粉性土路基

摘要：以濟(jì)聊館公路聊城至館陶段高速公路為例，介紹高等級(jí)公路在粉性土路基〈路堤〉在施工中應(yīng)重點(diǎn)注意的幾個(gè)問題。

關(guān)鍵詞：高等級(jí)公路 粉性土 路堤 365JT設(shè)計(jì)與施工

1、工程概況

我單位所承建的國道309線聊城至館陶段高速公路第五合同段主線全長11.8公里。路線所在區(qū)域全部為第四系覆蓋，地層巖性主要有粉土、粉砂、粉細(xì)砂、粉質(zhì)粘土，局部有中粗砂，巖性呈規(guī)律性分布。粉粘土在全線分布比較廣，約占全線的8O %。

粉性土是一種工程性質(zhì)較差的筑路材料，土粒比重為2.66cm3，填土的最大干密度約為1.75g/cn13，最佳壓實(shí)含水量在12～15%之間。因含有較多的粉土粒，干時(shí)雖稍有粘結(jié)性，但易被壓碎，揚(yáng)塵大，浸水時(shí)很快濕透，易成流體狀態(tài)，粉性土的毛細(xì)水上升高度大，在季節(jié)冰凍地區(qū)更容易使路基產(chǎn)生水分積累，造成嚴(yán)重的冬時(shí)凍脹春時(shí)翻漿，故又稱翻漿土，因此使粉性土的工程性質(zhì)大為惡化，極易引起路基的塌方、滑坡、翻漿冒泥等病害，成為高等級(jí)公路的主要工程問題。粉性土工程性質(zhì)較差，不易作為路基填料，但由于路線所在區(qū)域80%以上為粉性土，需土了又大（平均每公里10萬方以上），全部采用換土或其它的處理方法對(duì)工程造價(jià)影響太大，經(jīng)濟(jì)價(jià)值不大，因此決定采用粉性土進(jìn)行路基填筑，但由于粉性土作為路基填料的一系列缺陷，給路基施工帶來許多困難，現(xiàn)從以下幾個(gè)方面就改善路基工程狀況加以說明。

2、填土壓實(shí)度

土是三相體，土粒為骨架，土顆粒之間的空隙為水份和氣體所占據(jù)，壓實(shí)的目的在于使土粒重新組合，彼此擠緊，孔隙縮小，土的單位重量提高，形成密實(shí)整體，最終導(dǎo)致強(qiáng)度增加，穩(wěn)定性增加，土的壓實(shí)度與含水量、壓實(shí)功能、壓實(shí)方法有密切關(guān)系。任何一項(xiàng)因素的缺陷，都將對(duì)填土的壓實(shí)造成很大的影響。路基的填筑工作正是從采取各種有利措施入手，來提高路基填土的壓實(shí)度。

2.1含水量與壓實(shí)效果的關(guān)系

含水量與路基填土的壓實(shí)度有密切關(guān)系。由當(dāng)土質(zhì)、壓實(shí)功能和壓實(shí)方法不變時(shí)，土的干容重隨含水量的增加而增加，當(dāng)干容重達(dá)到某一最大值時(shí)，含水量的增加反而使干容重降低。干容重與含水量的關(guān)系如圖一所示:

ω（含水量）

聊館高速公路在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)路基施工時(shí)，為保證填土壓實(shí)時(shí)的含水量在最佳含水量的±2%范圍內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)配備了專門的試驗(yàn)人員和試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備，隨時(shí)準(zhǔn)備對(duì)路基填土的含水量進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)方法主要用烘干法和核子密濕儀法兩種。借用土的天然含水量在最佳含水量范圍內(nèi)的可能性很小，在試驗(yàn)人員檢測(cè)以后，就必須根|據(jù)各處土的實(shí)際情況進(jìn)行必要的處理措施。如果借用土的含水量較小，就人為增加土的含水量，主要有路基上灑水和取土場(chǎng)灑水兩種。考慮粉性土在推平、整平、碾壓過程中，受日照及風(fēng)力影葉大而使水分過多散失，正常情況下，碾壓前的填土含水量大于最佳壓實(shí)含水量2～3個(gè)百分點(diǎn)，并在碾壓時(shí)灑水封面，從而保證最終壓實(shí)效果，使最終檢驗(yàn)合格率為100%，優(yōu)良率在90%以上。

聊館公路路基填土增加含水量的方法主要是采用在路基上灑水，即將土運(yùn)至路基表面，且經(jīng)推平、初步碾壓后，利用灑水車均勻的進(jìn)行灑水，填土所需加水量由下式估算:

M=(ω-ω0)Q/(ω+ω0)

式中：M --所需加水量(kg)；

ω0 --土的自然含水量(以小數(shù)計(jì))；

ω --土的最佳壓實(shí)含水量(以小數(shù)計(jì))；

Q –需加水的土的質(zhì)量(kg)。

2.2壓實(shí)功能及壓實(shí)方法與壓實(shí)效果的關(guān)系

壓實(shí)功能是指壓實(shí)工具的重量、碾壓次數(shù)或錘落高度、作用屆時(shí)間等，對(duì)壓實(shí)效果的影響，是除含水量之外的另一重要因素。圖二是壓實(shí)功能(綜合因素)與壓實(shí)效果的關(guān)系曲線，圖中1、2、3、4曲線的功能分別為600、1150、2700、3400（KN•M)。圖中表明:同種土的最佳含水量ω0隨功能的增大而減小，最大干容重則隨功能的增加而提高，在相同含水量條件下，功能愈高，土基密度愈高。

ν(KN/m3)18

17

16

4

15

2

3

14

1

10

5

13

15

20

25 ω

ω04

ω03

ω02

ω01

圖二 不同壓實(shí)功能的壓實(shí)曲線對(duì)照?qǐng)D

聊館公路在進(jìn)行粉性土胞的填筑施工過程中，考慮到這一點(diǎn)，在盡力控制好填土含水量的基礎(chǔ)上，通過試驗(yàn)段反復(fù)試驗(yàn)施工，形成了以下的壓實(shí)結(jié)論:先兩側(cè)后中間；先由輕到重，再重到輕，輕重結(jié)合。即先用25T壓路機(jī)靜壓兩遍，振壓2～3遍，再由50T壓路機(jī)振壓2～3遍，再靜壓兩遍，并根據(jù)各路段、各層次、各區(qū)間(90區(qū)、93區(qū)、95區(qū))現(xiàn)場(chǎng)具體情況作細(xì)部適當(dāng)調(diào)整。碾二壓時(shí)，壓路機(jī)行車速度應(yīng)均勻，一般不得大于0.4米/秒，壓輪與壓輪的痕跡重復(fù)寬度不得少于30厘米，路基邊緣壓路機(jī)無法工作的地帶，由推土機(jī)利用履帶或打夯機(jī)代替碾壓，并根據(jù)填土表面含水情況及時(shí)灑水封面。由于采取了有利的整治措施，使路基填筑工作得以順利進(jìn)行。

3、路床處理

路床在整個(gè)道路的受力中起著承上啟下的作用，其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整條道路的使用年限。由于粉性土的工程性質(zhì)差，決定了其不宜作為路床填料，而聊館高速公路在原設(shè)計(jì)中并沒有對(duì)路床部分進(jìn)行處理，我們?cè)谑┕ぶ薪?jīng)試驗(yàn)，確實(shí)難達(dá)到路床填料CBR值要求，經(jīng)和監(jiān)理、業(yè)主、設(shè)計(jì)院協(xié)商后進(jìn)行變更。

一般用于路床處理有三種方式：換填粘土、換填石灰土和換填水泥土。考慮到當(dāng)?shù)氐夭馁Y源和經(jīng)濟(jì)效益等實(shí)際情況，決定采用5%石灰土進(jìn)行處理。石灰土采用碼石灰條人工布灰，路拌機(jī)拌和，平地機(jī)整平，壓路機(jī)壓實(shí)，然后灑水養(yǎng)生。處理后的路床的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和抵抗路面荷載下傳作用力的能力顯著提高。

4、路基的雨季施工

由于粉性土具有浸水時(shí)很快濕透，易成流體狀態(tài)的特性，如果在雨季施工中沒有及時(shí)做好防護(hù)措施，在被雨水浸透的情況下，邊坡部分的土基強(qiáng)度大幅度降低，路基工作面上匯集的雨水，在較低的路基處流出，極易沖刷成一道又深又窄的水槽，給施工帶來很大不便，甚至影響路基質(zhì)量。所以粉性土路基的兩季施工也成為施工中應(yīng)重點(diǎn)注意的事項(xiàng)。為有效的防止路基不被破壞，使施工能夠順利進(jìn)行，我們重點(diǎn)做好了以下幾個(gè)方面的工作：

4.1雨季施工前的準(zhǔn)備工作

4.1.1對(duì)選擇雨季施工的地段進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，據(jù)實(shí)編制實(shí)施性的雨季施工組織設(shè)計(jì)。

4.1.2修建便道并保證暢通，除施工車輛外，嚴(yán)格控制其它車輛在施工現(xiàn)場(chǎng)通行，

4.1.3修建截水溝、排水溝及防滲等臨時(shí)排水設(shè)施，并使排水溝的出口通至橋涵出口處，保證雨季工作的場(chǎng)地不被水淹沒，并能及時(shí)排除積水。排出的積水不得流如農(nóng)田、耕地等，并不得引起水溝淤積和路基沖刷。

4.2雨季施工中的防護(hù)

4.2.1利用挖方作填方應(yīng)隨挖隨填，及時(shí)壓實(shí)，含水量過大的土不得用作雨季施工，以防止翻漿現(xiàn)象出現(xiàn)。

4.2.2路基應(yīng)分層填筑，每一層的表面應(yīng)做成2%～4%的排水橫坡，當(dāng)天填筑的土層應(yīng)當(dāng)天完成壓實(shí)工作。

4.2.3施工中的路基或成型路段表面兩側(cè)邊緣地帶應(yīng)保持一條寬不小于40厘米，高不小于30厘米的土埂，雨水沿土埂方向引至路基兩側(cè)設(shè)置的臨時(shí)排水槽處，順排水槽流入路基坡腳處臨時(shí)排水溝排出路基范圍，外并在出叫固。下圖是聊館高速公路路基施工中采用的排水槽示意圖。此種臨時(shí)排水槽在路基兩側(cè)同時(shí)設(shè)置，每50～80米設(shè)置一道，槽底、槽壁均為砂漿抹面，并使砂漿抹面向排水槽兩側(cè)邊坡面延伸15厘米。根據(jù)路基填土高度，每3米設(shè)防滑平臺(tái)一個(gè)。通過采用此種防護(hù)措施，路基沖刷問題的到解決，使路基得到完整保護(hù)，保證了路基的質(zhì)量。

5、路基的冬季施工

由于粉性土工程性質(zhì)差，若工期不緊，最好不安排施工。如施工，應(yīng)作好冬季施工保護(hù)措施。為確保粉性土路基填筑質(zhì)量，我們著重在以下幾個(gè)方面作了加強(qiáng)工作：

5.1路基濕度大，其地基應(yīng)在凍結(jié)前處理，清除冰雪，疏干積水，坑洼處用與路基同類的未凍土填筑壓實(shí)。處理好的路基及時(shí)掩蓋，以防凍結(jié)。

5.2選用級(jí)配良好的滲水性土適用填料，使用非滲水性土?xí)r，其含水量應(yīng)低于塑限，并加大壓實(shí)功能。

5.3基床下及邊坡面1米厚度以內(nèi)，橋涵缺口、橋頭錐體及位于河床上的路堤不得用凍土填筑。

5.4路基中摻用凍土填筑時(shí)，凍土塊不得大于15厘米，體積含量不得大于30%，凍土塊應(yīng)均勻散布在填土層內(nèi)，并于其四周填以未凍土。

5.5摻有凍土的路基，其預(yù)留沉降量應(yīng)根據(jù)填料種類和凍土含量情況酌量增加，預(yù)留沉降量可按路堤填筑高度的2%～4%適當(dāng)選取。

5.6防凍措施：

5.6.1施工地段的積雪應(yīng)在動(dòng)工前清除。

5.6.2路基填土應(yīng)隨挖隨壓，隨填隨壓，在鋪土層未壓實(shí)前，不得中斷施工，應(yīng)保證運(yùn)填的時(shí)間不小于土的凍結(jié)時(shí)間。

5.6.3對(duì)取土場(chǎng)、路基的外露土層，用松草或草袋覆蓋。

5.6.4分層填筑攤鋪厚度應(yīng)按一般規(guī)定適量減薄，一般減少正常攤鋪厚度的20%～40%，并不得攤成斜層。

5.6.5施工中不得不中途停工時(shí)，應(yīng)整平填層及邊坡面并用松草或草袋加以覆蓋。如果填土富裕，也可用含水量較低的土作為覆蓋物。繼續(xù)施工前，應(yīng)將表面覆蓋物及冰雪清除。

5.6.6路基面及邊坡的整修工作宜在解凍后進(jìn)行。

5.6.7當(dāng)進(jìn)行工程量較大的路基施工時(shí)，應(yīng)編制詳細(xì)的施工組織設(shè)計(jì)，集中力量分段完成，不宜全段鋪開。

6、結(jié)束語.

通過調(diào)查，采用上述方法施工，不僅使路基填筑速度，質(zhì)量提高，而且節(jié)省了大量人力、物力，為工程的順利進(jìn)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。