摘要：在我國(guó)南方多雨地區(qū)，高液限黏土是一種常見(jiàn)的不良土質(zhì)，受水的影響會(huì)使土體壓縮強(qiáng)度增加，加劇路基沉降，影響路基的穩(wěn)定性。為了保證公路路基的施工質(zhì)量，文章首先對(duì)高液限黏土進(jìn)行改良實(shí)驗(yàn)，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)沉降控制措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：高液限黏土；改良實(shí)驗(yàn)；路基沉降控制；不良土質(zhì)；公路路基 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U414 文章編號(hào)：1009-2374（2016）25-0111-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.054

1 工程概況

某公路工程所經(jīng)地區(qū)水系比較發(fā)達(dá)，雨水較多，路線很多地方臨近河流，有很多的臨河路堤或是經(jīng)過(guò)沖積區(qū)。受河流季節(jié)性漲落及雨水的影響，地下水位產(chǎn)生了比較大的變化。土壤含水量過(guò)高，致使高路堤以下地基處在干濕循環(huán)的過(guò)程中，地基強(qiáng)度也會(huì)被軟化，產(chǎn)生了比較大的沉降，工程中存在很多高液限黏土等不良土質(zhì)，增加了換土難度，需要對(duì)土體進(jìn)行改良。

2 高液限黏土的特點(diǎn)

（1）塑限指數(shù)比較大，液限高，對(duì)水比較敏感，天然含水量高；（2）透水性和固結(jié)性差，孔隙比大，需要花費(fèi)比較長(zhǎng)的時(shí)間固結(jié)；（3）高液限黏土很難壓實(shí)和破碎，遇到水后強(qiáng)度會(huì)急劇下降；（4）具有風(fēng)化性、多裂隙性、崩解性、脹縮性等特征，施工難度大。

公路工程施工過(guò)程中遇到高液限黏土?xí)r，受到庫(kù)區(qū)水干濕循環(huán)效應(yīng)的影響，路基強(qiáng)度過(guò)低，特別對(duì)于一些對(duì)水比較敏感的土質(zhì)，很容易產(chǎn)生比較大的工后沉降和不均勻沉降，破壞路基結(jié)構(gòu)。

3 高液限黏土改良實(shí)驗(yàn)

該公路工程為典型的庫(kù)區(qū)公路，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)路基含水量進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，土中天然含水率為27.5%，為細(xì)粒土，液限位55.3%，屬于比較典型的高液限黏土。在使用石灰進(jìn)行改良時(shí)，一般會(huì)摻入3%～5%的石灰量，隨著加入石灰劑量不斷增加，土體的穩(wěn)定性和強(qiáng)度會(huì)隨之提升。但是當(dāng)加入的劑量超過(guò)范圍值后，在空隙中會(huì)有很多的石灰以自由灰狀態(tài)存在，致使石灰土強(qiáng)度降低，為了準(zhǔn)確地分析高液限黏土的改良情況，制定了以下改良方案：

3.1 界限含水率實(shí)驗(yàn)

使用塑限和液限聯(lián)合測(cè)定法對(duì)路基填筑過(guò)程中摻入4%石灰、高液限黏土素土、1%T.O.P+2%石灰改性劑溶液改性土進(jìn)行界限含水率實(shí)驗(yàn)。

3.2 擊實(shí)實(shí)驗(yàn)

對(duì)收集的摻4%石灰、高液限黏土素土、摻1%T.O.P+2%石灰改性溶液改性土進(jìn)行擊實(shí)實(shí)驗(yàn)。通常使用普氏擊實(shí)儀進(jìn)行試驗(yàn)，先按照不同的含水梯度進(jìn)行試樣的制作，然后按照一定的質(zhì)量將制備好的試樣放到擊實(shí)筒中擊實(shí)，每一次都要按照規(guī)定的錘數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。根據(jù)筒體體積和擊實(shí)筒中土體質(zhì)量將不同含水率下實(shí)土的擊實(shí)密度pa計(jì)算出來(lái)。與此同時(shí)，將實(shí)土體重含水率w測(cè)定出來(lái)，并將土體干密度pd計(jì)算出來(lái)，將干密度計(jì)算出來(lái)后，在直角坐標(biāo)上繪制出各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的干密度和含水量，曲線的最高值代表最大干密度，對(duì)應(yīng)的含水量就為最優(yōu)含水量。

3.3 CBR實(shí)驗(yàn)

對(duì)摻4%石灰、素土、摻1%T.O.P+2%石灰改性溶液改性土進(jìn)行CBR試驗(yàn)。

CBR實(shí)驗(yàn)制作和擊實(shí)實(shí)驗(yàn)方法一致，試件擊實(shí)后在水中泡四晝夜然后進(jìn)行貫入試驗(yàn)，在試件試驗(yàn)時(shí)，需要在試件頂部放置四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)荷載板對(duì)路基受路面的附加應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行模擬。在貫入實(shí)驗(yàn)時(shí)，材料承載力越大，貫入桿在試件中貫入深度相同時(shí)受到的承載力就越大。材料的CBR值指的是貫入桿貫入5mm或2.5mm時(shí)受到單位荷載和標(biāo)準(zhǔn)碎石相同貫入量下標(biāo)準(zhǔn)荷載強(qiáng)度間的比值，并根據(jù)該值對(duì)路面材料和路基土材料強(qiáng)度特征進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.4 耐久性實(shí)驗(yàn)

分別使用摻4%石灰、素土、摻1%T.O.P+2%石灰在含水率最優(yōu)的情況下進(jìn)行CBR試件的制作，同一個(gè)種類的CBR試件分布在水中浸泡四晝夜、八晝夜、十二晝夜、二十晝夜，對(duì)CBR衰變的具體規(guī)律進(jìn)行研究，并對(duì)比T.O.P改良和石灰改良的耐久性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，使用T.O.P（石灰和高油脂乳化瀝青混合物）改性劑和石灰進(jìn)行庫(kù)區(qū)公路路基高液限黏土進(jìn)行改良具有更好的改良效果，而使用2%石灰+1%T.O.P和4%的改良效果差別并不是很大。

4 路基沉降控制措施

根據(jù)庫(kù)區(qū)高液限黏土路基對(duì)填筑施工的基本要求，為了保證路基的填筑質(zhì)量，制定了以下三種改良方案（如表2所示）。

本公路工程所在地區(qū)地下水位比較高，并且隨著季節(jié)的變化水位也會(huì)產(chǎn)生比較大的變化，路基土?xí)L(zhǎng)期處在干濕循環(huán)的環(huán)境中，對(duì)應(yīng)高液限黏土來(lái)說(shuō)，干濕循環(huán)環(huán)境會(huì)對(duì)其穩(wěn)定性造成比較大的影響，引起路面病害和路基沉陷。所以此項(xiàng)目在選擇高液限黏土改良方案時(shí)，還要對(duì)路基的水穩(wěn)定性進(jìn)行考慮。

4.1 方案一

使用石灰改良上路床可以有效提高路基路面的整體性，與此同時(shí)，為了進(jìn)一步對(duì)路基水文情況進(jìn)行改善，在庫(kù)區(qū)路段常水位使用砂墊層，不僅可以防止地下水位升高，而且可以對(duì)路基水文情況進(jìn)行改善，提高路基的穩(wěn)定性；下路床使用素土改良，可以保證路基強(qiáng)度達(dá)到要求，采用這種改良方法不僅技術(shù)比較成熟，而且施工成本比較低。

4.2 方案二

使用石灰對(duì)上路床進(jìn)行改良可以全面提升路基整體性；使用石灰改性劑對(duì)下路床進(jìn)行改良，可以保證路基的強(qiáng)度，并且改良劑的封水效果好，可以全面降低高液限黏土膨脹量，減少路基造成的水損壞，保證路基的穩(wěn)定性，并且后期公路的養(yǎng)護(hù)成本相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較低，但是這種施工工藝較為復(fù)雜，改良效果也沒(méi)有石灰的改良效果好，施工技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)也不成熟。

4.3 方案三

上路床精加工層選擇爆破石料，不僅強(qiáng)度可以達(dá)到要求，而且成本比較低，受采購(gòu)材料的限制比較小，可以保證施工進(jìn)度，是非常不錯(cuò)的施工方案。

通過(guò)對(duì)上述三個(gè)方案進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，這三個(gè)方案都可以達(dá)到路基強(qiáng)度要求，因此在選擇施工方案時(shí)，重點(diǎn)對(duì)比方案的經(jīng)濟(jì)性，綜合對(duì)比后本工程施工方案三進(jìn)行施工，將石方按照70%～80%、土方按照20%～30%的比例進(jìn)行摻合后進(jìn)行填筑施工，填筑過(guò)程中先利用推土機(jī)初平，然后使用羊足碾碾壓兩次，使用平地機(jī)進(jìn)行精平，光碾振壓三遍、靜壓一遍。

經(jīng)計(jì)算，如果處理高度為1m3的高液限黏土，使用換爆破石料的單價(jià)為167元/m3，摻1%T.O.P改性劑改良單價(jià)為70元/m3。本工程高速公路連接線試驗(yàn)路基寬度為22m，路基整正線長(zhǎng)度為195m，經(jīng)過(guò)計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，方案一的施工費(fèi)用為128045元，方案二的施工費(fèi)用為420645元，方案三的施工費(fèi)用為453642元。綜上所述，本工程上路床使用4%石灰進(jìn)行改良，提升路基整體性，庫(kù)區(qū)常水位30cm使用爆破石料來(lái)對(duì)水文情況進(jìn)行改善，控制地下水位上升，減少路基水損壞，提高路基的穩(wěn)定性，降低路基沉降以及公路后期的養(yǎng)護(hù)成本，下路床使用素土進(jìn)行改良，保證路基強(qiáng)度可以達(dá)到要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文以實(shí)際工程為例，使用T.O.P改性劑和石灰對(duì)高液限黏土進(jìn)行了室內(nèi)改良實(shí)驗(yàn)，并綜合對(duì)比了各種不同的改良方案，選擇出了綜合效益最好的方案一作為路基的改良方案，不僅有效控制了路基的沉降，同時(shí)也提升了路基的穩(wěn)定性，降低了公路后期養(yǎng)護(hù)成本，為類似工程施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

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作者簡(jiǎn)介：梁武軍（1984-），男，陜西渭南人，中交二公局第三工程有限公司工程師，研究方向：路橋施工。

（責(zé)任編輯：小 燕）