本发明涉及了高液限粘土的施工技术领域，具体涉及了一种高液限粘土地面的路基基底及其施工方法。
背景技术：
现代建设高速公路工程对地基要求较高，以满足行车安全及舒适性，在对特殊地基处理时，应遵循“安全适用，经济合理，施工易操作”的原则。其中高液限粘土就是一种常见的特殊土质，为液限大于50％的细粒土，这种土体天然含水量过大，在施工过程中，直接作为路基基底的话，压实度难以达到目标，且多遍压实后，会引发土体内部发生剪切破坏，出现“弹性土”。实际工程中，如果对原状土路基的地基不处理或处理不当，会造成地基失稳，使公路路基沉降过大或不均匀沉降。
所以，在面对高液限粘土这种土体环境进行路基填筑前，需要对路基基底进行行之有效的处理，提供一种压实度达到要求的高液限粘土地面的路基基底，对于避免竣工后路基沉陷，不均匀沉降的发生，延长公路的寿命是十分必要的。
技术实现要素：
本发明的目的在于：针对现有技术高液限粘土作为路基基底时存在压实度难以达到要求或出现弹性土的问题，提供一种高液限粘土地面的路基基底及其施工方法，该路基基底的设计不仅能使得压实度达到90％以上，满足施工要求，避免弹性土的出现，且该路基基底能阻断地面天然高液限粘土中毛细水的上升，使得路基基底更稳，不受地面环境的影响，从而延长了公路寿命。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种高液限粘土地面的路基基底，包括砂砾层和复合水泥土层，所述砂砾层铺设在高液限粘土地面之上，所述复合水泥土层铺设在所述砂砾层之上；所述砂砾层主要由砂砾构成的；所述复合水泥土层主要是由高液限粘土和水泥的混合物料构成的。
本发明提供的高液限粘土地面的路基基底主要由两层构成，下面一层为砂砾层，上面一层为复合水泥土层。复合水泥土层是在原状土中加入了适量的水泥，有效改变了原状土的物理性质，降低了含水量，避免了弹性土、翻浆现象的出现，同时，水泥凝固后形成的板结面，可以有效提高基底的强度，同时，复合水泥土层可以有效阻断毛细水的上升，避免基底上层的路基填筑出现翻浆现象，影响填筑质量。砂砾层可以为上层提供具体一定刚度的下承层，可以有效提高路基基底的压实效果。通过砂砾层和复合水泥土层的相互配合作用，使得路基基底取得了良好的效果，不仅能使得压实度达到90％以上，满足施工要求，避免弹性土的出现，且该路基基底能阻断地面天然高液限粘土中毛细水的上升，使得路基基底更稳，不受地面环境的影响，从而延长了公路寿命。
进一步的，所述高液限粘土地面是指高液限粘土的天然地面。优选地，所述高液限粘土地面是经过挖槽、平整处理后的高液限粘土的天然地面。
进一步的，所述高液限粘土地面的路基基底的压实度为90％以上，优选地，压实度为93％以上。
进一步的，所述砂砾层的厚度为18cm～25cm。通过发明人大量的实验探究，砂砾层的厚度对于路基基底的施工效果是十分重要的，厚底过小的话，碾压过程中易导致地面弹簧土现象反射至砂砾层，不能为复合水泥土层提供一个良好刚度的下承层，厚度过大的话，对压路机吨位及碾压遍数有严格要求，致使碾压效率降低。
进一步的，所述砂砾层中，所述砂砾的粒径不大于10cm。通过发明人大量的实验探究，砂砾的粒径过大的话，会出现大量的孔洞，在碾压过程中会出现过于松散，不能起到良好的打底作用。优选地，所述砂砾层中，所述砂砾的粒径为2cm～8cm。更优选地，所述砂砾层中，所述砂砾的粒径为4cm～8cm。
进一步的，所述复合水泥土层的厚度为15cm以上。研究发现，复合水泥土层的厚度过低的话，会压散，难以压实。优选地，所述复合水泥土层的厚度为15cm～24cm。更优选地，所述复合水泥土层的厚度为19cm～21cm。
进一步的，所述复合水泥土层主要是由含水量为12wt％～15wt％的高液限粘土和水泥混合后的物料铺筑而成的。经过发明人大量的实验研究发现，复合水泥土层中高液限粘土的含水量对于压实效果是十分重要的，含水量过低的话，土层会出现松散现象，难以压实，含水量过高的话，很容易出现“弹性土”现象，压实度难以达到要求。优选地，所述复合水泥土层主要是由含水量为12wt％～13wt％的高液限粘土和水泥混合后的物料铺筑而成的。
进一步的，所述复合水泥土层中的高液限粘土是由天然高液限粘土晾晒后得到的。进一步的，所述天然高液限粘土的天然含水量为23.8wt％～30.6wt％。
进一步的，所述复合水泥土层中，所述水泥的掺杂量是混合物料总质量的4％～6％。经过发明人试验探究发现，水泥掺杂量过少时，复合水泥土层表面强度下降，容易出现裂纹，对地基造成破会，影响后期公路的质量。水泥添加量过多的话会造成成本过高，经济性差。优选地，所述复合水泥土层中，所述水泥的掺杂量是混合物料总质量的4％～5％。
进一步的，所述复合水泥土层中，所述水泥为普通硅酸盐42.5号水泥，拌合后的水泥土的7天无侧限抗压强度不低于800kpa。研究发现，当水泥的强度过低的话，复合水泥土层容易出现开裂现象，造成质量不达标，对后期路基造成影响。优选地，所述复合水泥土层中，所述水泥土的90天无侧限抗压强度为2500kpa以上。
本发明的另一目的是为了提供上述高液限粘土地面的路基基底的施工方法。
一种高液限粘土地面的路基基底的施工方法，包括以下步骤：
步骤1、对地表进行清理、平整处理，然后在地表向下挖出基槽，基槽的底部压平，同时对开挖出的高液限粘土进行晾晒；
步骤2、将砂砾铺筑在所述步骤1开挖的基槽内，进行第一碾压处理，整平收面；
步骤3、将所述步骤1晾晒后的高液限粘土铺筑在所述步骤2得到的砂砾层之上，用路拌机与水泥进行拌合，然后进行第二碾压处理，高液限粘土地面的路基基底的施工完成。
本发明提供的施工方法，操作简单，工期短，便于推广。
进一步的，所述步骤1中，在地表向下开挖基槽时先进行半幅开挖，半幅开挖出的高液限粘土置于另一半幅的地表上进行晾晒，待开挖的半幅路基基底完成后，再进行另一半幅采用同样方法的施工。通过先施工半幅再施工另一半幅的方法，可以有效避免土方的运输，减少场地的占用，缩短工期，提高施工效率。
进一步的，所述步骤2中，所述第一碾压处理过程中利用20t～22t的压路机进行作业。
进一步的，所述步骤2中，第一碾压过程中为错峰压实6-7遍至沉降差不大于2mm。
进一步的，所述步骤3中，晾晒后的高液限粘土的含水量为12wt％～15wt％。优选地，所述步骤3中，晾晒后的高液限粘土的含水量为12wt％～13wt％。
进一步的，所述步骤3中，所述第二碾压处理过程中利用20t～22t的压路机进行作业。
进一步的，所述步骤3中，第二碾压过程中为错峰压实6-7遍。优选地，所述步骤3中，第二碾压过程中为错峰压实6-7遍，强压4遍，弱压2遍～3遍。
进一步的，所述步骤3中，进行第二碾压处理后，路基基底的压实度达到90％以上。
进一步的，所述步骤3中，完成第二碾压处理后，对复合水泥土层表层进行洒水养护处理。进一步的，洒水养护的时间为7天。
进一步的，洒水养护7天后的在复合水泥土层上进行路基的分层填筑。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明提供的高液限粘土地面的路基基底主要由两层构成，下面一层为砂砾层，上面一层为复合水泥土层。复合水泥土层是在原状土中加入了适量的水泥，有效改变了原状土的物理性质，降低了含水量，避免了弹性土现象的出现，同时，水泥凝固后形成的板结面，可以有效提高土的强度。砂砾层可以为上层提供具体一定刚度的下承层，可以有效提高路基基底的压实效果，同时，砂砾层在结构上也起到了阻断毛细水上升的作用。通过砂砾层和复合水泥土层的相互配合作用，使得路基基底取得了良好的效果，不仅能使得压实度达到90％以上，满足施工要求，避免弹性土的出现，且该路基基底能阻断地面天然高液限粘土中毛细水的上升，使得路基基底更稳，不受地面环境的影响，从而延长了公路寿命。
2、本发明提供的施工方法，操作简单，通过先施工半幅再施工另一半幅的方法，可以有效避免土方的运输，减少场地的占用，缩短工期，提高施工效率便于推广。
附图说明
图1是本发明的高液限粘土地面的路基基底结构示意图。
图标：1-砂砾层；2-复合水泥土层；3-高液限粘土地面；4-地表；5-基槽；6-路基。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
某公路地基处理工程，地处黄河冲积平原，大部分为基本农田，高速公路建设土源紧张。桩号k63 260～k63 780段分布有高液限黏土，共520m，场地原为农田，地势平坦，路段所处地下水水位较浅(地面下0.7m)。工地试验室对其进行该土层的基本土工试验，结果见表1。
表1高液限粘土土工试验结果
土工试验结果表明：土体液限、塑性指数、含水量都很高。该类土有类似膨胀土的性质，遇水后其强度降低较大，要作为高速公路路基基底，必须进行有效的处治。
如图1所示，一种路基基底，包括20cm砂砾层1和20cm复合水泥土层2，所述砂砾层1铺设在高液限粘土地面3之上，所述复合水泥土层2铺设在所述砂砾层1之上；所述砂砾层1主要由最大粒径8cm±1cm的砂砾构成的；所述复合水泥土层2主要是由高液限粘土和水泥的混合物料构成的，所述复合水泥土层2中的高液限粘土的含水量为12％，水泥的质量是混合物料总质量的4％，水泥选用普通硅酸盐水泥，标号为42.5号。
具体的施工过程如下：
步骤1、对地表4进行清理、平整处理，先进行半幅的地表向下开挖20cm的基槽5，半幅开挖出的高液限粘土置于另一半幅的地表上进行晾晒；
步骤2、将砂砾铺筑在所述步骤1开挖的基槽5内，利用22t的压路机，错峰压实6-7遍，沉降差小于2mm，整平收面；
步骤3、将所述步骤1晾晒后含水量为12％的高液限粘土与水泥进行拌合，混合物料铺筑在所述步骤2得到的砂砾层1之上，然后进行第二碾压处理，利用22t的压路机，错峰强压4遍，弱压2遍，经检测，压实度达到了92.5％，未出现弹性土现象。
步骤4、开挖另一半幅地表基槽5，将开挖出的高液限粘土在另一侧进行晾晒，采用同样的方法进行施工，最后得到路基基底，对其进行洒水养护。
经过七天养护后的路基基底，用压路机进行压平，进行下一步的路基6的填筑。
实施例2
路基基底，包括18cm砂砾层1和15cm复合水泥土层2，所述砂砾层1铺设在高液限粘土地面3之上，所述复合水泥土层2铺设在所述砂砾层1之上；所述砂砾层1主要由最大粒径为6cm±1cm的砂砾构成的；所述复合水泥土层2主要是由高液限粘土和水泥的混合物料构成的，所述复合水泥土层2中的高液限粘土的含水量为12.5％，水泥的质量是混合物料总质量的5％，水泥选用普通硅酸盐水泥，标号42.5。
具体实验过程如下：
步骤1、对地表4进行清理、平整处理，地表向下开挖18cm的基槽5，开挖出的高液限粘土进行晾晒；
步骤2、将砂砾铺筑在所述步骤1开挖的基槽5内，利用22t的压路机，错峰压实6-7遍，沉降差小于2mm，整平收面；
步骤3、将所述步骤1晾晒后含水量为12.5％的高液限粘土与水泥进行拌合，混合物料铺筑在所述步骤2得到的砂砾层1之上，然后进行第二碾压处理，利用22t的压路机，错峰强压4遍，弱压2遍，经检测，压实度达到了91％，未出现弹性土现象，对其进行洒水养护。
经过七天养护后的路基基底，用压路机进行压平，复合水泥土层2表面平整完好。
实施例3
一种路基基底，包括25cm砂砾层1和24cm复合水泥土层2，所述砂砾层1铺设在高液限粘土地面3之上，所述复合水泥土层2铺设在所述砂砾层1之上；所述砂砾层1主要由最大粒径为4cm±1cm的砂砾构成的；所述复合水泥土层2主要是由高液限粘土和水泥的混合物料构成的，所述复合水泥土层2中的高液限粘土的含水量为13.5％，水泥的质量是混合物料总质量的6％，水泥选用普通硅酸盐水泥，标号为42.5号。
具体实验过程如下：
步骤1、对地表4进行清理、平整处理，地表向下开挖25cm的基槽5，开挖出的高液限粘土进行晾晒；
步骤2、将砂砾铺筑在所述步骤1开挖的基槽5内，利用22t的压路机，错峰压实6-7遍，沉降差小于2mm，整平收面；
步骤3、将所述步骤1晾晒后含水量为13.5％的高液限粘土与水泥进行拌合，混合物料铺筑在所述步骤2得到的砂砾层1之上，然后进行第二碾压处理，利用22t的压路机，错峰强压4遍，弱压2遍，经检测，压实度达到了90.5％，未出现弹性土现象，对其进行洒水养护。
经过七天养护后的路基基底，用压路机进行压平，复合水泥土层2表面平整完好。
对比例1
对比例1提供的路基基底是40cm的复合水泥土层2，单层，没有砂砾层1。复合水泥土层2中高液限粘土的含水量为12％，水泥的质量是混合物料总质量的4％，水泥选用普通硅酸盐水泥，标号为42.5号。
对地表4进行清理、平整处理，将拌和好的混合物料铺筑在地表4上，利用22t的压路机，错峰强压4遍，弱压2遍，经检测，压实度最高达到85％，出现弹性土现象。
高液限土层较厚，掺灰处理40cm，下面仍有软弱层，随着压实功的增加，形成常说的“弹簧土”。
对比例2
对比例2提供的路基基底结构与实施例1相同，不同之处在于，对比例2的复合水泥土层2的厚度为12cm，对于砂砾层1原料及厚度，还有复合水泥土层2原料构成与实施例1完全相同，采用实施例1相同的方式进行施工。
研究发现，复合水泥土层2厚度12cm时，会出现压散现象，难以压实，不能保证有效的施工质量。
对比例3
对比例3提供的路基基底结构与实施例1相同，不同之处在于，对比例3的复合水泥土层2中水泥的掺杂量为混合物料总量的3％，对于砂砾层1原料及厚度，还有复合水泥土层2厚度与实施例1完全相同，采用实施例1相同的方式进行施工。
研究发现，经过七天养护后的路基基底，用压路机进行压平，复合水泥土层2表面出现较多的裂缝，质量不合格，会造成后期下层水分上升，对路基造成影响。
对比例4
对比例4利用实施例1相同的砂砾制备砂砾层，砂砾层的厚度设定为15cm，碾压过程中发现，由于砂砾层的厚度过小，会导致地面弹簧土现象反射至砂砾层，不能压实，为复合水泥土层提供一个良好的下承层。
实施例4-6及对比例5-6
实施例4-6及对比例5-6对复合水泥土层中高液限粘土含水量对压实效果的影响进行了研究探索，实施例4-6及对比例5-6提供的路基基底结构与实施例1相同，不同之处在于，实施例4-6及对比例5-6改变了的复合水泥土层中晾晒后高液限粘土的含水量，对于砂砾层原料及厚度，还有复合水泥土层厚度等因素与实施例1完全相同，采用实施例1相同的方式进行施工。其中，高液限粘土含水量及压实度情况如表2所示。
表2研究测试结果
经过发明人大量的实验研究发现，复合水泥土层中高液限粘土的含水量对于最终压实情况有着十分重要的影响，含水量过低的话，土层会出现松散现象，难以压实，含水量过高的话，很容易出现“弹性土”现象，压实度难以达到要求。优选地，所述复合水泥土层中，所述高液限粘土的含水量为12％～13％。压实度可达到93％以上，效果良好。
本发明提供的高液限粘土地面的路基基底主要由两层构成，下面一层为砂砾层，上面一层为复合水泥土层。通过砂砾层和复合水泥土层的相互配合作用，使得路基基底取得了良好的效果，不仅能使得压实度达到90％以上，满足施工要求，避免弹性土的出现，且该路基基底能阻断地面天然高液限粘土中毛细水的上升，使得路基基底更稳，不受地面环境的影响，从而延长了公路寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种高液限粘土地面的路基基底，其特征在于，包括砂砾层(1)和复合水泥土层(2)，所述砂砾层(1)铺设在高液限粘土地面(3)之上，所述复合水泥土层(2)铺设在所述砂砾层(1)之上；所述砂砾层(1)主要由砂砾构成的；所述复合水泥土层(2)主要是由高液限粘土和水泥的混合物料构成的。
2.根据权利要求1所述的高液限粘土地面的路基基底，其特征在于，所述复合水泥土层主要是由含水量为12wt％～15wt％的高液限粘土和水泥混合后的物料铺筑而成的。
3.根据权利要求2所述的高液限粘土地面的路基基底，其特征在于，所述复合水泥土层主要是由含水量为12wt％～13wt％的高液限粘土和水泥混合后的物料铺筑而成的。
4.根据权利要求1所述的高液限粘土地面的路基基底，其特征在于，所述复合水泥土层(2)中，所述水泥的掺杂量是混合物料总质量的4％～6％。
5.根据权利要求1所述的高液限粘土地面的路基基底，其特征在于，所述复合水泥土层(2)的厚度为15cm以上。
6.根据权利要求1所述的高液限粘土地面的路基基底，其特征在于，所述砂砾层(1)的厚度为18cm～25cm。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的高液限粘土地面的路基基底，其特征在于，所述砂砾层(1)中，砂砾的粒径不大于10cm。
8.一种如权利要求1-7任意一项所述的高液限粘土地面的路基基底的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对地表(4)进行清理、平整处理，然后在地表(4)向下挖出基槽(5)，基槽(5)的底部压平，同时对开挖出的高液限粘土进行晾晒；
步骤2、将砂砾铺筑在所述步骤1开挖的基槽(5)内，进行第一碾压处理，整平收面；
步骤3、将所述步骤1晾晒后的高液限粘土铺筑在所述步骤2得到的砂砾层(1)之上，用路拌机与水泥进行拌合，然后进行第二碾压处理，高液限粘土地面的路基基底的施工完成。
9.根据权利要求8所述的高液限粘土地面的路基基底的施工方法，其特征在于，所述步骤1中，在地表(4)向下开挖基槽(5)时先进行半幅开挖，半幅开挖出的高液限粘土置于另一半幅的地表上进行晾晒，待开挖的半幅路基基底完成后，再进行另一半幅采用同样方法的施工。
10.根据权利要求8所述的高液限粘土地面的路基基底的施工方法，其特征在于，所述步骤3中，完成第二碾压处理后，对复合水泥土层(2)表层进行洒水养护处理。
技术总结