一种高液限土填筑路基的施工方法与流程

本发明涉及填筑路基技术领域，具体的，涉及一种高液限土填筑路基的施工方法。

背景技术：

高液限土一般指的是液限大于50％，塑性指数大于26的细粒土。高液限土的粒径小，毛细水上升高度大、但上升速度慢，土中含有的矿物成分带有较多的负电荷，其亲水性较强，造成土粒结合水膜厚度较大，而渗透系数较低。高液限土的水分在正常情况下不易溢出而且压实困难。当高液限土土体失水时，土体收缩开裂，其开裂程度随粘粒含量的增加而增大，体现出高液限土很大的收缩特性。土的强度由粘聚力和土颗粒之间的摩擦力两部分组成，高液限土的强度主要取决于土的粘聚力，土工试验表明，高液限土处于干燥状态时具有微粘结力，但容易被压碎；高液限土处于浸水状态时则容易形成流体，其整体稳定性较差。高液限土的力学特性在工程中具体体现为透水性差、毛细现象显著、亲水性强、浸水后能较长时间保持水分、孔隙率大、干密度小、干燥时坚硬如铁不易挖掘、回填后不易压实。

高速公路在修筑过程中常对于挖方段产生的土体一是运输至废土场作为弃土，此种情况需要较大的废土场，同时还需做好围护工程，防止废土发生塌方；二是运输至填方段进行填筑作业，但是在高液限土的地质环境中，若想将高液限土作为原材料进行路基填筑工作，还需将高液限土进行晾晒，使其含水率降至最佳含水率，此时才能更好的对其进行压实。晾晒需要较大的场地以及时间，尤其是在雨季施工时，高液限土的含水率很难晾晒至最佳含水率，严重增加了施工的周期。

技术实现要素：

本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种高液限土填筑路基的施工方法，能够在高液限土的地质环境中利用高液限土作为原材料来填筑路基，无需额外的晾晒工作，缩短施工周期。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高液限土填筑路基的施工方法，应用于土体为高液限土的地质环境中，所述施工方法包含如下步骤：

s1：测量并绘出挖方段的边线；

s2：在所述边线外围3m～10m处制作截水沟，防止雨水流入或渗入所述挖方段内；

s3：在所述挖方段上钻探若干个孔洞，向所述孔洞内填充生石灰，填充完毕后进行封口，以吸收所述挖方段中高液限土的水分；

所述孔洞的数量n的计算公式为：q(v1-nπr²l)(w1-w2)ρ1＝ρ2nπr²，式中r为所述孔洞的半径；ρ1为水的密度，ρ2为生石灰的密度；w1为土壤的天然含水率，w2为所述土壤的最佳含水率；q为吸收单位重量的水分所需的生石灰的重量，其中q＝3.11；v1为挖方段的体积，l为所述孔洞的长度；

s4：对所述挖方段的表面进行密闭式遮盖，之后等待5～10天使所述生石灰充分吸收水分；

s5：将所述挖方段的土壤挖运至路基的填方段，并分层填筑路基。

进一步的，所述孔洞的直径在10cm至20cm的范围内，所述孔洞的长度与所述挖方段的深度相同。

进一步的，所述孔洞均匀分布在所述挖方段上。

进一步的，在所述步骤s3进行之前，首先测量所述挖方段的体积和所述挖方段土壤的含水率，并计算将所述土壤的含水率降至最佳含水率所需的生石灰的重量，之后计算容纳所述生石灰所需的孔洞的体积，根据所述体积以及所述孔洞的直径和长度计算所述孔洞的数量。

进一步的，所述截水沟表面设置有防水层。

进一步的，所述步骤s5中分层填筑路基的具体过程是：首先将所述土壤在所述填方段摊开整平至30cm厚，之后对所述土壤进行拌和并检查所述土壤的含水率，若所述含水率不大于最佳含水率，则对所述土壤进行压实，直至所述土壤的压实度达到设计值，之后进行下一层路基的填筑工作；若所述含水率大于最佳含水率，则继续在所述土壤中添加生石灰并进行拌和，直至所述含水率不大于最佳含水率。

进一步的，所述生石灰为生石灰粉。

根据上面的描述和实践可知，本发明所述的高液限土填筑路基的施工方法，在挖方段上钻探孔洞，并向孔洞内填充生石灰，从而吸收挖方段的高液限土中的部分水分。通过控制孔洞的数量以及填充的生石灰的数量能够定量的吸收挖方段中高液限土的水分，使高液限土的含水率降至压实所需的最佳含水率，从而便于后续的路基填筑工作。通过该施工方法在高液限土地质环境中进行路基填筑时，无需开辟场地对高液限土进行晾晒工作，能够有效地缩短施工周期，提高施工效率。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中涉及的挖方段的断面示意图。

图2是本发明的一个实施例中涉及的挖方段的平面示意图。

图3是本发明的一个实施例中涉及的高液限土填筑路基的施工方法的流程示意图。

图中：1、挖方段，2、截水沟，3、孔洞，4、塑料薄膜。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明涉及的高液限土填筑路基的施工方法的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

本发明的所提供的高液限土填筑路基的施工方法主要包括如下几个步骤：

步骤s1：测量并绘出挖方段的边线。

步骤s2：在所述边线外围3m～10m处制作截水沟，防止雨水流入或渗入所述挖方段内。在所述截水沟表面还设置有防水层。

步骤s3：在所述挖方段上钻探若干个孔洞，向所述孔洞内填充生石灰，填充完毕后进行封口，以吸收所述挖方段中高液限土的水分。其中所述孔洞的直径在10cm至20cm的范围内，所述孔洞的长度与所述挖方段的深度相同，并且所述孔洞均匀分布在所述挖方段上。在钻探所述孔洞前需计算所述孔洞的数量，首先测量所述挖方段的体积和所述挖方段土壤的含水率，以及将所述土壤的含水率降至最佳含水率所需的生石灰的重量，之后计算容纳所述生石灰所需的孔洞的体积，根据所述体积计算所述孔洞的数量，最后在所述挖方段上钻探出所述直径、长度和数量的孔洞。另外，为了使生石灰能够快速吸收水分，在向所述孔洞内填充生石灰前，首先将所述生石灰磨成粉状。最佳含水率是指在对该土壤进行压实作业时，能够使压实度达到最高值的土壤的含水率。

在此步骤中，由于所述孔洞的长度与所述挖方段的深度相同，因此在计算所述孔洞数量时，可以以一立方米的所述土壤为基础计算出每平方米需要设置多少个所述孔洞，才能将一立方米所述土壤的含水率降至最佳含水率，此时所述孔洞的长度为一米，具体计算公示如下：

q(v1-nπr²l)(w1-w2)ρ1＝ρ2nπr²

式中n为所述孔洞的数量；r为所述孔洞的半径；ρ1为水的密度，ρ2为生石灰的密度；w1为土壤的天然含水率，w2为所述土壤的最佳含水率，需要注意的是此处的含水率均为体积含水率，即单位体积的土壤中水的体积所占的百分比；q为吸收单位重量的水分所需的生石灰的重量，其中q＝3.11；v1为挖方段的体积，此处v1＝1m³；l为所述孔洞的长度，此处l＝1m。通过该式即可计算出每平方米所需的所述孔洞的数量n，最后在挖方段的表面按照每平方米n个的规律钻探所述孔洞即可。

步骤s4：对所述挖方段的表面进行密闭式遮盖，之后等待5～10天使所述生石灰充分吸收水分生成消石灰。

步骤s5：将所述挖方段的土壤挖运至路基的填方段，并分层填筑路基。首先将所述土壤在所述填方段摊开整平至30cm厚，之后对所述土壤进行拌和并检查所述土壤的含水率，若所述含水率不大于最佳含水率，则对所述土壤进行压实，直至所述土壤的压实度达到设计值，之后进行下一层的填筑工作；若所述含水率大于最佳含水率，则继续在所述土壤中添加生石灰并进行拌和，直至所述含水率不大于最佳含水率。此处添加的生石灰也可选用生石灰粉，能够加快其对水分的吸收。

下面结合某高速公路工程来对该施工方法进行说明，该高速公路位于山区，施工场地较为狭窄，而且土体多为高液限土，经测量该地的高液限土的天然含水率为23％，若想将该高液限土进行压实，其最佳含水率为15％，此处的含水率均为体积含水率。因山区土地资源匮乏，路基填筑所需的土方选用了附近的高液限土。

图1是本发明的一个实施例中涉及的挖方段的断面示意图，路基填筑所需的土由挖方段挖运而来。图2是本发明的一个实施例中涉及的挖方段的平面示意图。图3是本发明的一个实施例中涉及的高液限土填筑路基的施工方法的流程示意图。

请参考图1至图3，该实施例中高液限土填筑路基的施工方法的具体的施工步骤如下：

步骤1：测量并绘出挖方段1的边线。

步骤2：在所述边线外围5米处制作截水沟2，防止雨水流入或渗入所述挖方段内，并在截水沟2的表面铺设水泥毡以防止雨水下渗。

步骤3：计算一立方米所述土壤中需设置多少个填充有生石灰粉的孔洞才能将该土壤的含水率降至最佳含水率。在该实施例中，所述孔洞的半径为0.05m。依据公式q(v1-nπr²l)(w1-w2)ρ1＝ρ2nπr²即可计算出所述孔洞的数量n，在该实施例中，r为所述孔洞的半径，r＝0.05m；ρ1为水的密度，ρ2为生石灰的密度，ρ1＝1t/m³，ρ2＝3.3t/m³；w1为土壤的天然含水率，w2为所述土壤能够压实的最佳含水率，需要注意的是此处的含水率均为体积含水率，其中w1＝23％，w2＝15％；q为吸收单位重量的水分所需的生石灰的重量，其中q＝3.11；v1为挖方段的体积，此处v1＝1m³；l为所述孔洞的长度，此处l＝1m。将上述已知参数代入公式q(v1-nπr²l)(w1-w2)ρ1＝ρ2nπr²内即可得出n＝8.92，取整数为n＝9，即需要在每立方米内设置9个半径0.05m，长度1m的孔洞，并在孔洞内填充满生石灰粉才能将该一立方中剩余的土壤的含水率降至最佳含水率，需要注意的是，此处需向孔洞内填充满生石灰粉，其重量会略大于理论所需要的重量，是由于挖方段相邻的土壤的水分也会向挖方段内渗透，因此添加的石灰粉的重量略高于理论所需的重量，而后续在填筑路基时还需对土壤的含水率进行检测，确保其接近最佳含水率。

相应的，若想将该挖方段土壤的含水率降至最佳含水率，需要在挖方段的表面按照每平方米9个的规律均匀地向下钻探出若干个孔洞3，孔洞3的长度等于挖方段的深度，并在孔洞3内填充满生石灰粉，填充完毕后用黏土进行封口，另生石灰粉充分吸收挖方段1中高液限土的水分，使其含水率降至最佳含水率15％附近。

步骤4：对所述挖方段1的表面进行密闭式遮盖，可用塑料薄膜4覆盖在挖方段1的表面上，塑料薄膜4的端部需覆盖至截水沟2的侧边，而塑料薄膜4之间可采用防水胶带进行粘接，以使挖方段1的表面与外界隔绝，防止外部水分进入挖方段1内。之后等待一周，使所述生石灰充分吸收水分生成消石灰。

步骤5：将所述挖方段1的土壤挖运至路基的填方段，并分层填筑路基。首先将所述土壤在所述填方段摊开整平至30cm厚，之后用路拌机对所述土壤进行拌和并检测所述土壤的含水率，若所述含水率不大于最佳含水率，则用压路机对所述土壤进行压实，直至所述土壤的压实度达到设计值，之后进行下一层路基的填筑工作，每层路基填筑时均放置30cm厚的土壤并进行压实，直至路基的厚度达到设计值。若所述土壤经拌和后含水率仍大于最佳含水率，则继续在所述土壤中添加适量生石灰并进行拌和，直至所述含水率不大于最佳含水率，此时添加的生石灰的重量为q，其数值需根据当时土壤的含水率进行计算，具体计算公式为q＝qv(w3-w2)ρ1，式中w3为当前土壤的含水率，w2为所述土壤能够压实的最佳含水率，w2＝15％，此处的含水率同样为体积含水率；ρ1为水的密度，ρ1＝1t/m³；q为吸收单位重量的水分所需的生石灰的重量，q＝3.11；v为该层土壤的体积。

该实施例提供的高液限土填筑路基的施工方法，在挖方段上钻探孔洞，并向孔洞内填充生石灰，从而吸收挖方段的高液限土中的部分水分。通过控制孔洞的数量以及填充的生石灰的数量能够定量的吸收挖方段中高液限土的水分，使高液限土的含水率降至压实所需的最佳含水率，从而便于后续的路基填筑工作。

如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明涉及的高液限土填筑路基的施工方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的一种高液限土填筑路基的施工方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。