段从道路两侧向中心刮平，曲线段，从内向外刮平，如有必要，则可回刮一遍。7）拌和均匀的混合料若含水量过大，则应在晴朗的天气下晾晒，使含水量达到最佳含水量的范围。拌和后如遇降雨，要立即碾压，使填料达到压实度要求，以免松散的混合料被雨水浸泡，影响施工质量。混合料晾晒至最佳含水量范围内时，便可碾压，利用碾压加快排水速度，使混合料更加密实。8）选用20 t的压路机，对混合料静压一遍，使局部不平整的情况显现出来。低洼的部位，可采用人工的方式耙松表层，回填整平。静压完毕后，改为压路机开启振动功能继续碾压，达到遍数后停止，通常以68遍为宜6。碾压过程中要重叠1/2轮宽，并对路基两侧多压12遍，提高边缘的压实效果。2.2.3 掺加改良剂的厂拌法施工工艺厂拌法备料能够提前完成，不会影响工期，通过挖掘机便可拌制混合料，不需要配置专门的设备。所以厂拌法在高液限土路基填筑施工中更加适用。具体的施工要点如下：1）用挖掘机从取土场内取高液限土填料，在挖掘41总655期2023年第25期（9月 上）机堆土的同时，用高压水枪将土壤改良剂喷洒到填料表面并保证均匀，随后，用装载机将喷好改良剂的高液限土填料铲起并堆成一堆，如此操作重复两次。高液限土填料集中堆放在取土场内，使其完成离子交换，如遇降雨，则可用塑料薄膜对填料加以覆盖，防止雨水浸泡。待天气转晴后，将塑料薄膜揭开，使水分自然蒸发。2）掺入改良剂拌和好的混合料，在堆放12 h后，便可运至施工路段摊铺、碾压。施工工艺与路拌法相同，在此不作赘述。厂拌法施工中，若现场取水比较困难，则应配备两台洒水车或是一车一罐，配制改良剂水溶液可与喷洒同时开展，以加快施工速度。3）场拌法备料一般都是提前完成，水分经过蒸发后，混合料的含水量通常不会超过最佳含水量太多，能减少现场摊铺、晾晒的时间。2.2.4 掺砂改良的施工工艺采用掺砂的方法改良高液限土时，若是以路拌法施工，为使砂土拌和均匀，则要配置高性能的拌和设备。以厂拌法施工时，可用装载机或是挖掘机将砂土拌和均匀。在掺砂改良中，较为重要的工序有掺量、上料、拌和及碾压等。1）在高液限土性质的改善中，砂的掺量起着决定性的作用，应按土的性质、颗粒及相关要求，选取不同的掺量。以掺砂后混合料中粒径超过0.075 mm的颗粒含量达到50%以上，且各项技术指标满足规范及设计要求为准。2）按照施工现场地下水位的实际情况，确定土和砂的上料顺序。当地下水位比较时，可先铺砂，再填土；如果地下水位不高，则可先填土，再铺砂。拌和后的混合料松铺厚度应控制在25 cm左右7。3）用旋耕机和多铧犁作为拌和机具时，应先对铺好的砂和土进行翻拌，以2遍为宜，目的是让砂均匀分布到土中，操作时不要翻到底，以免导致砂落到底部，影响施工效果。第一遍以路中心作为起始点，将混合料逐步向中间翻拌，旋耕机应缓慢前进；第二遍从道路两侧开始，将混合料由内向外侧翻拌，随后再翻犁两遍，每遍要犁到底，翻透稳定土层，确保拌和深度达到要求。施工过程中，要防止在层间留下素土，混合料的拌和要均匀。4）当掺砂的混合料拌和均匀后，选择晴天晾晒，使其含水量达到最佳含水量的范围，之后便可碾压，采取一次性碾压成型的方法。作业时，若是出现松散、弹簧等现象，要将混合料翻开，重新拌和，确保质量达标。2.2.5 注意事项1）用于路基填筑施工的高液限土要经过粉碎处理，使土的粒径达到施工要求，且不得存在结块的情况。2）在晴天时，将混合料铺开晾晒，使其达到最佳含水量范围后，便可开始碾压。在对混合料碾压前，应使用平地机整形，先静压1遍，之后振动碾压8。为避免起皮，应禁止将高出的土刮至低凹处，振动期间如果出现剪切破坏，要停止碾压，待处理后方可恢复。3）按混合料的配合比配料，控制土和砂的松铺厚度，确保混合料拌和均匀，并在最佳含水量的范围内碾压。4）按规范规定，检验每层填土，确认质量合格后，方可施工下道工序。3 结束语公路工程中高液限土路基填筑施工是一项较为复杂的工作，由于高液限土本身的性质比较特殊，无法直接作为路基填料。因此要对高液限土进行改良，以提升其强度，满足路基填筑施工要求。此外，施工人员要掌握相关的施工技术，确保路基质量达标。参考文献：1 姚孟龙，张洪毓，王嘉志，等.高液限土改良技术中路拌法与场拌法工艺对比分析J.四川建材，2022（2）：110-111，113.2 曹海利，付丽红.高液限土石灰改良处治技术试验及工后沉降分析J.公路与汽运，2021（4）：83-86.3 邓旭源.高速公路高液限土路基填筑施工工艺与质量控制J.工程技术研究，2021（7）：201-202.4 陈兴专.高液限土作为路基填料时压实度标准降低的可行性研究J.路基工程，2021（1）：10-13.5 吴勋，侯文腾.云梧高速公路K171K187段高液限土路面路基病害调查及原因分析J.甘肃水利水电技术，2021（2）：60-65.6 王月春，雅成宏，雷军伟，等.干湿循环下吸附结合水对高液限土抗剪强度的影响J 公路与汽运，2020（4）：70-74.7 吴正新，钟明.广东地区路基填筑中高液限土的处治技术及试验研究J.工程技术研究，2020（6）：19-20.8 张锐，肖宇鹏，刘闯，等.考虑吸附结合水影响的高液限土路基压实度控制标准J.中国公路学报，2020（1）：32-40，50.42