按平衡含水量进行高液限红粘土下路堤填筑的压实方法

摘要

本发明公开了一种按平衡含水量进行高液限红粘土下路堤填筑的压实方法，其步骤如下：(1)通过钻孔勘察法求取施工段高液限红粘土的平衡含水量；(2)通过标准重型击实试验方法求平衡干密度；(3)判别填料的路用性质；(4)以平衡含水量±2％为高液限红粘土路基的压实控制含水量并以不低于平衡干密度的0.95倍值为压实控制干密度按规范要求进行高液限红粘土路基的填筑压实施工。本发明提出了一种基于平衡含水量理论的高液限红粘土路堤填筑的压实方法，运用该方法进行高液限红粘土的压实施工，既能保证路堤强度满足要求和工后路堤土的湿度和密度与环境气候更适应，又易于降低填料的含水量和易于压实，大大降低了压实施工难度，省时省工。

说明书

技术领域

本发明涉及一种公路高液限土下路堤填筑的压实方法，特别是涉 及一种按平衡含水量进行高液限红粘土下路堤填筑的压实方法。

背景技术

高液限土是一种液限大于50％的特殊土类，常具有较高的天然含 水量，往往属于过湿土类。红粘土是一种主要由石灰岩、泥质灰岩等 风化形成的残积土类，广泛分布于我国南方各省，往往具有高液限、 高塑限和高天然含水量的土质特征，因此，红粘土常常也是一种高液 限土。对路基填筑而言，高液限红粘土是一种不良土质，其主要是压 实高液限土红粘土土体易发生收缩变形，在施工压实层常发生严重的 收缩开裂，开裂破坏了路基的整体性，并易造成工后路基边坡的坍肩、 溜坍和和路面变形、纵裂等病害。由于石灰岩在我国南方分布广泛， 石灰岩风化形成的残积土---红粘土亦分布十分广泛，为充分利用高 液限土红粘土，常采用较为经济环保的包边措施进行处治，采用包边 措施时，高液限红粘土可作为填芯土直接压实填筑于下路堤部位。目 前，对高液限红粘土直接填筑压实的方法仍采用一般土的压实方法， 即采用标准击实方法来确定压实参数。但按标准击实实验方法确定的 最优含水量和最大干密度参数进行高液限土红粘土的压实施工，往往 存在两个问题，一是很难将高液限红粘土从高天然含水量降至最优含 水量；二是在最优含水量时也很难压实达到压实要求。为此，我国现 行的公路路基施工技术规范(JTG-2006)指出，可按当地土质试验结 果采用比一般土路堤的压实度标准降低1％～5％进行红粘土的压实施 工。实践表明，降低压实度标准进行高液限红粘土路堤的压实比一般 土的压实依然困难得多，加之，规范没有明确降低压实度的具体方法， 这使得用包边法填筑高液限红粘土路基依然存在压实标准难以确定 和压实施工的困难，许多开挖高液限红粘土利用方也因此被废弃，而 采用借土换填填筑，从而加重了公路建设区的水土流失和公路建设对 自然环境的破坏。这说明，常规击实实验方法确定的最优含水量和最 大干密度参数并不是很适于高液限土路堤填筑压实，但目前并没有一 种更好的适于高液限土红粘土下路堤填筑的压实方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种既能保证路堤强度满足 要求和工后路堤土的湿度和密度与环境气候更适应，又易于降低填料 的含水量和易于压实，大大降低压实施工难度，省时省工的按平衡含 水量进行高液限红粘土下路堤填筑的压实方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了按平衡含水量进行高液限 红粘土下路堤填筑的压实方法，其步骤如下：

(1)、通过钻孔勘察法求取施工段高液限红粘土的平衡含水量；

(2)、通过标准重型击实试验方法求平衡干密度：分别取天然含 水量与所述平衡含水量(EMC)相等、与平衡含水量(EMC)±2％相等、 与平衡含水量(EMC)±4％相等及与平衡含水量(EMC)±6％相等的7 组高液限红粘土土料，按照标准重型击实试验方法进行击实试验，取 击实曲线中高干密度段与低干密度转折段的高值点为平衡干密度；

(3)、判别填料的路用性质：采取具有平衡含水量(EMC)的天然 高液限红粘土土料制样进行加州承载比(CBR)试验，所测试加州承 载比(CBR)值大于等于3％时，则按步骤(2)用高液限红粘土直接填 筑路堤，如果所测试加州承载比(CBR)值小于3％时，则需采用掺砂 砾、或掺石灰、水泥进行处理或采用包边法进行处理；

(4)、以平衡含水量(EMC)±2％为高液限红粘土路基的压实控制 含水量并以不低于平衡干密度的0.95倍值为压实控制干密度按规范 要求进行高液限红粘土路基的填筑压实施工。

上述步骤(1)中所述的通过钻孔勘察法求取施工段高液限红粘土 的平衡含水量是指：在同一路段天然高液限红粘土斜坡分别选取两个 以上典型剖面，在每个剖面的坡顶、坡腰和坡脚分别布置一个钻孔， 孔深在6米以上；在每个钻孔中每隔0.4～0.6米深采取一个土样， 在室内通过土工试验测定土样的天然含水量、液限和塑限；制作各钻 孔的天然含水量随深度变化的曲线，取天然含水量趋于平衡值的段内 的数据作为该钻孔平衡含水量计算的预选值，求每个孔中平衡含水量 计算预选值的平均值，再求所有钻孔该平均值的平均值，该值即为该 路段高液限红粘土的平衡含水量(EMC)。

按现行方法进行高液限红粘土路堤的直接填筑压实，需用翻晒法 将高液限红粘土的天然含水量(W₀)降低至最优含水量(W_opt)。由于 高液限红粘土的天然含水量(W₀)一般在28％～35％之间，按常规击实 方法得到的最优含水量(W_opt)常在13％～17％之间，而采用本发明提 供的上述技术方案，即按平衡含水量进行高液限红粘土下路堤填筑的 压实方法，所按测定的平衡含水量(EMC)常在22％～28％之间。可见， 平衡含水量(EMC)接近高液限红粘土的天然含水量(W₀)但比最优 含水量(W_opt)高很多。因此，当按本发明方法进行高液限红粘土路 堤直接填筑压实时，只需将高液限红粘土的天然含水量(W₀)降低至 平衡含水量(EMC)即可完成翻晒降水作业，这就使得由本发明提供 的高液限红粘土路堤的填筑压实施工方法具有易降低填料的含水量 的优点；又由于高液限红粘土具有高液限(W_l)、高塑限(W_p)，平 衡含水量(EMC)比最优含水量(W_opt)更接近塑限(W_p)，土体处于 坚硬靠近硬塑的状态易于压实；通过测试CBR值大于等于3％的要求， 保证了用本法进行高液限红粘土路堤填筑能满足路基强度要求，同 时，平衡含水量和平衡干密度与气候环境更为适应，可尽量降低因气 候干湿作用引起的路堤胀缩变形。总之，采用本发明方法进行高液限 红粘土下路堤的直接填筑，易于用翻晒法降低含水量和易于压实，大 大降低了施工压实难度和压实施工费用，从而有利于增加高液限红粘 土在路堤填筑中的实际利用量，降低公路建设对自然环境的破坏，因 此，本发明是一种具有较好经济效应和环保效应的方法。

综上所述，本发明提出了一种基于平衡含水量理论的高液限红粘 土路堤填筑的压实方法，运用该方法进行高液限红粘土的压实施工， 既能保证路堤强度满足要求和工后路堤土的湿度和密度与环境气候 更适应，又易于降低填料的含水量和易于压实，大大降低了压实施工 难度，省时省工。

附图说明

图1是土体天然含水量随深度变化曲线图1。

图2是天然含水量击实曲线图2。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

对南方高液限土的路基工后含水量的观测表明，按最优含水量填 筑的高液限土路堤，经过4～5年以上的气候干湿循环作用，路基含 水量普遍会提高，有时甚至达到8％以上。相对一般土类，天然高液限 红粘土在具有较高含水量时仍然具有较大的抗剪强度和较低的压缩 性。在同一路段天然高液限红粘土斜坡不同坡面位置对不同深度土体 天然含水量进行测试，总可以得到在地表一定深度后，天然含水量会 趋于一个平衡值的结果，该平衡值可称之为平衡含水量(EMC)。进一 步的研究表明，采用不同天然含水量的高液限土进行标准击实试验 (包含平衡含水量的土样)，所述平衡含水量对应的土样能得到相对 较大的干密度，该干密度值可称之为平衡干密度。2011年5～8月， 对海南海口至屯昌高速公路K6～K7间的600米长的路堤段，用平衡 含水量和平衡干密度取代标准击实试验得到的最优含水量和最大干 密度进行高液限土路堤填筑压实施工试验，结果表明，基于平衡含水 量和平衡干密度的压实施工方法，既易于降低填料的含水量和易于压 实，又能保证路堤强度满足要求。由于平衡含水量和平衡干密度更适 应当地气候环境，预计工后因气候作用引起土体湿度变化也将很少。 因此，本发明提出了一种按平衡含水量进行高液限红粘土下路堤填筑 的压实施工方法，具体步骤如下：

(1)、通过钻孔勘察法求取施工段高液限红粘土的平衡含水量： 在同一路段天然高液限红粘土斜坡分别选取两个以上典型剖面，在每 个剖面的坡顶、坡腰和坡脚分别布置一个钻孔，孔深在6米以上；在 每个钻孔中每隔0.4～0.6米深采取一个土样，在室内通过土工试验 测定土样的天然含水量、液限、塑限等；制作各钻孔的天然含水量随 深度变化的曲线，取天然含水量趋于平衡值的段内的数据作为该钻孔 平衡含水量计算的预选值(参见图1)，求每个孔中平衡含水量计算预 选值的平均值，再求所有钻孔该平均值的平均值，该值即为该路段高 液限红粘土的平衡含水量(EMC)；

(2)、通过标准重型击实试验方法求平衡干密度：分别取天然含 水量与所述平衡含水量(EMC)相等、与平衡含水量(EMC)±2％相等、 与平衡含水量(EMC)±4％相等及与平衡含水量(EMC)±6％相等的7 组高液限红粘土土料，按照标准重型击实试验方法进行击实试验，取 击实曲线中高干密度段与低干密度转折段的高值点为平衡干密度(参 见图2)；

(3)、判别填料的路用性质：采取具有平衡含水量(EMC)的天然 高液限红粘土土料制样进行加州承载比(CBR)试验，所测试加州承 载比(CBR)值大于等于3％时，则按步骤(2)用高液限红粘土直接填 筑路堤，如果所测试加州承载比(CBR)值小于3％时，则需采用掺砂 砾、或掺石灰、水泥进行处理或采用包边法进行处理；

(4)、以平衡含水量(EMC)±2％为高液限红粘土路基的压实控制 含水量并以不低于平衡干密度的0.95倍值为压实控制干密度按规范 要求进行高液限红粘土路基的填筑压实施工。