普惠高速公路高液限土处治及利用

普惠高速公路高液限土处治及利用作者: 佚名来源: 广东交通职业技术学院学报时间: 2006年03月03日点击数: 119蔡卓生广东省高速公路有限公司摘要：高液限土的处治和利用是高速公路建设中常见的问题，文中以普惠高速公路建设过程中如何结合当地地形地貌、土质特性、合理科学地应用高液限土，从经济、技术方面，并通过大量的试验，对高液限土的应用提出一些行之有效的处理方法，从而为公路建设提供了一些解决方法。

关键词：高速公路；高液限土；工程利用1 概述普惠高速公路是广东省粤东地区山区高速公路项目中的一段，始于普宁市池尾镇，终点为惠来县东港镇，与深汕高速公路相接，路线全长41 ．34 km 。

其中38 km 分布有大量的“高液限土”，对于高液限土的整治和利用是普惠高速公路建设亟待解决的问题。

高液限土的液限大于50 ％、塑性指数大于26 ，其典型特征是遇水后不易凉晒失水，严重制约施工进度，尤其在雨季施工时该种土性的不利方面表现突出，故相关规范限定：高液限土以及天然含水量过高的土，不得直接作为路堤填料。

普惠高速公路全线不良土质的各项试验指标显示，全线的高液限土大体可分为两类：(1) 花岗岩全风化及其残积坡积土此类高液限土为花岗岩全风化及其残积坡积土，呈褐黄、褐红色，局部呈花斑色。

残坡积土厚 1 -5 m ，局部厚达15 m ；花岗岩全风化土厚 3 -15 m ，局部厚达20 m 以上。

液限高达52 ％～78 ％，塑性指数为24-33 。

这种土主要分布在K3+000-K30+700 路段。

(2) 弱膨胀土此类弱膨胀土为上侏罗系03) 泥质页岩、泥岩、砂岩的全风化土及其残坡积土，呈灰白、土黄、黄红、灰黑色；局部地段(~NK30+767 ～K33+601 ，K38+300 ～K40+670 处) 为白垩土。

2 处治方法2 ． 1 花岗岩全风化及其残积坡积土的处治原状土中的粗粒石英砂含量达3O ％左右，筛除粗颗粒后0 ． 5 mm 以下细粘粒含量为46 ％～7O ％，吸水性强，失水干燥松散，但CBR 值普遍可达 6 ％以上，局部则较低，为 3 ％～ 5 ％。

该土的颗粒分布是中间少，两头多的状况，即粗颗粒和细颗粒含量多，中颗粒含量少的状况，以一组土方量大的试验为例，从土颗粒组成曲线图l 看出：小于0 ．074 mm 的颗粒含量高达49 ． 6 ％，大于0 ． 5 mm 的粗颗粒为4O ． 3 ％，中颗粒(O ．074,-9 ．5mm ) 仅为lO ． 1 ％。

按现有规范要求，在对高液限土的判断试验过程中，粗颗粒是被筛分出来的，对粗颗粒部分未作定量分析和定性分析判断，而这些粗颗粒在工程应用中起着天然的改良作用；这种土的天然含水量在20 ％～4O ％之间，饱水性高，土质含有大量的亲水性颗粒，其天然含水量为41 ． 6 ％，最佳含水量l2 ． 5 ％，最大干密度 1 ．88g ／cm ，w 产62 ． 5 ％，CBR=4 ． 4 ％。

但这种土通过适当的晾晒后是可以利用的，其最佳干密度在 1 ．68 ～ 1 ．92 g ／cm 之间( 通过试验) ，可根据液限值、CBR 值的大小结合路基填土不同压实区域采取不同方法施工2 ． 1 ． 1 路基填方段(1) 液限高于70 ％的土质，该土不予利用，弃方换填借土处理。

(2) 对于液限低于60 ％，但CBR 值大于 3 ％的土可在9O 区加以利用；对于液限在5O ％～6O ％之间，CBR 值大于 6 ％的土在除去95 区顶层土外可加以利用，95 区顶层土须外借合格土进行封顶。

①结合粤东地区气候情况，做好施工组织设计，开挖后各道工序应紧密衔接，连续施工，分段完成；②避开雨季作业，加强现场排水措施，保证地基及已填筑路基不被水浸泡；③为降低含水量，加强晾晒，采用犁式推土机进行翻晒，路基碾压时，保持在最佳含水量时进行；④对于因来不及晾晒到最佳含水量而天气变化时，必须在下雨前抢先进行强制压实，然后在天气晴时再翻晒；⑤为解决特殊路段因含水量高，压实度又能满足规范要求，但当含水量降低后路基出现收缩干裂的填筑路段，采用羊角振动压路机进行强化处理：⑥严格控制松铺厚度，松铺厚度控制在25cm 左右：⑦保持大段填土—平整—压实的流水作业，保证自然土有足够时间进行土体含水量自然蒸发，以减少高液限土的含水量；⑧对于过水稻田路段，在填筑路基时，换填一层60 cm 的砂垫层，以利排水，确保底层强度；⑨路基填筑至顶层时，填筑一层合格土进行封顶。

2 ． 1 ． 2 路基挖方段(1) 对于液限在5O ％～6O ％之间、CBR 值大于 6 ％的地段，采用换填50 cm 未筛分碎石进行处理。

同时在换填底面处采用在边沟内侧增设8O × 100 mm 的纵向盲沟，横向每20 m 处增设4O × 40 mm 的横向盲沟。

(2) 对于液限大于6O ％、CBR 值小于 6 ％的地段，在(1) 的处理方案上，在换填底面处增设一层土工格栅。

2 ． 2 弱膨胀土的处治土中含有高岭土、蒙脱石、伊利石等矿物成分，具有吸水膨胀、失水干裂的特性，含水量大。

通过试验，这种土的膨胀率一般在l ％～ 3 ％之间，个别可达 6 ％左右，土的CBR 值在 2 ％～ 5 ％之间，其粘粒(<O ．074 mm ) 含量一般在5O ％左右，局部地段亦高达8O ％左右。

这种土质的工程特性：①雨季土质的液限比旱季土质的液限提高0 ． 5 ～l 倍，塑性指数提高l 倍左右。

坡积亚粘土的液限值比残积的花岗岩风化土较高；②吸水性随着含吸水性粘土矿物的多少而呈较强的离散性，粘粒矿物含量多，吸水性强，膨胀量也较大；③ CBR 值一般较高，当>0 ．25 mm 以上的颗粒含量在30 ％以上时，CBR 值一般提高15 ％以上；④ >o ． 5 mm 的粗颗粒( 石灰、长石砂粒及岩屑) 的含量一般占有25 ％-40 ％。

⑤遇水膨胀，碎裂剥落，强度急剧下降。

从这些特性可以看出，这些土质的工程地质特性主要是受水的影响而发生变化。

在路基工程中只要控制好土质的含水量避开雨季施工，采取科学的综合处治方法是可以充分利用的。

一方面若采取换填方法，则土源必须在15 km 外才能找到，另外土方弃量太大超过60 万m3 ，沿线周围多为荔枝树，弃土场更难已找到，故资金投人太大。

若采取掺石灰进行改良，则影响工程施工工期，工期很难保证。

这里采取包边法( 上、下封，包边，排水) 进行施工，同时利用土工格栅加以补强进行的综合处治方法，具体实施如下。

2 ． 2 ． 1 填方路段(1) 在过水稻田路段，填筑一层60 cm 的砂砾垫层，以利于排水及减小毛细水上升，在垫层上面再填80 cm 的合格土( 图2) ；(2) 在路肩两侧处填筑宽 1 ． 2 m 的合格包边土，为了确保包边土的压实度和平整度，包边土在填筑时采用推土机和人工平整相结合，先平整包边土，然后填筑弱膨胀土，最后包边土和膨胀土同时压实，以保证压实度和路基整体性；(3) 在路槽部分换填合格土，进行封顶；(4) 在路床顶面铺设一层土工格栅，以提高路基强度和整体性，土工格栅采用搭接法进行连接，搭接长度30 cm ，用U 型钉固定在土层里，为避免日晒老化，当天铺设的土工格栅必须当天填上碎石；(5) 在土工格栅上面铺筑15 cm 的碎石，作为路基和路面过渡层，同时以利于排出路面渗水进入路基；(6) 避开雨季施工，严格控制含水量，加强取土场的排水，压实时必须在最佳含水量下进行辗压，为降低含水量采用犁式推土机进行翻晒。

取土场开挖土时，采用梯型方式开挖以保证所取的土天然含水量较低；(7) 路基施工时，横坡度控制在 3 ％~4 ％之间，以利于及时排水，减小雨水积聚在路基上；(8) 采用平地机进行平整，以提高平整度；路基压实时，采用重型压路机，先慢速平压，再慢速( 10 km ／h) 振压，然后快速振压；先弱振后强振。

2 ． 2 ． 2 挖方路段(1) 采取超挖40~ 80 cm ( 具体视土质而定) ，换填合格土以确保路基质量；(2) 独段开挖，不要一步挖至标高，预留一层作为最后集中开挖，最后一层开挖后必须马上采用合格土换填；(3) 加深边沟，同时在边沟底下增设盲沟，以阻止山体地下水渗透路基，盲沟底标高和超挖换填底面标高相同，盲沟外侧采用渗水土工布，内侧和底部采用隔水土工布；(4) 在路槽顶面铺设一层土工格栅，以提高路基强度，土工格栅的搭接方法与填方路段相同。

2 ． 2 ．3 防护排水方面(1) 填方路段边坡采用植草+ 土工格栅防护，土工格栅采用埋藏式施工。

土钉长度30 cm ，间距为 1 m ，采用梅花形布置；(2) 挖方路段采用预制水泥块砌筑( 减少雨水通过砌缝进入边坡) ，接缝小于0 ． 5 mm 预制水泥块的尺寸为35 cm × 35 cm × 8 cm ，混凝土强度为C15 ，同时增加整体美观；(3) 为减少路面水从中分带渗入路基，中分带采用预制水泥板铺设加种大红花；(4) 为排除通信管道内的雨水，在凹曲线处增设集水井，增设横向排水管，及时将中分带的渗水排至路基外。

3 经济效果由于粤东地区人口多、耕地少，因此土地资源特别宝贵，普惠高速公路作为粤东山区高速公路建设工期只有两年，在保证工期、确保质量的前提下，对土方的利用与否进行了多方案比较。

若采取弃土借方，则弃方量太大，约140 万立方米，其中花岗岩全风化及其残积坡积土须弃80 万立方米，弱膨胀土须弃60 万立方米，弃土场、借土场也难已在附近找到，必须超过8 km 以上，白垩土的取土场运距超过l 5 km 。

工程造价严重超概算，造价无法控制。

通过对不同土质采取上述不同的施工方案，工程造价得到了很好的控制，不但未超概算，而且比概算节约7 000 万元。

4 处理效果以上的处治方法，得到了广东省交通厅的批准，同时广东省公路勘察设计院在阳茂高速公路“高液限土处治方法”的设计上予以采用。

普惠高速公路于2001 年l2 月通车，从通车至今两年多来的运营情况，笔者做了质量跟踪，除了桥头搭板产生轻微下沉( 主要是台背处理控制不力) 之外，全路段至今未发现因高液限土的利用而影响路基强度产生路面下沉、路面开裂等质量问题，尤其是采用包边法施工的路段( 弱膨胀土) ，未发现因弱膨胀土的膨缩而降低路基强度致使路面开裂。

说明包边土的施工方案完全阻隔了雨水对路基的渗透，从而保证公路的质量。

5 结语高液限土通过处理是可以利用的，通过普惠高速公路的实践说明，合理的处理方法可以达到改良土性、降低工程造价的目的。

河北交通科技信息网据《广东交通职业技术学院学报》2006-03-03。