高液限土填筑路基施工处理及要求

高液限土填筑路基施工处理及要求
鉴于衡枣高速公路工程极为普遍地存在液限大于50%，塑性指数大于26%的高液限土，为确保路基工程质量，同时又不影响路基施工，根据有关技术标准和规范，并参考其它高速公路的施工经验，特制定如下三种办法解决路基填筑的问题：
一、直接填筑法：填料符合下述要求时，可采用直接填筑法。

㈠填料要求
90区：塑性指数小于30%，最佳含量不大于26%，CBR值大于3%，最大干密度大于1.55g/cm3，但低洼地段，常水位以下路基，构造物回填不得使用该类土。

93区：采用含有较多的粗粒土，最大干密度大于1.70g/cm3，最佳含水量不大于20%，CBR值大于5%，浸水膨胀量不大于3%。

95区：最大干密度不低于1.80 g/cm3,最佳含水量不大于20%,CBR值大于8%,浸水膨胀量不大于3%。

㈡压实设备要求
要求用羊足碾或大吨位压路机。

㈢施工要求
⑴雨季施工时应做到雨水到来之前一次性压实填筑完毕，同时每层表面宜做成2%~4%的横坡以利排水，并及时做好边坡防护及取土场的排水，对于因在雨季到来时未及时摊浦压实的高液限土，因被水浸泡，应予废弃，废弃后应对下层成型路基进行复压，同时对废弃土方的挖填不予计量。

⑵连续晴天施工时，下层施工完后应及时覆盖上层土方，避免因曝晒造成路基表面水份蒸发而开裂，已开裂的应重新翻松碾压。

⑶对于低洼地段，常水位以下路基先采用砂性土填筑，如砂性土有困难时可采用石灰土，砂砾片石等水稳性好的材料处理后再填筑符合上述要求的土质。

二、包芯法
对于无法达到直接填筑要求的土质，可采用包芯法施工该类土只能用于90区内心，包芯法
㈠包边土填料要求
液限小于50%，塑性指数大于6%，小于26%，CBR值大于3%，不得采用粉土包边。

㈡包边土厚度b=1.5～2m
㈢阻隔水层的设置，设置阻隔水层主要是防止毛细水对高液限土的浸润作用，从而导致路基强度下降，对阻隔水层的设置根据现场的地质，水文条件，地表积水情况而定。

a、地下水位较高，土质潮湿，采用石灰土或砂砾封层，石灰剂量3%～5%，层厚30cm。

b、地下水位不高，地表干燥，可填75~80cm厚的低液限土作为封层。

c、若地方有砂性土，最好采用砂性土封层的办法，封层厚度以40~50cm为宜。

㈣设备要求：用羊足碾或大吨位压路机。

㈤施工要求
1、每层土上土前先放样，洒石灰划出高液限土与包边土的分界线，划线要准确，顺直，弯道要圆顺。

2、先上包边土，后上高液限土，碾压从两边往中间进行，对两种土质的结合处增加碾压2遍。

3、雨季施工时，可适当增加路拱横坡，包边土的横坡以高液限土横坡大1～2%，雨后路堤含水量合适时应进行复压并检测压实度，用羊足碾的路段应注意用光轮压路机复压以
消除凹槽。

4、加强对结合处的压实度检测，结合处的标准干密度采用两种材料的平均值。

三、土石分层填筑法
对石源丰富的地段可采用填筑一层高液限土再填筑一层石料的施工方法，填石时要求采用羊角碾将石块部分压入高液限土中。

高液限土直接填筑的工程病害
高液限土如果不加处治直接填筑有可能产生下列病害：
1.沉降
高液限土初期结构强度较高，在施工时不易被粉碎，亦不易被压实。

路堤填筑后，由于在大气的物理风化作用和湿胀干缩效应，土块崩解，在上部路面、路基自重与汽车荷载的作用下，路堤容易产生不均匀沉降。

路堤越高沉降量越大，沉降愈普遍。

不均匀沉降导致路面平整度下降，严重时可使路面变形破坏，甚至屡修屡坏。

2.裂缝
路肩部位常因为机械碾压不到位，使填土达不到要求的密实度，因而后期沉降相对较大。

由于路肩临空，对大气物理作用比较敏感，干湿交替频繁，肩部土体失水收缩远大于堤身，故在路肩顺路线方向常产生纵向裂缝，严重影响使用。

高液限土路堤的纵向裂缝是高速公路的重要隐患之一，其裂缝形成机理很复杂，主要要是由于水压力改变致使有效应力发生变化，有效应力的波动控制着土骨架的位移场，并且导致含水层系统的变形。

体现在以下两方面:一方面由于土体中剪应力达到了土的抗剪强度，以致沿剪切面产生裂缝;另一方面剪应力不变而抗剪强度降低，也会产生裂缝。

使剪应力增加的因素有:边坡超载，雨季中土体密度和下滑力因水份增加而增大，土体孔隙中静水压力和动水压力的作用;其他震动力。

引起抗剪强度降低的因素有:气候与季节的影响，土体时干时湿、造成风化裂隙发展，强度随季节而变化;雨中、雨后及坡面排水条件变化时，使土体（c、φ）值急剧降低;土体孔隙水压力增大，有效应力和摩擦力减少;粘性土的湿化会完全丧失强度;人为因素，如侧沟积水、天沟开裂、回填不密实、因雨湿化等。

在以上诸多因素中，最主要的是连续雨季。

因为，对于处在地下水位以上的非饱和高液限土路堤，存在一自由水面线，在自由水面线上方的土中，随着路堤高程的增加，负孔隙水压力愈来愈大，而目上覆压力愈来愈小。

连续雨季时，水位逐渐增高(水压力增高)，路堤上部逐渐进入饱和状态，负孔隙水压力愈来愈小，经过一段时间暴雨停止后，水位降低(水压力降低)，饱和前沿深入土坡中并延续到有保护层的坡面地下，最终达到稳定状态。

随着饱和前沿下移，坡内深处的负孔隙水压力增大为零(即基质吸力消失)在最终稳定状态下，土坡上部仅恢复初始基质吸力的一部分，而下部则全部失去其初始基质吸力。

因此，由于基质吸力大幅度下降，抗剪强度降低，路堤的安全系数有可能显著下降，从而形成纵向裂缝，引起土坡滑动。

3. 滑坡
由于路肩临空，易受风化影响，干湿胀缩频繁，土体强度衰减，当有雨水渗入时，特别是当路肩产生纵向裂缝时，容易产生坍塌。

造成路堤土体产生坍塌的主要原因是：受降雨、蒸发、温度和风化作用的影响，最容易产生边坡变形，风化愈严重，边坡变形愈普遍，路堤基底的原始地形与地质条件，地表水和地下水的渗流与排泄条件，对路堤的稳定性有直接的影响。

一般填筑在斜坡上的路堤或者在水田、池塘基底上的路堤，由于基底没能彻底处理，尤其是排水不当，淤泥清除不干净，或有临近地下水或者地表水渗入路堤时，都将导致路堤边坡产生不同程度的变形，有事甚至促使整个路堤产生滑动。

有的路堤路堤边坡受气候的风
化作用，使填土产生裂隙，边坡不稳定因素逐渐积累，当降雨或着地表径流沿裂隙渗入土体，造成土体吸水膨胀软化，从而加速路堤边坡的变形导致边坡丧失其稳定性。

4.坍塌
高液限土路堤填筑后，边坡表层与内部填土的初期强度基本一致。

但是随着通车时间的延续，路堤经受几个季节的反复收缩和膨胀作用，表层填土风化加剧，裂隙发展，当有水渗入时，膨胀软化，强度降低，导致边坡坍塌
第一章高液限土及其特征
第一节高液限土的分类
一、分类依据
国家标准GBJ 145—90《土的分类标准》和行业标准JTJ051—93《公路土工试验规程》规定，应以土的下列特征作为土的分类依据。

(1)土颗粒组成及其特征。

(2)土的塑性指标：液限(WL)、塑限(Wp)和塑性指数(Ip)。

(3)土中有机质存在情况。

土的颗粒应根据图1—1所列粒组范围划分粒组。

目前，世界多数国家已采用0．002mm 作为标准。

国家标准GBJ 145—90《土的分类标准》采用0．005mm作为黏粒上限。

但鉴于我国公路部门在过去多采用0．002mm作为黏粒上限，路基路面设计、施工中有关参数例如土基回弹模量、路基填土高度等的提出，均以此作为基础，故行业标准JTJ 051—93《公路土工试验规程》采用0．002mm作为黏粒上限。

二、分类方法
当液限大于50％，即图1—2中B线以右，统称为高液限土。

根据土的颗粒组成，高液限土可细分为高液限黏土、含砂高液限黏土、含砾高液限黏土、高液限粉土、含砂高液限粉土、含砾高液限粉土，详见表1—l。

若高液限土样在105～110℃的烘箱中烘烤24h后，液限小于烘烤前的3／4，则称为有机质高液限土，其又可分为有机质高液限黏土和有机质高液限粉土，详见表1—2。

膨胀土(CHE)是一种高液限黏土，分布范围：大部分在A线以上，wL>50％；红黏土(MHR)是一种高液限粉土，分布范围：大部分在A线以下，wL>55％，详见图1—3。

因此，高液限土主要包括软土、膨胀土和红黏土。

所谓高液限土，通俗讲就是在干燥时非常坚硬，一旦遇水就形如豆腐。