謝紅梅

摘要：近年來(lái)，我國(guó)交通行業(yè)已經(jīng)步入了飛速發(fā)展的時(shí)期，一條條公路如雨后春筍般應(yīng)運(yùn)而生，公路對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展以及地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)交流具有深遠(yuǎn)的意義，因此必須保證公路的施工質(zhì)量安全，以提高公路的使用性能。在公路路基施工中，高液限土和紅粘土都是在路基填筑中常見(jiàn)的一種特殊土類，由于兩者含水量高、粒度小、難壓實(shí)，如果作為路墊土可能會(huì)引起形變和裂縫，非常不利于公路路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。那么高液限土和紅粘土是否可以作為公路路基填料一直以來(lái)都是廣大公路施工企業(yè)和科技人員爭(zhēng)議的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：公路路基 高液限土 紅粘土 路用性能試驗(yàn)

0 引言

在公路路基填料施工中，由于高液限土含水量高、塑性指數(shù)大、成型困難，其壓實(shí)度難以達(dá)到工程設(shè)計(jì)與質(zhì)量要求。但是在土源比較簡(jiǎn)單的情況下，又不得不用這種土進(jìn)行路基的填料，為了降低成本，確保質(zhì)量，提高公路路基的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，本文對(duì)公路高液限土與紅粘土路用性能進(jìn)行了試驗(yàn)，研究表明經(jīng)過(guò)改性過(guò)后的高液限土與紅粘土膨脹性顯著減弱，液限與塑造指數(shù)降低，可以作為公路路基填料，從而確保了公路路基的穩(wěn)定性與安全性，延長(zhǎng)了公路使用壽命，提高了使用性能。

1 公路高液限土的特性與室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1.1 高液限土的特性與定義 按照公路施工標(biāo)準(zhǔn)與工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際地質(zhì)條件，對(duì)某高速公路A標(biāo)段與B標(biāo)段處取得土場(chǎng)土樣，并對(duì)其含水量、比重、密度、膨脹率、顆粒以及液限與塑性指數(shù)等進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)規(guī)程可知，往往液限大于50%、顆粒小于0.074mm且含量大于或等于總質(zhì)量50%特性的土才能稱為高液限土。根據(jù)表1試驗(yàn)結(jié)果表明，兩處填土膨脹率分為別26%和21%，屬于非膨脹土。根據(jù)高液限土塑性分類可知，A和B處土樣都屬于高液限粉土，其中B處土樣液限大于55%，可以判斷為紅粘土。

1.2 室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 對(duì)于公路路基強(qiáng)度與穩(wěn)定性而言，其指標(biāo)主要包括不同土質(zhì)類別以及土的狀態(tài)決定，主要由含水量和密實(shí)度等，土的密實(shí)度實(shí)質(zhì)就是壓實(shí)度。通過(guò)對(duì)土的狀態(tài)指標(biāo)壓實(shí)度進(jìn)行控制，而路面材料承載值CBR是土的性質(zhì)指標(biāo)，取決于土的壓實(shí)度與含水量，因此在公路路基施工中，通過(guò)對(duì)土含水量和壓實(shí)度的調(diào)整，促進(jìn)CBR的提升直至滿足設(shè)計(jì)和質(zhì)量要求，從而滿足土基強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。那么對(duì)路基填筑標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該綜合考慮土基的強(qiáng)度與壓實(shí)度。

1.2.1 土的壓實(shí)特性 本實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)重型擊實(shí)試驗(yàn)，對(duì)98擊條件下土的干密度設(shè)定為最大干密度，重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。根據(jù)表2，A、B處土樣最大干密度為1.70、1.69g/cm-3，最優(yōu)含水量為20.0%和19.8%。對(duì)其含水量和干密度進(jìn)行曲線分析，最終可以發(fā)現(xiàn)曲線比較平緩，最優(yōu)含水量較高，這就表明土樣壓實(shí)度可以在一個(gè)相對(duì)寬的含水量范圍內(nèi)達(dá)到要求，提高施工含水量控制水平。

1.2.2 土的力學(xué)特性 以最優(yōu)含水量作為制作試件，然后對(duì)A/B兩處土樣進(jìn)行了承載值CBR試驗(yàn)，接著結(jié)合路基設(shè)計(jì)規(guī)范中路基填料最小強(qiáng)度要求，對(duì)路面CBR進(jìn)行了分析。從相關(guān)試驗(yàn)來(lái)看，兩處土樣CBR值都滿足了上下路堤、下路床最小強(qiáng)度的要求。但是A處土樣無(wú)法滿足上路床以及挖方路基填料上部的最小強(qiáng)度與穩(wěn)定性要求，需要對(duì)其進(jìn)行改性方可使用。

2 石灰改性高液限土室內(nèi)試驗(yàn)研究

在對(duì)石灰改性高液限土試驗(yàn)之前，需要確定石灰摻和為8%。試驗(yàn)結(jié)束后對(duì)改性后的A、B土樣進(jìn)行各項(xiàng)物理指標(biāo)的測(cè)定，測(cè)試結(jié)果如表3所示。A、B兩處土樣最大干密度比改性前降低了4%，分別為1.64和1.62g/cm-3；最優(yōu)含水量比改性前提高了9%和17%，改性后分別為21.8%、23.2%。

同樣以改性后土樣最優(yōu)含水量作為制作試件，對(duì)A、B兩處土樣進(jìn)行承載值CBR試驗(yàn)，其試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

對(duì)表3和表4進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)兩處土樣改性后其液限塑性指數(shù)、承載比、含水量、壓實(shí)度都有明顯的變化。改性后A、B兩處土樣的液限塑性指數(shù)大大下降，塑性指數(shù)分別降低27%和76%，液限降低8%和24%；改性后承載值大大提高，分別提高了11.98倍和3.51倍，滿足公路路基最小強(qiáng)度與穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)。隨著時(shí)間的推移，路基必然會(huì)吸水，土體膨脹，降低壓實(shí)度，降低路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性，甚至不能達(dá)到路基強(qiáng)度最小要求。那么在同樣壓實(shí)度條件下，對(duì)兩個(gè)含水量不同的土樣進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)含水量高的土樣進(jìn)行壓實(shí)，相對(duì)含水量低的土樣而言，其獲得的CBR值更高、更穩(wěn)定，從而具有較好的水穩(wěn)定性，提高了路基強(qiáng)度和長(zhǎng)期可靠性。對(duì)于B處紅粘土路基施工碾壓的含水量，必須在保證壓實(shí)度的前提下，大于最優(yōu)含水量最佳。經(jīng)過(guò)對(duì)石灰改性后兩處土樣進(jìn)行測(cè)定分析，可以發(fā)現(xiàn)石灰對(duì)高液限土工程特性具有較好的改良作用，在含水量規(guī)定范圍內(nèi)降低有利于土的壓實(shí)，石灰與土中的水進(jìn)行水化或者碳化反應(yīng)生成的物體，對(duì)土樣強(qiáng)度和穩(wěn)定性的提高具有積極的促進(jìn)作用。隨著時(shí)間的推移，石灰土的強(qiáng)度和性能還將不斷改善，有利于路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了公路使用壽命，提高了路面使用性能。

3 試驗(yàn)結(jié)果的歸納與總結(jié)

在相關(guān)技術(shù)規(guī)范中提出，液限大于50%、塑性指數(shù)在26%以上以及含水量超過(guò)規(guī)定的土不能直接作為路基填料。但是部分科技人員認(rèn)為這條規(guī)定并沒(méi)有考慮到土顆粒特性對(duì)土質(zhì)的影響。對(duì)某工程取土樣分析，其液限高達(dá)80%，塑性指數(shù)51%，但是該土樣屬于粘土質(zhì)砂，在控制含水量和壓實(shí)度的前提下，并采取合適的排水措施，該類土樣同樣可以作為公路路基填料。在公路實(shí)際施工中，針對(duì)高液限土地區(qū)路基，都根據(jù)工程的實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行了各種處理措施。如對(duì)于液限高于70%的土，必須采取換土方法；液限在70%以下的，可以通過(guò)翻曬、碾壓、排水等綜合處理加以利用。通過(guò)對(duì)公路高液限土與紅粘土各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)分析，可以得出以下認(rèn)識(shí)：

3.1 兩處土樣液限與塑性指標(biāo)較高，在嚴(yán)格控制施工含水量范圍，可以使壓實(shí)度滿足設(shè)計(jì)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)石灰改性后的高液限土，其塑性指標(biāo)與液限顯著下降，含水量的降低有利于土的壓實(shí)度，CBR提升可以作為公路路基填料。

3.2 A處土樣CBR值沒(méi)有達(dá)到上路床與挖方路基上部填料的標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)行改性后才能使用，其他部位施工不需要改性。B土樣CBR值滿足路基各部位強(qiáng)度與穩(wěn)定性最小要求，不需要進(jìn)行改性，采取相關(guān)處理措施可以直接作為填料。

4 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)公路施工中高液限土與紅粘土地區(qū)土樣進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于某些土樣物理指標(biāo)不符合設(shè)計(jì)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的，為了確保路基施工的強(qiáng)度與穩(wěn)定性，必須對(duì)土進(jìn)行石灰改性，降低其液限、塑性指數(shù)、含水量以及膨脹性，提高壓實(shí)度和CBR值，使其符合作為公路路基填料的各項(xiàng)指標(biāo)，對(duì)公路路面性能改善、提高公路運(yùn)行穩(wěn)定性具有深遠(yuǎn)的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹為，張銳，劉龍武.海南高液限紅黏土直接填筑路堤試驗(yàn)研究[J].公路與汽運(yùn)，2012，04：145-149.

[2]楊和平，李宏泉.石灰改良處治高液限土的路用特性試驗(yàn)研究[J].公路工程，2013，04：227-229+268.

[3]王健.庫(kù)區(qū)高液限粘土改良試驗(yàn)及路基沉降控制[D].長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2013.

[4]張寧，吳立堅(jiān)，鄧捷.貴州高液限土工程特性試驗(yàn)研究[J].公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2009，07：78-80.endprint