一种高液限土路段的高填土路基填筑施工方法与流程

1.本发明涉及一种路基填筑施工领域，具体是涉及一种高液限土路段的高填土路基填筑施工方法。


背景技术：

2.高液限土在侏罗系火山岩及燕山期花岗岩区的坡残积土及全强风化岩中分布，在我国岭南潮湿地区，土质均为高液限土，每年4月至9月为本地区雨季，雨季相对较长，降雨频繁，每月平均降雨天数20天以上。在山间洼地、谷地、盆地走廊带及山间洼地路段分布有浅层软土，软土固结沉降对路堤填方的稳定性不利。软土分布较零散且埋深浅、厚度一般情况下不超过3m；当软土厚度大于12米时，称之为高填土路基。
3.当高液限土的液限>50%，<=60%，并且细颗粒含量>90%时，路基容易受外界气候影响湿度在高液限土内部迁移出现不均匀沉降，尤其是在雨季（每年4月至9月）较长，受降雨频繁及降雨周期长的影响，高液限土改良填筑施工组织上难度大，施工周期长，施工成本高，而且雨季对改良施工不利，容易造成材料浪费，对于高填土路基，采用置换工程量较大，同时会造成附近自然环境的破坏。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种高液限土路段的高填土路基填筑施工方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高液限土路段的高填土路基填筑施工方法，包括以下步骤：步骤s1、软基清淤及承载力试验；步骤s2、软基填换片石：形成了能向下渗水的片石层；步骤s3、分层填筑路堤：采用水平分层填筑、分层碾压、分层包边的方式，使用符合填筑要求的高液限土作为填料，在分层填筑的过程中，对每层填料的两侧边用黏土进行包边；使用符合填筑要求的高液限土为液限≤70%，并且细颗粒含量≤75%的高液限土，或者液限≤60%，并且细颗粒含量≤90%；分层填筑路堤后形成一级平台；步骤s4、一级平台强夯及高强土工格栅施工；步骤s5、分层填筑路堤：采用水平分层填筑、分层碾压、分层包边的方式，使用符合填筑要求的高液限土作为填料，在分层填筑的过程中，对每层填料的两侧边用黏土进行包边；使用符合填筑要求的高液限土为液限≤70%，并且细颗粒含量≤75%的高液限土，或者液限≤60%，并且细颗粒含量≤90%；分层填筑路堤后形成二级平台；步骤s6、二级平台强夯及铺设片石夹层；步骤s7、分层填筑路堤：采用水平分层填筑、分层碾压、分层包边的方式，使用符合填筑要求的高液限土作为填料，在分层填筑的过程中，对每层填料的两侧边用黏土进行包边；使用符合填筑要求的高液限土为液限≤70%，并且细颗粒含量≤75%的高液限土，或者液
限≤60%，并且细颗粒含量≤90%；分层填筑路堤后形成平台；步骤s8、平台强夯及铺设防渗土工膜。
6.进一步地，所述步骤s1中，在软基清淤施工前，先沿线路外侧筑临时隔水堤，在堤内挖纵、横向排水沟，然后用抽水机抽排积水，地表疏干后，再用挖掘机修建临时便道，进行软基清淤，挖除淤泥；当挖掘机开挖距设计标高30cm时，先用轻型触探仪自检，如能满足设计承载力要求，则需用人工配合挖机进行清底，清底后进行承载力检验，若不能满足承载力要求，则改变所设计的开挖深度。
7.进一步地，所述步骤s2中，在软基填换片石的具体步骤如下：步骤s21、铺设片石：在清淤后的基面上采用打格上料，标杆挂线，推土机推石的方式铺设片石，换填片石采取横断面全宽、纵向分层填筑的施工方法，为保证路堤有效压实宽度，边坡两侧各超宽30cm，路拱做成2%的坡度，以便于排水；步骤s22、摊铺平整：填料利用用大型推土机、装载机摊铺、整平，个别不平处配合人工用细石块、石屑找平；步骤s23、碾压：铺设第一层片石和最后一层片石应静压，以减少碾压时产生波浪和起拱，铺设第二层片石至倒数第二层片石时，均采用振动碾压，碾压时轮迹应重叠1/3或40～50cm，碾压均匀，没有漏压、死角，直至路基表面无明显轮迹为止；对于浸水软基，填换后的片石层高度高出常水位50cm以上。
8.进一步地，所述步骤s3中，包边黏土分层松铺厚度不超过30cm；包边黏土和高液限土填料应分别碾压，重叠范围不小于50cm。
9.进一步地，所述步骤s6中，二级平台强夯及铺设片石夹层的具体步骤如下：步骤s61、在步骤s5分层填筑完成后形成的二级平台表面铺设非高液限土层；步骤s62、在非高液限土层的表面先进行点夯施工；步骤s63、点夯完成后，进行满夯补强；步骤s64、在非高液限土层的表面进行片石下层的铺设：选取粒径10cm～30cm颗粒含量不小于80%的片石进行分层铺设，铺设第一层片石和最后一层片石应静压，以减少碾压时产生波浪和起拱，铺设第二层片石至倒数第二层片石时，均采用振动碾压；铺设完成后的片石下层的厚度为40～60cm；步骤s65、在片石下层的表面进行土工格栅层的铺设；步骤s66、按照步骤s64的铺设方式在土工格栅层的表面进行片石上层的铺设；步骤s67、在片石上层的的表面的铺设非高液限土层，并进行碾压。
10.进一步地，所述步骤s62中，利用履带式起重机对夯锤起吊进行点夯，夯锤采用20t重圆形夯锤，直径1.2m；点夯采用跳夯分2遍进行夯击，点夯自路基中线向两侧逐次推进的方式进行夯击，点夯的第1遍、第2遍夯点分别采用矩形布置，第1遍和第2遍叠合后的整体布局夯点为梅花型布置，夯击间距为6m。
11.进一步地，所述步骤s62中，点夯的第1遍中，沿路基的边缘到路基的中心，分为第一排纵向夯点，第二排纵向夯点，第三排纵向夯点，以此类推；第一排纵向夯点采用1000kn*m能击，第二排纵向夯点采用2000kn*m能击，第三排以上的纵向夯点采用3000kn*m能击。
12.进一步地，所述步骤s63中，利用履带式起重机对夯锤起吊进行满夯，夯锤采用12t重的圆形夯锤，直径2.0m，夯锤底面设置4个对称的与其顶面贯通的排气孔；满夯前先选区
一个20
×
20m范围试夯，按夯点排列方式及距离，放出夯点及测量标高，根据夯击参数确定夯击遍数，以下遍夯沉值不大于5cm，来确定夯击遍数；满夯的夯点以正三角形排列，间距1.5m，夯锤落距为10米，夯击能拟采用1000kn*m，锤印重叠不小于50厘米，单点夯击锤数为3击，满夯自路基中线向两侧逐次推进的方式进行夯击。
13.进一步地，所述步骤s65中，所述的土工格栅层采用 tx150 聚丙烯（pp）土工格栅，tx150 聚丙烯（pp）土工格栅平铺在片石下层的表面。
14.进一步地，所述步骤s8中，防渗土工膜采用 m1/pe 型，土工膜的纵横向拉伸强度不小于 12kn/m，纵横向拉伸断裂伸长率不大于300%，纵横向直角撕裂强度不小于 30n/mm，cbr顶破强度不小于4000n，渗透系数不大于5x10
‑
11 cm/s。
15.本发明的有益效果在于：利用本施工方法能够在提高高液限土利用率，减少弃方的同时，减小高液限土填筑路堤的不均匀沉降，大大提高了高液限土路基的压实度，具有施工周期短、工程造价低、减少周边环境破坏的特点；解决了现有技术在高填路基的施工中，所存在的“高液限土置换工程量大，而且容易造成水土流失对环境会造成严重破坏，高液限土改良施工也相对比较困难，受南方雨季较长，雨季施工容易造成填筑施工质量问题和改良材料不能及时进行填筑出现浪费现象”的缺陷。
16.本发明为避免高液限土与外界大气直接接触采用包边黏土；隔绝湿度迁移的影响，上下路提交界面铺设一层防水防渗土工膜。
附图说明
17.利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图：图1为本发明的施工流程图；图2为本发明路基截面的结构示意图；图3为图2所示的a处放大图。
18.图中：1、清淤后的基面；2、片石层；3、一级平台；4、土工格栅； 5、二级平台；6、非高液限土层；7、片石夹层；8、非高液限土层；9、平台；10、防渗土工膜；71、片石下层；72、土工格栅层；73、片石上层。
具体实施方式
19.为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上表面”、“下表面”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“正转”、“反转”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
21.如图1、2所示，一种高液限土路段的高填土路基填筑施工方法，包括以下步骤：施工准备及施工测量放样：填换用的片石按照规范要求的取样频率，取石样做颗粒分析及强度检测，并做好试验记录。取样经试验检测达到规范和设计要求指标，可作为本试验路段的填料；填换用的片石粒径应不大于30cm，并不得超过压实层厚的2/3，本路段利用石方均为坚石，根据“jtgf10
‑
2006公路路基施工技术规范”，下路堤最大压实层厚50cm、最大粒径不能超过30cm；对于填料土选择，工前对路基范围土体质量进行试验检测，选取最大土块粒径不大于100mm，天然含水量与最佳含水量绝对值差小于10的高液限土晾晒合格后作为填料。
22.施工准备及施工测量放样完成后，开始施工：步骤s1、软基清淤及承载力试验：在软基清淤施工前，先沿线路外侧筑临时隔水堤，在堤内挖纵、横向排水沟，然后用抽水机抽排积水，地表疏干后，再用挖掘机修建临时便道，进行软基清淤，挖除淤泥；当挖掘机开挖距设计标高30cm时，先用轻型触探仪自检，如能满足设计承载力要求，则需用人工配合挖机进行清底，清底后进行承载力检验，若不能满足承载力要求，则改变所设计的开挖深度。
23.步骤s2、软基填换片石：在软基填换片石的具体步骤如下：步骤s21、铺设片石：在清淤后的基面1上采用打格上料，标杆挂线，推土机推石的方式铺设片石，形成了能向下渗水的片石层2，如果是浸水路基时，片石层2应高出常规水位0.5m，换填片石采取横断面全宽、纵向分层填筑的施工方法，为保证路堤有效压实宽度，边坡两侧各超宽30cm，路拱做成2%的坡度，以便于排水。
24.步骤s22、摊铺平整：填料利用用大型推土机、装载机摊铺、整平，个别不平处配合人工用细石块、石屑找平；步骤s23、碾压：铺设第一层片石和最后一层片石应静压，以减少碾压时产生波浪和起拱，铺设第二层片石至倒数第二层片石时，均采用振动碾压，碾压时轮迹应重叠1/3或40～50cm，碾压均匀，没有漏压、死角，直至路基表面无明显轮迹为止；对于浸水软基，填换后的片石层高度高出常水位50cm以上。
25.步骤s3、分层填筑路堤：采用水平分层填筑、分层碾压、分层包边的方式，使用符合填筑要求的高液限土作为填料，在分层填筑的过程中，对每层填料的两侧边用黏土进行包边；使用符合填筑要求的高液限土为液限≤70%，并且细颗粒含量≤75%的高液限土，或者液限≤60%，并且细颗粒含量≤90%；包边黏土分层松铺厚度不超过30cm；包边黏土和高液限土填料应分别碾压，重叠范围不小于50cm，分层填筑路堤形成一级平台3。
26.高液限土直接填筑施工时，应注意以下几点：1、高液限土直接填筑施工的质量控制应包括：碾压前的压实含水量差、松铺厚度，以及最后两遍碾压的压实度差或沉降差的控制。2、由于高液限土颗粒小，水分蒸发不易，且不均匀，因此很难降低含水率，同一碾压层含水率往往相差较大，因此勤翻晒。配备的翻晒机械（旋耕机）加速降低含水率，保持土壤含水率均匀，缩短施工周期，保证碾压效果。3、尽量连续施工，压完一层经检验合格后马上进行下一层的摊铺，以防本层土晒干后开裂，路基施工完毕应采取必要措施防止路基被晒裂。4、
施工期间应设置边沟，准备必要防水物质以防雨水浸泡路基，路基边坡也应采取必要的防护措施。多雨的季节应添加必要的防水材料遮盖现场。5、施工中若出现软弹现象，应适当减少运土车重量，或使用推土机松土。
27.高液限土最佳含水率的控制，严格按照“高液限土压实含水量差控制范围”执行。降低填料高液限土含水量的方法如下：1、天然含水量与最佳含水量绝对值差小于10的高液限土。（1）在取土场中直接晾晒；（2）按松铺厚度摊铺在路堤上晾晒。根据当地气候条件，可采用白天晾晒、夜间铺塑料薄膜密封等手段，缩短晾晒时间；也可采用旋耕等形式，加快天然含水量下降的速度。2、对于天然含水量与最佳含水量绝对值差大于10；或当地气候条件使晾晒时间特别长（超过7天）的高液限土，应采用掺2%以上生石灰在取土场进行焖料“砂化”处理，若仍达不到填筑要求，再采用上述两种方法继续降低含水量。
28.步骤s4、一级平台强夯及高强土工格栅施工：强夯时，先进行点夯施工，再进行满夯施工；高强土工格栅4采用 tx150 聚丙烯（pp）土工格栅，tx150 聚丙烯（pp）土工格栅平铺在一级平台3的表面。
29.步骤s5、分层填筑路堤：采用水平分层填筑、分层碾压、分层包边的方式，使用符合填筑要求的高液限土作为填料，在分层填筑的过程中，对每层填料的两侧边用黏土进行包边；使用符合填筑要求的高液限土为液限≤70%，并且细颗粒含量≤75%的高液限土，或者液限≤60%，并且细颗粒含量≤90%。分层填筑后形成二级平台5；步骤s6、二级平台5强夯及铺设片石夹层7,如图3所示：二级平台强夯及铺设片石夹层的具体步骤如下：步骤s61、在步骤s5分层填筑完成后形成的二级平台5表面铺设非高液限土层6；步骤s62、在非高液限土层6的表面先进行点夯施工：利用履带式起重机对夯锤起吊进行点夯，夯锤采用20t重圆形夯锤，直径1.2m；点夯采用跳夯分2遍进行夯击，点夯自路基中线向两侧逐次推进的方式进行夯击，点夯的第1遍、第2遍夯点分别采用矩形布置，第1遍和第2遍叠合后的整体布局夯点为梅花型布置，夯击间距为6m；点夯的第1遍中，沿路基的边缘到路基的中心，分为第一排纵向夯点，第二排纵向夯点，第三排纵向夯点，以此类推；第一排纵向夯点采用1000kn*m能击，第二排纵向夯点采用2000kn*m能击，第三排以上的纵向夯点采用3000kn*m能击；步骤s63、点夯完成后，进行满夯补强：利用履带式起重机对夯锤起吊进行满夯，夯锤采用12t重的圆形夯锤，直径2.0m，夯锤底面设置4个对称的与其顶面贯通的排气孔；满夯前先选区一个20
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20m范围试夯，按夯点排列方式及距离，放出夯点及测量标高，根据夯击参数确定夯击遍数，以下遍夯沉值不大于5cm，来确定夯击遍数；满夯的夯点以正三角形排列，间距1.5m，夯锤落距为10米，夯击能拟采用1000kn*m，锤印重叠不小于50厘米，单点夯击锤数为3击，满夯自路基中线向两侧逐次推进的方式进行夯击；步骤s64、在非高液限土层的表面进行片石下层71的铺设：选取粒径10cm～30cm颗粒含量不小于80%的片石进行分层铺设，铺设第一层片石和最后一层片石应静压，以减少碾压时产生波浪和起拱，铺设第二层片石至倒数第二层片石时，均采用振动碾压；铺设完成后的片石下层的厚度为40～60cm；步骤s65、在片石下层的表面进行土工格栅层72的铺设，所述的土工格栅层采用 tx150 聚丙烯（pp）土工格栅，tx150 聚丙烯（pp）土工格栅平铺在片石下层的表面；
步骤s66、按照步骤s64的铺设方式在土工格栅层的表面进行片石上层73的铺设；步骤s67、在片石上层的的表面的铺设非高液限土层8，并进行碾压。
30.步骤s7、分层填筑路堤：采用水平分层填筑、分层碾压、分层包边的方式，使用符合填筑要求的高液限土作为填料，在分层填筑的过程中，对每层填料的两侧边用黏土进行包边；使用符合填筑要求的高液限土为液限≤70%，并且细颗粒含量≤75%的高液限土，或者液限≤60%，并且细颗粒含量≤90%，分层填筑路堤后形成了平台9。
31.步骤s8、平台9强夯及铺设防渗土工膜10：防渗土工膜采用 m1/pe 型，土工膜的纵横向拉伸强度不小于 12kn/m，纵横向拉伸断裂伸长率不大于300%，纵横向直角撕裂强度不小于 30n/mm，cbr顶破强度不小于4000n，渗透系数不大于5x10
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11 cm/s。
32.本发明的应用实例：大丰华高速公路丰顺至五华段tj5合同段位于梅州市五华县，由k104 920至k112 780，长约7.86km，公路等级为高速公路，设计时速100km/m。
33.大桥:1790m/8座；涵洞:88延长米/15道;路基:6070m/8段。
34.整体式路基宽度26.0m，其中：中间带宽3.5m，行车道宽2
×
7.5m，硬路肩宽2
×
3.0m，土路肩宽2
×
0.75m。
35.高液限土在侏罗系火山岩及燕山期花岗岩区的坡残积土及全强风化岩中分布，本标段属于岭南潮湿地区，土质均为高液限土，每年4月至9月为本地区雨季，雨季相对较长，降雨频繁，每月平均降雨天数20天以上。
36.本标段属于丘陵地貌夹山间洼地、谷地；山间洼地、谷地、盆地走廊带及山间洼地路段分布有浅层软土，软土固结沉降对路堤填方的稳定性不利。软土分布较零散且埋深浅、厚度一般情况下不超过3m,个别路堤软土埋深大于4.0m时地基采用换填片石层 强夯片石沟处治；大于12米为高填土路堤，本标段路堤均为高填土路堤，最大填土高度38m。
37.利用本发明的施工方法，通过对高液限土路基施工的探索和总结，得出了以低成本、高功效的施工工艺，创新型的软基片石换填强夯、平台增加强夯和片石夹层的办法提高了高液限土路基整体性，同时增加了路堤中部排水能力，并减小路堤不均匀沉降，通过压实度检测及沉降观测数据参数，总结出了一套相对成熟的高液限土路基填筑方法，在保证了路基的施工安全、质量的基础上快速完成了高液限土路基k108 130～270段的填筑施工。增设平台强夯及片石夹层、黏土进行包边、非全填路基坡脚外增设一排片石沟及上下路提交界处铺设防渗水土工膜开创了一种全新的高液限土路基填筑的施工方法。通过此方法，减少了高液限土弃方量及改良工程量，大大提高了高液限土的综合利用率，给项目带来了较大的经济效益，以本标段225万方高液限土路基，总计估算节约施工成本约650万元，同时本工法加快了路基填筑施工进度，节约工期约5个月。
38.高液限土含水率变化而引起的胀缩变形，减少路基含水率受外界大气的影响，利用黏土将高液限土路基进行包边处理，上下路提设置土工膜避免高液限土与外界大气直接接触，减少高液限土内部的湿度迁移，达到加固高液限土路堤的目的。软基采用超出常水位0.5m片石换填，通过设置片石沟并进行强夯保证了基底排水顺畅。
39.岭南地区高液限土分部广泛，本发明施工方法适用性强，施工方法相对简单，具有良好的推广性。采用路基平台增加强夯、二级平台设置片石夹层、上下路堤接触面铺设防渗水土工膜、非全填路基坡脚外增设片石沟、增加包边黏土不但达到施工质量要求的同等效
果，也可以发挥强夯机械施工的便捷性和当地石料丰富的资源优势；与改良和换填相比减少了工程量，保护了周边自然环境，缩短了施工工期，节约了施工成本。
40.此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。