高液限土特性分析及路堤填筑设计方案探讨.pdf

2014年1月建材与装饰交通建设高液限土特性分析及路堤填筑设计方案探讨贺毅（武汉市公路勘察设计院湖北武汉430015）摘要：为减少高液限土弃方，同时降低改良填筑的工程造价，在对高液限土特性分析的基础上，提出用于下路堤直接填筑的高液限土，其液限应不大于70%，CBR值不小于3%，天然含水率应控制在-2%≤ω-ωop≤5%范围内。最后结合路堤填土高度，进行高液限土路堤设计。关键词：高液限土；特性分析；含水率；路堤设计中图分类号：U416.1文献标识码：B文章编号：1673-0038（2014）01-0163-021引言2.2高液限土的特性分析高液限土是一种分布广泛，并对工程建设有危害的特殊性针对上述高液限土路段，选取代表性土样进行击实试验和土，其工程特性表现为[1]：亲水性强、透水性差，干时坚硬不易挖CBR试验。考虑到高液限土天然含水量平均值较高的特点，试验采用湿法制件，通过击实试验测得土样的最大干密度为1.815g/cm3、最掘、不易压实，并且有较大的可塑性、黏结性和膨胀性；浸水后能较长时间保持水分，稳定性较差，若将其直接用于填筑路堤，会优含水率棕op为16.8%。土体击实试验表明，土体若要得到最大干密产生路基填土难以压实、翻浆、边坡坍塌等一系列病害。根据《公度，也就是说路堤要得到最大压实度，填料的含水率应该控制在最优路路基设计规范》[2]及《公路路基施工技术规范》[3]的规定：“对小含水率附近。若压实后的干密度小于最大干密度，那么填料的碾压含水率在最优含水率附近的一定范围。根据《公路路基设计规范》[2]条文于0.074mm的颗粒含量大于50豫、液限大于50豫、塑性指数大于26的土不得直接用作路基填料，需要使用时，必须采取技术措施说明，采用湿粘土、红粘土、高液限土等特殊土作为填料时，如提高压进行处理，使得填料强度和压实度满足规范要求。”近年来随着实度十分困难，也不经济时，压实度标准可比规定值适当降低1~3%。高等级公路的兴建及扩建，不少地区工程所经之处往往土源紧因此，为尽可能的利用高液限土，试验对土样在不同含水率、不同张，都遇到高液限土的应用问题。目前，国内对于高液限土用作击实功下进行试验，不同含水率情况下压实度随击实功的变化路基填料的研究已经取得了许多有益的成果，施有志[1]通过室内如图1。试验研究了高液限土在毛细饱水情况下的强度特征，分析其压实控制标准，并通过对试验路段的检测，归纳该高液限土路堤填筑的工艺要求。吴立坚[4]等通过较为详尽的室内试验和现场填筑试验，揭示了高液限土的路用特性，并提出了高液限土的施工工艺和质量控制标准。曾静[5]等通过室内试验，在揭示竹城公路高液限土与红粘土的路用特性的基础上，采用石灰进行高液限土的改性试验，研究其物理力学性质和强度变化规律。本文结合某高速公路实际情况，在高液限土的特性分析基础上，进行高液限土路堤设计。2高液限土的物理性质及特性分析图1土样压实度随含水率的变化特征2.1高液限土的物理性质从图1可以看出：同一击实功下，击实功较小时，土样压实度某高速公路沿线高液限土分布较广，不仅挖方路基产生的高随含水量的减小呈先增加后减小，接近最优含水率时，趋于稳液限土方量较大，而且路基取土也较为困难。根据地勘钻孔试验定；而在较大的击实功下，压实度随含水量的减少逐渐增加，接资料统计分析，其液限、天然含水量等物理指标变化范围较大，近最优含水率时，趋于稳定。不同的击实功下，在最优含水率至天然含水量为20.7~33.9%，液限为50.9~70.1%。其主要物理性质大于最优含水率+2%时，土样的压实度随击实功的增加而增大的指标如表1。幅度较大；在大于最优含水率+3%时，压实度随击实功的增加而表1高液限土主要物理性质指标表增大的幅度开始降低；在大于最优含水率+5%时，不同击实功下，项目天然含水量天然密度孔隙比e液限棕（豫）塑限棕（豫）塑性指数I压实度基本一样。根据击实试验结果，本文以棕-棕op臆5%为路堤3）LPp棕（豫）籽（g/cm平均值28.21.860.8157.227.928.6压实时含水率上限，若土体含水率小于最优含水率，则可通过现范围值20.7~33.91.68~1.950.71~0.9850.9~70.123.8~34.825.1~37.1场均匀洒水的方式使其含水率达到最优含水率依2%之内，即以-从表1可以看出，高液限土的平均稠度为1.01，稠度范围为2%臆棕-棕op臆5%为高液限土路堤填筑碾压时含水量的基本要0.97~1.20。以平均稠度考虑，根据土的可压实性与稠度关系，属求。于可轻型压实土，需要将其稠度控制在1.1~1.3之间方可采用重路堤是路面的基础，承受由路面传来的行车荷载，需要具有型压实。一定的强度。为了检验路堤压实后的强度，配置不同含水率的试·163· 交通建设建材与装饰2014年1月样进行不同击实功下的CBR试验，如图2。以上坡率为1：1.5，6m以下为1：1.75，边坡分级处设置2.0m宽平台。（3）考虑到项目区多雨湿润的气候条件，下路堤采用一般粘土进行包边处理，包边厚度为2.0m；上路堤及路床采用非高液限土进行填筑。（4）填土高度6m约H臆12m的路堤平台处及平台以下路堤中部设置2~3层土工格栅。4结语在公路建设过程中不可避免的会遇到高液限土的利用问题，为降低工程造价，减少土方的废弃，需结合高液限土的具体性质图2土样CBR值随含水量的变化特征进行合理的路堤设计。本文在高液限土特性分析的基础上，得出由图2可以看出，土样CBR值总体随含水率呈先增大后减用于下路堤直接填筑的高液限土，其液限应不大于70%，CBR值少的变化特征，接近最优含水率时，CBR值最大。同一含水量条不小于3%，天然含水率应控制在-2%臆棕-棕op臆5%范围内，且在件下，小于或接近最优含水率时，CBR值随击实功的增加呈增加偏湿的状态下压实的高液限土路堤的水稳定性较好。最后，结合的趋势；大于最优含水率较大时，CBR值随击实功的增加呈递减路堤填土高度，进行高液限土路堤设计，可为类似的工程问题提的趋势，但含水率在-2%臆棕-棕op臆5%范围内CBR值均大于供参考。3%。高液限土水稳定性较差，在路堤运营过程中必然吸水，使得参考文献土体膨胀，压实度降低，造成路堤不稳定，强度降低。为检验高液[1]施有志.高液限土路堤填筑技术研究[J].铁道标准设计，2006（11）：7~10.限土路堤的水稳定性，对土样进行浸水试验，测定其膨胀变形[2]《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）[S].量，如图3。[3]《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）[S].[4]吴立坚，钟发林，吴昌兴，等.高液限土的路用特性研究[J].岩土工程学报，2003，25（2）：193~195.[5]曾静，邓志斌，兰霞，盛谦，等.竹城公路高液限土与红粘土路用性能的试验研究[J].岩土力学，2006，27（1）：89~92.收稿日期：2013-11-26作者简介：贺毅（1981-），男，工程师，从事公路设计工作。图3土样膨胀量随含水量的变化特征从图3可以看出，不同击实功作用下，土样的膨胀量均随含水率的增加快速减小，最后趋于稳定。含水率在0臆棕-棕op臆2%的范围内，土体的膨胀量变化较大；在2%臆棕-棕op臆5%的范围内，土体膨胀量变化很小，这说明在偏湿的状态下压实的高液限土路堤的水稳定性较好。相同含水率条件下，击实功越大，土样越密实，浸水后其膨胀量变化越大，因此，并不是越高的压实度，路堤的水稳定性越好，适宜的压实度有利于高液限土路堤的长期稳定。3高液限土路堤设计根据高液限土特性分析，用于下路堤直接填筑的高液限土，其液限应不大于70%，CBR值不小于3%，天然含水率应控制在-2%臆棕-棕op臆5%范围内。结合路堤填土高度，具体设计要点如下：（1）基底处理措施：高液限土填筑前，基底换填透水性材料，换填厚度一般按照50cm设置，透水性材料顶面设置一层复合土工膜。（2）边坡坡率设计：边坡分级高度按照6m控制，填土高度H臆6m的路堤，坡率为1：1.5；填土高度6m约H臆12m的路堤，6m·164·