胡應(yīng)林

（安慶市岳西縣交通局，安徽 岳西 246800）

0 引言

六安至潛山高速公路，設(shè)計速度為110km／h，路基寬度26m。受南方地區(qū)高溫、濕熱的歷史氣候條件影響，六潛高速公路分布著大量的風(fēng)化花崗巖殘坡積土。該類土的主要成份為砂粒和粉粒，粘性成份較少，土體顆粒均勻。用該類土填筑路基時，碾壓成型困難，以致壓實度難以保證；同時其強度指標(biāo)也不大，CBR值也達不到規(guī)范要求。若棄之不用而遠運其他材料填筑路基，一則棄土和借土的場地難尋，二則大大增加建設(shè)費用，三則對周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。

本文結(jié)合試驗路檢測結(jié)果，通過對CBR測試進行了改進，更加合理地模擬填料的實際工況，以研究其作為路堤填料的可能性。在此基礎(chǔ)上分析靜碾壓實機理和振動壓實機理，研究全風(fēng)化花崗巖路基填筑的合理的施工工藝及含水量、壓實度控制標(biāo)準(zhǔn)。

1 試驗路概況

為充分了解該項目實際情況：我們選取樁號為K1＋400～K1＋600填筑路基作為試驗路段，并對下路堤進行了路基全寬范圍內(nèi)分層鋪筑，松鋪厚度采用30cm，碾壓機選用18T振動型壓路機，按照（靜壓1遍→弱振2遍→強振2遍→靜壓1遍）的碾壓工藝進行碾壓。碾壓后進行了現(xiàn)場壓實度、彎沉、回彈模量等一系列現(xiàn)場測試，回彈模量采用貝克曼梁法進行測試［1］。同時我們也對所填筑的土料進行了室內(nèi)擊實以及CBR試驗。

2 改進的CBR試驗

2.1 改進措施

公路土工試驗規(guī)程（JTG E40－2007）條文說明中明確指出，如能結(jié)合地區(qū)、地形、排水構(gòu)造和路面結(jié)構(gòu)等因素論證土基潮濕程度和試件飽水4晝夜的含水率有明顯差異時，則可適當(dāng)改變試件飽水方法和時間，使CBR試驗更符合實際狀況；同時在公路路基設(shè)計規(guī)范（JTG D30－2004）中也提到，現(xiàn)行CBR測試采用飽水4晝夜的試驗狀態(tài)，與高速公路路堤多處于中濕和干燥的實際狀態(tài)不一致。因此，

我們在此對CBR測試進行了改進試驗，其具體措施如下：

（1）浸水方式

《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40－2007）規(guī)定，試件泡水時水面應(yīng)保持在試件頂面以上大約25mm，時間為4晝夜（96h）［4］，以模擬材料在使用過程中的最不利狀態(tài)。本試驗采用將上部浸水改為側(cè)向浸水，水位以剛好淹沒試筒最上一排透水孔為準(zhǔn)。

（2）上覆壓力

《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40－2007）規(guī)定在泡水和灌入過程中需在試樣頂部加荷載板［2］，以模擬試驗材料所受到的路面結(jié)構(gòu)層重量產(chǎn)生的豎向力，并規(guī)定上覆荷載為50N（2.7kPa）。

但路基設(shè)計規(guī)范對填料CBR的取值標(biāo)準(zhǔn)則按照路堤土填筑的部位劃分（上、下路床，上、下路堤），而同一部位不同層位受到的上覆壓力是不同的。實際工程中，我們將高液限粉土只用于下路堤（路面底面下深度1.5m以下）填筑，其上的填筑材料厚度（含路面結(jié)構(gòu)層）通常＞2m，統(tǒng)一按土的容重考慮，其上覆壓力至少可達35kPa。規(guī)范規(guī)定的上覆荷載為50N（2.7kPa）與實際工況存在較大差異；再者，上覆壓力的增大可以減小土顆粒之間的間距，進而減弱其滲透性［3］。

為了更真實的模擬填料的實際工作狀態(tài)，避免泡水試件極度飽水，試件泡水時有必要增大上覆壓力。上覆壓力的大小即泡水試件頂部應(yīng)施加的荷載大小，根據(jù)填料在路基中的填筑層位確定，本試驗控制上覆壓力為27kPa，并選取相應(yīng)數(shù)量的荷載塊施加于試件頂部。

（3）試件制備時的含水量

高液限粉土的天然含水量通常很高，施工中通過晾曬很難滿足干法擊實試驗最佳含水量條件，實際工程中多用濕法擊實試驗測得其最佳含水量進行施工控制，而標(biāo)準(zhǔn)CBR試驗需用干法制件，這與實際也不相符。為此，擬進行不同制件含水量下的高液限粉土標(biāo)準(zhǔn)CBR試驗，即對不同含水量的試件分別做干法CBR試驗和濕法CBR試驗，以進行對比分析。

一般的標(biāo)準(zhǔn)CBR值隨制件含水率的變化規(guī)律類似擊實試驗曲線，CBR值隨著含水量的增加而增大，當(dāng)含水率達到一定值（接近該土的天然含水量平均值）左右時，CBR出現(xiàn)最大值，它一般大于干法最佳含水率的對應(yīng)的CBR值?？梢娭萍繉BR試驗結(jié)果影響很大。而高液限粉土遇水后，其強度衰減厲害。鑒于這一性質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)試驗方法測得的CBR值，不能真實反映高液限粉土填料在實際工作狀態(tài)下的強度。本試驗采用濕法重型擊實標(biāo)準(zhǔn)的最佳含水量。

2.2 試驗結(jié)果

我們對KO＋720、KO＋800兩個取土場的兩種典型土體進行了現(xiàn)場取樣，進行不同擊實功下的承載比（CBR）試驗，研究不同擊實對土體CBR值的影響，以及CBR隨含水量的變化規(guī)律。

無論試件泡水時上覆壓力是多少，我們?nèi)砸砸?guī)范規(guī)定的路堤填料的CBR指標(biāo)衡量，2處高液限粉砂土均能滿足填料的強度要求，這也表明用改進CBR試驗方法評價填料時，該土可用作下路堤填料。

3 現(xiàn)場碾壓工藝控制以及壓實度的合理指標(biāo)

3.1 路堤碾壓過程分析

由于風(fēng)化花崗巖殘坡積土中粘粒較少，主要成份為粉粒和砂粒，因而有其自身特殊的壓實機理。我們通過分析土體的靜碾壓實機理和振動壓實機理，為制訂現(xiàn)場實際碾壓工藝奠定理論依據(jù)［4］。《粉砂土的壓實特性與路堤沉降預(yù)測方法研究》中對靜碾、振動壓實機理的分析可以看出：靜碾壓實對較淺處的表層土體影響較大，對較深處的土體影響相對較??；而振動壓實的影響深度較大。在振動壓實過程中，每次振動產(chǎn)生的振動能量大部分被表層土體吸收，若使深層土體達到密實需對其施加足夠的振動能量，這必然導(dǎo)致表層土體吸收的能量大大超過土體達到密實所需的振動能量，粉砂土路堤的表層土體會出現(xiàn)“起皮”或“開裂”等過碾現(xiàn)象。因而對于粉砂土路堤碾壓，開始鋪筑底層時，由于鋪筑厚度相對較小，用靜碾壓實可較好地碾壓路堤；隨著鋪筑厚度的增加，對粉砂土采用振動碾壓，對深層土體可產(chǎn)生較好的壓實效果；但在振動碾壓前，由于土體較為松散，需采用靜碾對其初步定型后，才能進行振動碾壓；而在振動碾壓后，由于深層土體已趨向于密實，而振動壓實產(chǎn)生的表面“起皮”或“開裂”則需用靜碾壓實來解決，這樣對表層土體的壓實產(chǎn)生較好的效果。

因此我們認(rèn)為，對于六潛高速填筑路基所采用的碾壓工藝，應(yīng)該為靜壓1遍→弱振2遍→強振2遍→靜壓2遍。

3.2 現(xiàn)場碾壓含水量的控制與壓實度標(biāo)準(zhǔn)的確定

（1）現(xiàn)場碾壓含水量

在CBR試驗數(shù)據(jù)中，我們對其試件在不同擊數(shù)以及不同含水量下的膨脹率進行了分析。

膨脹率隨著含水量的增大呈現(xiàn)明顯的下降走勢。對于填方路堤施工，在滿足壓實度和CBR值規(guī)定要求的同時還考慮其水穩(wěn)定性，而膨脹率又是一個非常關(guān)鍵的水穩(wěn)定性及壓實控制指標(biāo)。綜合考慮上述因素，為從根本上保證路堤填筑的質(zhì)量，建議該類粉砂土適宜的現(xiàn)場填筑含水量，應(yīng)控制在大于最佳含水量4%左右。

（2）壓實度控制標(biāo)準(zhǔn)

只要將現(xiàn)場填筑時的含水量盡量控制在最佳含水量的周邊，當(dāng)壓實度達到90%時，其室內(nèi)CBR值都是能夠滿足要求的。

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在實際施工過程中，采用水平分層填筑方法填筑路基時，當(dāng)其上層填筑并碾壓密實之后，下層土體的壓實度將能夠相應(yīng)地提高大約1～2個百分點。

因此，結(jié)合前述《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTGFl0－2006）中對特殊土在CBR強度滿足的條件下，壓實度可以相應(yīng)的根據(jù)當(dāng)?shù)厮臈l件，在實際施工控制中相應(yīng)降低10%～10.5%，我們提出對于高速公路路基填筑施工中，壓實度的控制標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)整為90%。最佳填筑含水量最好控制在大于最佳含水量約3%～5%。

4 結(jié)語

（1）標(biāo)準(zhǔn)CBR試驗方法不能真實反映路堤填芯土實際工作狀態(tài)，主要體現(xiàn)在浸水方式、浸水時的上覆荷載和制件含水量等方面，本文對以上不足提出了改進：①試件浸泡采用側(cè)向浸水；②浸水時的上覆荷載采用27kPa；③試件含水量采用濕法重型擊實的最佳含水量。在改進了試驗方法之后，土體的CBR值在其最佳含水量附近均能達到規(guī)范要求，從而證明該土料用于下路堤的填筑施工是可行的。

（2）對于六潛高速填筑路基所采用的碾壓工藝，應(yīng)該為靜壓1遍→弱振2遍→強振2遍→靜壓2遍。壓實度的控制標(biāo)準(zhǔn)可調(diào)整為90%，最佳填筑含水量最好控制在大于最佳含水量約3%～5%。

［1］中交第二公路勘察設(shè)計研究院.公路路基設(shè)計規(guī)范（JTGD30－2004）［S］.北京：人民交通出版社，2004.

［2］李志勇，曹新文，謝強.全風(fēng)化花崗巖的錄用動態(tài)特性研究［J］.巖土力學(xué)，2006（12）.

［3］交通部公路科學(xué)研究所.公路土工試驗規(guī)程（JTGE40－2007）［S］.北京：人民交通出版社，2007.

［4］林龍.粉砂土的壓實特性與路堤沉降預(yù)測方法研究［D］.長沙：湖南大學(xué)，2008.