普惠高速公路高液限土处治及利用

1、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

2、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

3、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 7

4、O ，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

5、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，

6、 95 区顶层土须外借合格土进行封顶。 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； 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； 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； 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； 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： 严格控制松铺厚度，松铺厚度控制在 25cm 左右： 保持大段填土平整压实的流水作业，保证自然土有

7、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； 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； 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

8、 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： 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； 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； CBR 值一般较高，当 >0 25 mm 以上的颗粒含量在

9、30 以上时， CBR 值一般提高 15 以上； >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 。 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

10、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

11、 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

12、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

13、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

14、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