何 穎，李 君

（1.長(zhǎng)沙理工大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410076；2.湖南聯(lián)智橋隧技術(shù)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410076）

紅粘土工程性質(zhì)獨(dú)特，具有壓實(shí)性較差、密度較低、含水量偏高等不良物理性質(zhì)，也有強(qiáng)度高、壓縮性較低的力學(xué)特性。近年來，在紅粘土地區(qū)修筑的公路逐漸增多，在湖南省由于各方面條件的影響，紅粘土分布很廣。2008年以來湖南省開工的大部分高速公路沿線分布著大量的紅粘土，初步估計(jì)，路基填筑中涉及的紅粘土量超過1000萬m3。本文結(jié)合洞新高速紅粘土示范路段的施工建設(shè)實(shí)踐，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論分析，提出了施工性強(qiáng)且合理可行的施工技術(shù)措施。

1 紅粘土室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析

1.1 土樣基本物理性能指標(biāo)

本試驗(yàn)用土為洞新高速公路第20合同段的取土場(chǎng)土樣，根據(jù)公路土工試驗(yàn)規(guī)程（JTG E40－2007）進(jìn)行試驗(yàn)。由此可知，該土為典型性高液限、高塑性紅粘土，其基本的物理性能指標(biāo)如表1所示。

1.2 土樣擊實(shí)特性

本試驗(yàn)針對(duì)所選取的填料按照濕法和干法備樣，如表2所示。分別進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)以便求出其最佳含水量（wopt）和最大干密度（ρdmax）。在每層擊數(shù)都為98擊的條件下，得到其最佳含水量和最大干密度，如表3所示。

表1 紅粘土基本物理性能指標(biāo)

表2 擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

表3 干濕法的最佳含水量與最大干密度對(duì)比

試驗(yàn)結(jié)果分析：由表3可得，按干土法重型擊實(shí)求得的土樣最大干密度要大于按濕法重型擊實(shí)求得的最大干密度；而前者干土法擊實(shí)所對(duì)應(yīng)的最佳含水量卻比后者濕土法擊實(shí)的要小，前后相差達(dá)到4.3%。兩者在擊實(shí)曲線上有著非常大的不同之處，這也說明，紅粘土的壓實(shí)特性通過不同的制備方式能引起相應(yīng)的變化。通過干法、濕法擊實(shí)的最佳含水率與原狀土天然含水率分別為26.4%、30.7%、33.5%。濕法擊實(shí)與天然含水率更為接近，對(duì)于炎熱多雨、紅粘土天然含水率較高的湖南省西南部地區(qū)，濕法顯然更加符合現(xiàn)實(shí)施工條件。在實(shí)際施工現(xiàn)場(chǎng)由于紅粘土的天然含水率都會(huì)比較大，填實(shí)前必須經(jīng)過晾曬，降低其含水率后才能進(jìn)行碾壓，其內(nèi)部的結(jié)合水必然存在，而濕土法所得出的最佳含水率包括了其內(nèi)部的結(jié)合水含量，更加準(zhǔn)確地反映了紅粘土礦物成份與結(jié)合水的特性，因此，濕土法在實(shí)際施工應(yīng)用中采用得較多。

1.3 土樣強(qiáng)度（CBR）特征

本試驗(yàn)配置了3組擊實(shí)含水率，取在最佳含水率和天然含水率之間，3種擊實(shí)次數(shù)（功）試驗(yàn)分別為98次、50次、30次。具體試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 最佳含水量與最大干密度

從表4可以得知，該土膨脹性較低，其3種含水率試樣在3種不同的擊實(shí)作用下，CBR指標(biāo)基本都能滿足路基93區(qū)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度規(guī)范要求。同等條件下，擊實(shí)次數(shù)越少，干密度越小，說明土顆粒間較大的空隙為水分的儲(chǔ)藏提供了相應(yīng)的空間。所以，在初始狀態(tài)含水率較低時(shí)，較小擊實(shí)功得到試樣的膨脹量、吸水量更大，從路基填料長(zhǎng)期質(zhì)量及穩(wěn)定性考慮，紅粘土在大于最佳含水量的狀態(tài)下碾壓比較有利，能夠獲得較高且穩(wěn)定的CBR值及高飽和度，從而具有良好的水穩(wěn)定性。

2 紅粘土路基質(zhì)量控制

2.1 填料利用原則

高液限土在強(qiáng)度滿足規(guī)范要求的前提下，壓實(shí)度可適當(dāng)降低為標(biāo)準(zhǔn)的1%～5%，依據(jù)填料的天然含水量（wn）與最優(yōu)含水量（wopt）的范圍大小，確定填料的利用原則（見表5）。

表5 高液限填料的利用原則

2.2 填筑前準(zhǔn)備及填筑要求

2.2.1 填筑準(zhǔn)備

1）高液限土路堤填筑前應(yīng)按設(shè)計(jì)做好地基處理、清表、斜坡地形開挖的反向臺(tái)階等基礎(chǔ)工作。

2）基底應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，壓實(shí)度不小于90%，基底的承載力不低于設(shè)計(jì)要求。

3）在低洼和地下水位較高的路段路堤基底應(yīng)設(shè)置排水隔離墊層，厚度為30～50cm的砂礫或碎石等透水性材料，以防止基底毛細(xì)水上升進(jìn)入路堤。

4）由于高液限土的天然含水率普遍較高，因此，應(yīng)配備能夠翻拌較深的土料翻曬設(shè)備。

2.2.2 填筑碾壓設(shè)備要求

填筑碾壓設(shè)備如表6所示。

表6 填筑碾壓設(shè)備要求

2.2.3 路堤填土高度及坡率要求

邊坡高度不大于10m的路堤邊坡坡率應(yīng)為1∶1.5～1∶1.75，當(dāng)邊坡高度大于6m時(shí)，宜設(shè)置邊坡平臺(tái)，其寬度不應(yīng)小于2m。當(dāng)邊坡高度為10～15m時(shí)，宜采用土工合成材料對(duì)一級(jí)平臺(tái)以下的路堤邊坡進(jìn)行處治，加筋層間距60cm，每側(cè)加筋長(zhǎng)度不小于路堤高度的1／3。采用包邊土施工時(shí)，可按普通填土的坡率要求施工。

2.3 路基質(zhì)量控制

2.3.1 路堤邊坡高度不大于10m

1）便于施工的季節(jié)（7～10月），施工應(yīng)當(dāng)連續(xù)不間斷，應(yīng)采用光輪靜壓1遍＋振動(dòng)凸塊碾強(qiáng)振3～5遍＋光輪振動(dòng)碾壓2遍（行速應(yīng)≤3.5km／h），松鋪厚度為25～30cm，碾壓時(shí)填料含水率應(yīng)控制在5%。

2）雨季施工應(yīng)防止松土被雨淋濕。不得長(zhǎng)時(shí)間堆放開挖出的土方，應(yīng)及時(shí)運(yùn)走，也不宜停放過久，含水率符合要求后應(yīng)及時(shí)碾壓，可采用光輪靜壓1遍＋振動(dòng)光輪碾強(qiáng)振2～4遍（行速≤3.5km／h），松鋪厚度為20cm，碾壓時(shí)填料含水率須控制在5%。

2.3.2 路堤邊坡高度為10～15m

一級(jí)平臺(tái)以下的路堤邊坡宜采用土工格柵進(jìn)行處治，加筋層間距60cm，每側(cè)加筋長(zhǎng)度不小于路堤高度的1／3。

1）便于施工的季節(jié)（7～10月），土工格柵加筋間距為60cm；加筋層間土應(yīng)分3層鋪筑，先填筑1層松鋪厚度為25～30cm的高液限土，用光輪靜壓1遍＋振動(dòng)凸塊碾強(qiáng)振3～5遍（行駛速度≤3.5 km／h）＋光輪振動(dòng)碾壓2遍；然后填筑1層松鋪厚度為25～30cm的高液限土，用光輪靜壓1遍＋振動(dòng)凸塊碾強(qiáng)振3～5遍（行駛速度≤3.5km／h）＋光輪振動(dòng)碾壓2遍；再填筑1層松鋪厚度為10～15 cm的高液限土，用光輪靜壓1遍＋振動(dòng)光輪碾強(qiáng)振2～4遍（行速應(yīng)≤3.5km／h），碾壓時(shí)填料含水率須控制在5%。最后，平鋪土工格柵一層，用U型釘固定。

2）加筋路堤雨季施工時(shí)，土工格柵加筋間距為60cm，采用光輪靜壓1遍＋振動(dòng)光輪碾強(qiáng)振2～4遍（行駛速度≤3.5km／h）；松鋪厚度為20cm，填料含水率應(yīng)控制在5%；加筋層間土（厚度為60cm）分4層鋪筑，平鋪土工格柵一層，用U型釘固定。

2.4 防開裂及處治措施

1）連續(xù)施工，碾壓完成后，路基工作面不宜長(zhǎng)時(shí)間暴曬，避免壓實(shí)路基表面因暴露時(shí)間較長(zhǎng)，風(fēng)干失水而出現(xiàn)龜裂。

2）對(duì)已開裂的填筑層應(yīng)翻松、含水量控制在5%，再重新壓實(shí)，然后及時(shí)進(jìn)行下一層施工。

3）在高液限土路基頂層采用脹縮性很小的粘土或碎石、砂礫及粉煤。

3 結(jié) 論

1）紅粘土按濕土法求得的紅粘土的最佳含水率較干土法求得的要高，更加接近紅粘土的天然含水率，且采用濕土法更符合實(shí)際施工過程，同樣，在較高的含水率下進(jìn)行壓實(shí)，能獲得較高、較穩(wěn)定的CBR值，具有較好的水穩(wěn)定性，有利于紅粘土路基的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

2）依據(jù)洞新高速紅粘土路基施工技術(shù)及試驗(yàn)對(duì)比，提出了紅粘土路基的施工工藝與質(zhì)量控制可供參考。由于各地區(qū)紅粘土的工程性質(zhì)有很大差異，本文針對(duì)洞新高速公路的紅粘土路基，可能樣本單一，稍有局限性，需要在以后的研究及工程實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證，繼續(xù)研究和完善。

[1] JTG E40－2007.公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] JTG D30－2004.公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 楊獻(xiàn)章.結(jié)合規(guī)范對(duì)高速公路紅粘土路基中幾個(gè)問題的探討[J].湖南交通科技，2010（6）：33－34.

[4] J.K.米切爾.巖土工程土性分析原理[M].北京：中國建筑出版社，1988.

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[6] 郝宇亮.潮濕地區(qū)紅粘土路用性能與填筑控制研究[D].湖南：湖南大學(xué)，2011.