高液限粘土路基填料在高速公路上的应用

科技信息　。建筑与工程ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００７年第３期　高液限粘土路基填料在高速公路上的应用　盂德胤　（驻马店市公路管理局河南　驻马店４６３０００）　摘要：本文就高液限粘土的工程性质．充当高速公路路基填料的可能性及技术措施等作了较详细的探讨，并简要介绍了施工工艺。　关键词：高液限粘土；路基填料；掺灰处理；重型压实标准　．　一、阿深高速公路驻马店段路基的基本情况　压实标准的最佳范围．显然欲使此类填料在密度上达到重型压实标　阿深高速公路在河南境驻马店段，南北贯穿三个县。长５２ＫＭ。该　准。不采取措旌是不可能的，因为在压路机的瞬时压力作用下。士中剩　段地基士为第四系上更新统冲湖积士，其上部是灰黄色，灰黑色，软　余的水分不可能立即被排出，因此碾压结果士体会出现“弹簧”现象。　塑。流塑状，亚粘土及中细砂，中部多为灰白色泥质中粗砂，灰白色，棕　由于重型压实标准的压实功加大，使用一种士达到最佳密实状态　红色　酸塑。流塑状粘土。由于该地势低洼，是出了名的滞洪区，地下水　所需的润滑剂（水分）相应减少。如不采取自治措旌，则本工程大部分　位高，致使粘性土的湿度大。稠度低，全线代表性的土质指标如表１。　路基填士的密度不但难以达标。而且即使达到了重型压实标准的路　表１代表性的土质指标　基。其状态也不能持久。在使用过程中，一旦气候与环境条件恶化会吸　收更多的水分才趋稳定。其结果将是士体膨胀，干密度降低。　天然含　天然干　液限Ｗ１　塑限　塑指Ｉｐ　饱和度　最大干密　最佳含　水量　密度　Ｗｐ　度（重型）　水量　另外。由于工期不能延长，而晾晒此类士的周期长。要想保证工　期。就必须对该类土质进行改良，以达到缩短、晾晒、碾压的周期。从经　％　ｇｆｃｍ　％　％　％　％　ｇｆｃ　％　济效益上讲。如果从其它符合规范要求的土场调运，无疑会增加较大　２３－３ｌ　ｌ＿４一１．５６　３１．６－５４．２　２４—２６　２６－２８．８　８６—９５　１．８８　ｌ５．１　的投资。　综上所述．从工期、经济、技术上讲，对高液限牯士进行改良后做　由于高速公路经跨越甚多的河流与公路，为落足净空要求路基填　为路基填料已成为可能。从试验数据上分析。采用２—６％的生石灰对　筑较高。平均填土高度为２．９ｍ，最高达８ｍ以上。特别是八标段长　高液限粘土进行改良。便能取得较好的效果。　５．５７ｋｉｎ。由于地势低洼，有３ｋｉｎ的路基座落于软土地基上。且填士高度　三、高液限粘土路基填料的施工工艺　平均在４．５ｍ以上。路基填方１０４万ｍ　，土方是沿线最多的一个标段。　路堤土方旌工的关键是将填土压实到规定的密度，而影响密度的　另外．为节省用地，少废良田，取土坑挖深至少在６ｍ以上，一般控制　主要因素是含水量，压实机械的类型和重量以及分层厚度。其中压路　在８ｍ左右。而沿线又没有符合规范要求的路基填料，如果外运，其费　机重量及分层厚度均可根据具体情况予以选择和确定，属于通过主观　用相当大。因此．路基土方填料须就地取用高液限粘土。　努力得于解决的问题。而要解决被压实土的原始含水量过大问题，则　根据规范要求．路基填料的ＣＢＲ值见附表２　往往说着容易，行之困难的事情，如晾晒需要场地更需要晴朗的天气。　通过对２个取土坑的填料做ＣＢＲ试验（见附表３），其结果均不能　另外．粉碎土块还需要大功率高效的机械。又如换土则需近距离内的　直接作为路基填料。需改良后，才能直接作为路基填料。　理想土源，并有可供重型运土卡车反复通行的农村道路，因此只有放　表２技术施工规范规定的ＣＢＲ值　弃换土而改用沿线就地取土。根据施工季节，土源含水量大小和气候　压实度标准　填土高度（路面以下深度）　ＣＢ１１（％）　填料最大粒径（ｅｒａ）　条件．最后确定以掺灰处理为主，石灰剂量控制在２％—６％，即能满足　规范要求的路基填料的性能，又能保证工期。　９３区　＞１５０ｅｒａ　３　ｌ５　具体做法为：下路堤压实度要求９３％时，掺加２％的生石灰，上路　９４区　８０ｅｒａ≤１５０ｅｒａ　．　４　１５　堤压实度要求９４％时。掺加４％生石灰，路床压实度要求９６％时，掺加　９６区　３０ｃｍ－８Ｏｃｍ　５　ｌ０　６％生石灰。　天气晴朗而干燥．土源含水量并不太高时，可用一次掺灰法，即先　９６区　０—３０ｅｒａ　８　１０　在取土坑用挖掘机将摊铺好的生石灰块，进行掺拌。然后垛大堆码方，　９６区　零填及路堑路床（Ｏ－３０ｅｍ）　８　１０　闷料．使生石灰充分吸湿消解，达到降低含水量的且的。在闷料３—５　天后装车，运输到所铺筑的路基段，用耕犁进行犁拌翻晒，在达到最佳　表３取土坑灰土改良后的ＣＢＲ值　含水量后，及时碾压。　塑性　液限　塑限　压实度　ＣＢＲ值（％）　掺加２％生石灰　为节省用地．取土坑深度一般为６—８ｍ，温度较大，需要进行二次　指数　（％）　（％）　（％）　后ＣＢＲ值（％）　掺灰处理，即将挖出的土先在士场掺人２％—４％的生石灰块，以降低　９３区　ＩＡ　７．２　土的塑性指数，便于粉碎。进行闷料３—５天后，用挖掘机将已码好的　Ｉ号取　大堆士装运到铺筑路段再进行二次掺入消石灰，进行耕拌、晾晒，使灰　土场　２８．４　５２．９％　２４．５％　９４区　２．４　ｌ７．６　土拌和均匀，其砂化效果较理想，第二次掺灰的用量控制在总掺量的　９６区　４＿３　３６　１０％左右。　９３％　１．１　２６．８　另外。还可以将取土坑的面积划小，并在其周围事先开挖较取士　Ⅱ号取　坑底面深Ｏ．５一１．Ｏｍ的排水沟，使取士坑内处于无水状态，然后将挖出　土场　２８．２５　５４．２％　２５．２％　９４％　１．７５　３ｌ　的士先堆放在取士坑附近，堆高２－－３ｍ，使土中的游离水自由下渗和　９６％　２．７　３８．５　向上蒸发，而且宜将下层含水量特大，不易粉碎的土放在堆顶。以后在　３—４ｄ后用挖掘机翻拌一遍，并掺加一定量的（２—３％）消石灰，将士块破　二、高液粘土的工程性质及其作为高速公路路基填料的可　碎以便水分蒸发。降低含水量。　能性　当取士坑士源含水量偏大或临近取士坑底部时。需改用掺人石灰　高液限粘土天然含水量大、粘性大，一般还含有膨胀性矿物。其亲　块的处理方法。其优点为：　水性和持水性强，透水性差等特性，晾晒有困难且不易粉碎，施工难度　（１）生石灰消解过程中吸取土中多余的水分（约为生石灰重量的　大，粘粒含量越高的土，其膨胀性矿物的含量也越高，膨胀性越高。工　３２％）。　程性质越差。　（２）利用生石灰消解过程中的放热反应蒸发高液限粘土中的水分　这种土风干需要时间的和场地，一旦风干以后，便成为硬块。难于　（每克Ｃａ放出２７７卡的热量，可蒸发掉ＯＡＳｇ的水分，亦即平均每掺　粉碎，而刚从取土坑取出的原状土又由于天然含水量较大。超过重型　ｌ％的生石灰可降低ｌ％的含水量）。　采用改良后的高液限粘土作为路基填料的施工工（下转第９４页）　维普资讯 http://www.cqvip.com

科技信Ｊ＿【　０建筑与工程Ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２００７年第３期　沟标高和位置的顺接。　用于排水的材料要注重质量要求。严格采用符合规范规定的材　料，保障排水工程的施工质量，涉及到排水主要材料指标如下：　（１、碎石　用于碎石盲沟的碎石粒径宜控制在４～８ｃｍ，级配良好。各项指标　满足《公路工程集料试验规程》要求。　（２）土工布　．　图６边沟设计连接示意图　用于排水的土工布指标要求　表１土工布技术指标表　（４）土质边沟与暗埋ＰＥ管排水方向相反路段排水　当根据地形整治需要出现土质边沟排水方向与ＰＥ管排水方向相　＼　材料　土工布（甩于中分带）　反或有上游大量汇水的情况下。土沟下设暗埋ＰＥ管（管径由汇水大小　项目　＼　反滤　防渗　＼　计算），利用集水井相连，集水井深度随边沟底标高调整。集水井上口　设可漏水盖板。ＰＥ管出口处如出现填土高度较大的情况。设置土工编　抗拉强度（ｋＮ／ｍ）　≥２Ｏ（双向）　≥２ｏ（双向）　织袋生态挡土墙，与出水口或构造物顺接。　握持强度（ｋＮ】　≥１．４　≥１．４　撕裂强度（ｋＮ】　≥ｎ６　≥０．６　刺破强度（ｋ　≥Ｏ．８　≥Ｏ．８　ＣＢＲ顶破强度（ｋＮ】　一　≥３．５　≥３．５　最大负荷延伸率（％】　≤２Ｏ　≤２Ｏ　图７土沟与ＰＥ管排水相反连接示意图　渗透系数（ｍ，ｓ】　１旷．－ｌ　ｌ　ｌ－１Ｏ　２＿３路堑段边沟　等效孔径（　ｎ】　≤０．２１　≤０．２１　挖方段边沟采暗埋ＰＥ管，每隔３０－４０ｍ结合中央分隔带横向排　单位面积质量（ｇ『ｍ２）或厚度｛ｍｍ）　￣２００ｇ　￣２００ｇ　水管的位置设置现浇砼集水井，集水井上口采用可漏水ＰＥ盖板。暗埋　ＰＥ管铺设时管底基础采用中粗砂回填，压实度达到９５％以上。　Ｏ）ＰＥ管　ＰＥ管与集水井相连时井壁与ＰＥ管外壁之间的空隙应采用Ｍ５，０　管材内外壁颜色均匀，无气泡，无明显杂质和不规则波纹。管材内　水泥砂浆嵌实。ＰＥ管敷设完成后应尽快进行隐蔽工程的验收。验收合　壁要求圆滑，无反向弯曲接口工作压力≥Ｏ．１５ＭＰａ。弹性模量Ｅ≥　格后回填土至管顶以上５０ｅｒａ，并应尽量避免大型机械的通过。　８００ＭＰａ，表面电阻＞ｌＯｌ３ｆｉ，平均线性热膨胀系数ａ￣２２ｘｌＯ－Ｓｍ／（ｍ－℃）。　（４１土工编织袋　选用绿色防老化聚丙烯织造土工织物，尺寸为６０ｅｍｘＢＯｃｍ；拉伸　强度不小于１５ｋＮ／ｍ；要求袋１２１缝有扎１２１的细绳；具有防紫外线功能；　有较好的弹性。　４．结语　宁常高速公路南京段排水系统的设计，不但考虑了边沟自身的排　水需要。同时边沟设计力求与高速公路总体景观相协调．进一步体现了　宁常高速公路生态、自然的设计风格，达到了高速公路与自然完美结　图７　ＰＥ暗埋管＋现浇集水井　命，取得了良好的效果。ｅ　‘　对于地下水位较高的挖方路段，为隔离山坡地下裂隙水，防止地　一　●●　参考文献　下水对路基侵害，暗埋ＰＥ管基础下设５０ｅｒａ（宽）ｘ５５ｃｍ（深）碎石盲沟，　［１］檀心福．宁杭高速公路排水系统设计【Ｊ】．公路，２００５，（３）：９３－９５．　碎石盲沟外侧采用透水土工布包裹。　３．材料要求　［２］钱国超．高速公路边沟排水与美化设计【Ｊ】．公路，２００４，（４）：６７－６９．　（上接第８４页）艺，又被总结成类似顺Ｉ＝１溜的经验，如“不误工期掺石　４．２提高了路基路面整体结构的强度和刚度．延长了路面的使用　灰”，“晴天勤翻晒，雨天多覆盖”。还如“勤翻晒，匀拌灰，多粉碎，落铺　寿命。　筑”等口诀。　高液限粘土填料大范围掺灰处理技术措施是成功的。从检测数据　四、高液限粘土修筑路基的实际效果　和外观评价均得到了施工单位。监理人员与业主的一致公认。　４．１保证路基工程的施工进度与质量　由于石灰与土之间一系列的物理化学作用。改变了路基土原有的　研究表明。经石灰处治后的高液限粘土。其膨胀力都能得到有效　力学性质，不但提高了抗压强度，还能呈现出板体性和一定的抗水性。　的控制，其胀缩对干湿循环已不敏感，有较好的稳定性。强度有显著的　这些性质与不掺灰的素土填筑的路基相比，其优势是得天独厚的．而　提高。即使用低剂量石灰处理，也能满足路基强度和稳定性的要求。尤　力学性质的改变与提高。并非高液限粘土处理的预期目的。现在这一　其重要的是，该种土采用石灰处理后。其压实含水量可高于最佳含水　份丰富的副产品恰好为提高路基路面的整体强度与刚度。为路面结构　量３—４个百分点。即使碾压时含水量高达２０％以上。石灰土都能很好　的安全储备，为延长路面的使用寿命提供了重要的物质保证。　地压实，不会出现“弹簧”现象，压实度也较易达到重型标准。研究还表　、五、结束语　明。应在可压实的情况下，尽可能提高压实含水量。这对路基的稳定性　虽然高液限牯土掺灰进行改良，使每公里路基增支７０万元左右．　有利。　但与远运土相比仍显其经济优势。在适当增加投资的情况下换来了路　上述关于提高碾压含水量的结论，恰好解决了用高液限粘土填筑　基填土的高质量和紧缩工期上的高效益。　路基中质量与工期的矛盾。　如果不用掺灰手段，改用其它技术措施，使高液限粘土处于充当　高液限粘土填料经掺灰处理后，使土的液限减小。塑限增加。塑性　填料的最佳状态时，仅能作为高速公路路堤的填料。　指数降低。土质团粒化，土块易于粉碎，降低了收缩性和膨胀性。提高　可以认为，在我国对高液限粘土掺拌生石灰进行改良，是修筑高　了土的强度和稳定性，缩短了压实时间，加快了施工进度。　等级公路路基最有效的技术途径之一，适合当前国民经济的实际能　总之高液限粘土用石灰处理后即可达到重型标准。又可消除日后　。　使用中水稳定性不足的后患，保证了填土路基的压实度和工期，提高　了强度和水稳定性。