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(1.桃江縣交通運輸局，湖南 桃江 413400; 2.益陽市交通規(guī)劃勘測設(shè)計院，湖南 益陽 413000)

0 引言

金沙土作為路基填筑材料的一種，一般可就地取材，施工簡便，其理論試驗研究與工程實際價值日益受到關(guān)注。目前，土工試驗積累了豐富的資料，土工試驗技術(shù)也日趨完善，但就目前國內(nèi)外開展的試驗內(nèi)容和方法來看，都還存在不少值得探討的問題，對金沙土的試驗研究報道相對較少。許多國外學(xué)者對土的變形特點進行了一系列的試驗研究，在試驗基礎(chǔ)上進行了理論分析，主要研究了土樣的膨脹變形與其應(yīng)力狀態(tài)初始含水量和密度之間的變化特征。這些試驗大部分是基于三軸儀或壓縮儀上完成的，所以試件尺寸較小，未能較好地反映土樣的實際浸水膨脹特性，本文采用公路工程中最普遍的試驗方法之一CBR試驗，對湖南桃江縣金沙土(S230資陽區(qū)楊林坳至桃江高橋公路K20+800)的CBR浸水膨脹特性進行了對比試驗研究，得到了承載比(CBR值)與含水率和金沙土之間的變化規(guī)律，對工程實際具有一定的參考價值。

1 試驗研究

將具有代表性的風(fēng)干試料(必要時可在50 ℃烘箱內(nèi)烘干)，用木碾搗碎，盡量不使土或粒料的單個顆粒破碎。土團均應(yīng)搗碎到5 mm的篩孔。用四分法將選出的試料分成10份，供擊實試驗和制試件之用。

將試料按重型Ⅱ法和每層擊數(shù)98進行擊實，得出試料的最大干密度和最佳含水率。

將其余試料制備3種干密度試件，每種干密度試件制3個，共9個試件。每層擊數(shù)分別為30、50和98次，制每個試件時都要取樣測定試料的含水率。以此為基礎(chǔ)，進行了不同含水率和不同擊實度的CBR試驗，并詳細(xì)記錄其膨脹過程。

2 試驗分析與結(jié)果

2.1 土顆粒的組成

試料可通過篩分法來判斷土顆粒的顆粒類型，土顆粒分析試驗記錄表見表1。

試驗結(jié)果表明，金沙土屬于粗粒土。

2.2 最佳含水率和最大干密度

為金沙土承載比強度試驗土樣的制備提供依據(jù)，本試驗得到了金沙土最大干密度所對應(yīng)的最佳含水率，繪制干密度與含水率的關(guān)系曲線見圖1，曲線上峰值點的縱、橫坐標(biāo)分別為最大干密度和最佳含水率。

從圖1中可看出，土的干密度隨著含水率的增加先增加后減小。在初始情況，含水率的增加能起到潤滑作用，有利于土的相互嵌緊，當(dāng)水分過多時，土粒間的緊密程度降低，導(dǎo)致土粒與土粒分離，因而土粒的干密度下降。試驗結(jié)果表明，金沙土的最大干密度為1.953 g/cm3，最佳含水率為 12.1%。

表1 土顆粒分析試驗記錄表(篩分法)粗篩分析細(xì)篩分析孔徑/mm留篩土/g小于該孔徑土質(zhì)量/g小于該孔徑土質(zhì)量百分比/%孔徑/mm留篩土/g小于該孔徑土質(zhì)量/g小于該孔徑土質(zhì)量百分比/%占總土質(zhì)量的百分比/%60010001002185．7809．310080．94001000100197．7711．687．971．220010001000．5149．1562．569．556．310010001000．2579．2483．359．748．35599599．50．075228．4254．931．525．52185．7809．380．9

圖1 含水率與干密度的關(guān)系曲線

2.3 金沙土的承載比

一般采用貫入量為2.5mm時的單位壓力與標(biāo)準(zhǔn)壓力之比作為材料的承載比(CBR)，CBR2.5=P2.5/7×100%，CBR5.0=P5.0/10.5×100%。如果貫入量為2.5mm的承載比小于貫入量為5 mm的承載比，即CBR2.5

表2 CBR強度試驗結(jié)果擊實次數(shù)試件編號CBR2．5/%CBR5．0/%CBR/%CBR平均值/%19．214．414．49827．711．911．914．3310．516．616．644．26．56．55054．26．56．56．664．26．96．972．84．24．23083．95．25．24．793．44．84．8

根據(jù)試驗結(jié)果，以單位壓力P為橫坐標(biāo)，貫入量L為縱坐標(biāo)，繪制P—L關(guān)系曲線，擊實次數(shù)為98、50、30對應(yīng)的P—L關(guān)系曲線如圖2所示。

圖2 P—L關(guān)系曲線

從表2可看出，9組試驗數(shù)據(jù)中的CBR2.5均小于CBR5.0，試驗重做仍如此，因此最終結(jié)果取同壓度下3個試件的平均值，從而得到了對應(yīng)所需壓實度和CBR之間的線性關(guān)系(見表3)。

對圖2中3組試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和相關(guān)線性分析，得到了對應(yīng)所需壓實度的CBR值，其結(jié)果見圖3和表3。

表3 CBR與標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗對照記錄表 %不同壓實度(%)時的CBR值平均膨脹量1009896949330擊50擊98擊16 811 26 45 45 03 882 742 51

圖3 對應(yīng)于所需壓實度的CBR求取方法

試驗結(jié)果表明，金沙土適用于路基93、94區(qū)以及96區(qū)下路基填筑。

3 施工要點

3.1 填料的技術(shù)要求

CBR強度、壓實度和填料最大粒徑要求：采用高液限土填料(金沙土)的CBR強度要求及相關(guān)填筑部位的壓實度要求如表4所示。

3.2 路堤填筑包邊處理

CBR小于3%的高液限土降水后可直接填筑在下路堤的中間部位，路肩0.5～2 m范圍內(nèi)用強度合格的黏性土包邊填筑。在毛細(xì)水豐富及地下水上涌路段，采用在地表面鋪30～40 cm的碎石墊層，為防止地下水的毛細(xì)上升作用，在下路堤頂面鋪一層兩布一膜復(fù)合土工膜，膜厚≥3 mm。

實踐證明：在無黏性土來源的情況下，可用改良的高液限土做包邊處理，包邊土的壓實度不能降低，高液限土的壓實度要大于90%。

表4 干線公路高液限土路基填料最小強度、壓實度和最大粒徑要求項目分類路面底面以下深度/cm填料最小強度CBR/%壓實度/%填料最大徑/cm說明上路床 0～30 8(6)96(95)10換用好土或高液限改良土下路床 30～1205(4)96(95)10填方路基上路堤120～1904(3)94(94)15對于高液限土作路堤填料可進行包邊隔水處理下路堤190以下3(2)93(92)15 注：①高液限土不得作為干線公路填方段路床0～120cm范圍內(nèi)的填料；②括號內(nèi)數(shù)字適用于二級公路取值。

3.3 路堤質(zhì)量控制

金沙土有膨脹性，遇水會膨脹變軟，導(dǎo)致路基下沉、翻漿以及邊坡坍塌。實踐證明，路堤應(yīng)盡量避免雨季施工，宜選擇在每年的7、8、9、10月進行。建議設(shè)置粒料吸收層以及采用借土包邊、包芯等方式，同時還可以配合一些輔助性的土工布、土工格柵等土工合成材料，起到增強強度的作用。如果遇到雨水沖刷極差的情況，為確保邊坡穩(wěn)定，需增設(shè)骨架護坡。

針對S230資陽區(qū)楊林坳至桃江高橋公路改建工程K11+371～K22+395段全為金沙土的情況，首先通過改善施工工藝的方法，使該段高液限土達(dá)到路堤填料要求。若是達(dá)不到要求，則采用無機結(jié)合料進行改良處置，本文通過對金沙土CBR浸水膨脹特性進行對比試驗，得到了承載比(CBR值)與含水率和金沙土之間的變化規(guī)律，為研究類似高液限土最佳摻料成分及摻料配合比提供了科學(xué)依據(jù)。

4 結(jié)語

1) 試驗表明，金沙土屬于粗粒土，最大干密度為1.953 g/cm3，最佳含水率為 12.1%。

2) 試驗表明，金沙土適用于路基93、94區(qū)以及96區(qū)下路基填筑。

3) 對S230資陽區(qū)楊林坳至桃江高橋公路改建工程某路段金沙土CBR浸水膨脹特性進行對比試驗，得到了承載比(CBR值)與含水率和金沙土之間的變化規(guī)律，為研究類似高液限土最佳摻料成分及摻料配合比提供了科學(xué)依據(jù)。

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