談云志 吳 翩 鄭 愛 王南京 丁品良

（三峽大學(xué) 三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 宜昌 443002）

粉土在我國分布十分廣泛，因其粉粒含量高粘粒含量少而無膠結(jié)性.故干燥時(shí)用手輕捏即碎、潮濕時(shí)則呈現(xiàn)溶解狀［1].我國學(xué)者對粉土的研究主要集中在沙漠等干燥地區(qū)的粉砂土，因?yàn)榈乩砦恢煤蜌夂虻仍蛟擃惙凵巴链蠖紝儆诘鸵合薹弁粒?－5].而潮濕多雨地區(qū)的粉土則具有高液限特征，該區(qū)域粉土不僅浸水承載比強(qiáng)度（CBR）值達(dá)不到路基93區(qū)填筑的要求，即CBR值小于3%；而且因高液限粉土的天然含水量高，還存在現(xiàn)場難以壓實(shí)等施工難題.按照路基施工技術(shù)規(guī)范要求，有些高液限粉土不能直接利用，需要廢棄.但受工程造價(jià)與環(huán)境保護(hù)的雙重約束，又不得不就近改良利用或直接利用高液限粉土作為高速公路的路基填料.然而，廢棄、改良［6－8]、還是直接利用的劃分標(biāo)準(zhǔn)目前還沒有系統(tǒng)明確的參考依據(jù)，這無疑給工程建設(shè)單位的實(shí)際操作帶來了困難.

論文以炎陵至汝城高速公路為依托，緊扣路基填筑急需解決的如下關(guān)鍵技術(shù)問題展開研究：①如何確定高液限粉土的壓實(shí)控制指標(biāo)；②如何處治浸水CBR值小于3%的不良土；③如何保證高液限粉土路堤的整體穩(wěn)定性.結(jié)合國內(nèi)研究現(xiàn)狀與試驗(yàn)結(jié)果，針對這類特殊填料提出明確的利用原則和處治措施，為工程建設(shè)單位提供參考依據(jù).

1 炎汝高速高液限粉土的特征

根據(jù)炎汝高速部分高液限粉土的試驗(yàn)資料，總結(jié)了其物理力學(xué)性質(zhì)，見表1～3.天然含水量（wn）與最優(yōu)含水量（wopt）的差值△w見表1.

表1 天然含水量與最優(yōu)含水量差值

表2 基本物理性質(zhì)

表3 工程性質(zhì)指標(biāo)

高液限粉土具有如下特征：①天然含水量高（30%以上）；②高液限和高塑性指數(shù)；③天然含水量與最優(yōu)含水量差距范圍大（10%以上）；④浸水CBR值低（大部分小于3%）.

可見，高液限粉土在沿線分布極為廣泛，簡單廢棄換填的傳統(tǒng)方法顯然不符合節(jié)約用地、節(jié)約投資等實(shí)際要求.

2 高液限土的利用原則

2.1 填筑控制參數(shù)的確定

2.1.1 填筑含水量

含水量是決定土體能否被壓實(shí)的關(guān)鍵內(nèi)在因素，一般說來壓實(shí)含水量大于最優(yōu)含水量5個(gè)百分點(diǎn)之內(nèi)壓實(shí)效果比較理想，能滿足路基93區(qū)的填筑要求［9]，故當(dāng)天然含水量（wn）大于最優(yōu)含水量（wopt）5%時(shí)，建議翻曬后直接利用.吳立堅(jiān)［10]指出在天氣較好的情況下松鋪20cm厚路基土每天翻拌3遍，含水量每天可下降約3%～4%.若天然含水量大于最優(yōu)含水量15%，每層土的晾曬時(shí)間一般需超過3d，受路基的施工工期限制，則建議予以廢棄.因此，提出二者差值大于15%直接廢棄.戴學(xué)臻［11]利用生石灰降低過濕土發(fā)現(xiàn)：摻生石灰可降低4.4個(gè)百分點(diǎn)的含水量，所以建議天然含水量（wn）大于最優(yōu)含水量（wopt）10%時(shí)，需要進(jìn)行改良后利用，一方面可以降低含水量，另一方面可以提高土體的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性.

2.1.2 壓實(shí)度控制標(biāo)準(zhǔn)

《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10－2006）中規(guī)定：路堤采用特殊填料或處于特殊氣候地區(qū)時(shí)，壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)試驗(yàn)路在保證路基強(qiáng)度要求的前提下可適當(dāng)降低0～5%［12].孔令偉等［13]對高液限紅粘土的壓實(shí)度降低依據(jù)和降低標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討，建議壓實(shí)度依據(jù)強(qiáng)度、滲透性等指標(biāo)隨含水量的變化規(guī)律確定降低3%左右.故建議該高液限粉土的壓實(shí)度可根據(jù)參考文獻(xiàn)［12]的方法確定降低標(biāo)準(zhǔn).

2.2 利用原則

依據(jù)土體的最優(yōu)含水量（wopt）與天然含水量（wn）差值范圍、CBR值大小等指標(biāo)，將其利用原則分為如下3種情況：直接棄方；直接填筑；改良處治.

2.2.1 直接廢棄

浸水CBR值大于3%，但天然含水量大于最優(yōu)含水量15%以上建議直接廢棄；浸水CBR值小于3%，且填筑含水量不能降到不浸水CBR值大于3%范圍內(nèi)的粉土作廢棄處理.

2.2.2 直接填筑

鑒于高液限粉土的抗剪強(qiáng)度較低，必須做路堤穩(wěn)定性驗(yàn)算，確定直接填筑的路堤高度.高液限粉土直接填筑分為兩種情況：

1）浸水CBR值大于3%

浸水CBR值大于3%的高液限粉土在一定含水量范圍內(nèi)可以不經(jīng)處理，直接填筑.依據(jù)填料的天然含水量（wn）與最優(yōu)含水量（wopt）的范圍大小確定填料的利用原則，具體建議見表4.

表4 直接利用原則（CBR≥3%）

2）浸水CBR值小于3%

浸水CBR值小于3%，但不浸水CBR值大于3%的高液限粉土需要配套相應(yīng)的工程處治措施后填筑，見節(jié)3.

進(jìn)行不同制樣含水量的不浸水CBR試驗(yàn)，含水量范圍（wopt～wopt＋15%）.獲得CBR值隨含水量變化曲線和對應(yīng)壓實(shí)度隨含水量變化曲線，如圖1所示.獲得路基93區(qū)對CBR值所要求的下限值對應(yīng)的含水量（wCBR＝3%）、壓實(shí)度K＝90%對應(yīng)的含水量（wK＝90%），在二者中取最小值 Min［wCBR＝3%，wK＝90%]，然后計(jì)算出天然含水量wn與 Min［wCBR＝3%，wK＝90%]的差值范圍，參考意見見表5.

圖1 控制指標(biāo)與含水量的關(guān)系

表5 粉土直接利用原則（CBR＜3%）

2.2.3 改良高液限粉土

高液限粉土存在天然含水量高且CBR值小于3%的不良特征，即使進(jìn)行廢棄也沒有其它更好換填材料的情況下，只能采取改良的措施.其具體利用原則見表6.

表6 粉土改良利用原則

3 高液限粉土的處治方法

3.1 一般填方路段

具體處治措施包括：①路面結(jié)構(gòu)下設(shè)150cm粗粒土或其它合格土，若該層為透水性良好的材料，其下應(yīng)設(shè)置一層不透水復(fù)合土工布；②路基底部設(shè)40 cm透水性材料作為反濾層，農(nóng)田或雍水路段常水位以下要求采用透水性材料填筑，以維持路基底部的水穩(wěn)性能；③路堤坡腳設(shè)1.5m高護(hù)腳墻，每6～8m填方高度設(shè)置臺(tái)階1級，第一級平臺(tái)以下路堤邊坡采用30cm厚漿砌片石滿鋪防水，其上推薦采用人字骨架進(jìn)行邊坡防護(hù)，且應(yīng)設(shè)集中排水設(shè)施；④沿路堤填筑高度，每隔2～3m（具體情況可根據(jù)施工季節(jié)天氣情況調(diào)整）設(shè)一定厚度的水泥改良土分隔層（水泥摻量2%～4%），以防施工期因雨水下滲，引起土體強(qiáng)度降低誘發(fā)邊坡失穩(wěn).

3.2 高填方路段

對于高路堤除了按3.1節(jié)中的要求對路堤進(jìn)行處治外，還要求對高路堤進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算及加固處理.

圖2 路堤處治措施

本文利用極限平衡方法驗(yàn)算了不同工況下的穩(wěn)定性，認(rèn)為加筋層間距100cm，加筋長度為路堤高度1／3，且不短于6m的情況下可以滿足該高路堤的穩(wěn)定性.

4 結(jié) 語

粉土的利用原則為：首先確定浸水CBR值大小，如果CBR值大于3%，在保證路堤邊坡穩(wěn)定性的前提下壓實(shí)度可以適當(dāng)降低2～3個(gè)百分點(diǎn)；如果CBR值小于3%，則要進(jìn)行不浸水的CBR試驗(yàn)，填筑含水量控制在保證不浸水CBR值大于3%的范圍內(nèi)且需要做嚴(yán)格的包邊、隔離層等封水措施.對于填筑含水量不能降到不浸水CBR值大于3%范圍內(nèi)的高液限粉土作廢棄處理.

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