◎ 劉拓益　羅劍虹　傅郁健　成都華川公路建設(shè)集團(tuán)有限公司

濕陷性黃土地區(qū)粉質(zhì)土路基填筑研究

◎ 劉拓益羅劍虹傅郁健成都華川公路建設(shè)集團(tuán)有限公司

在公路路基工程施工過程中，經(jīng)常會(huì)遇到粉質(zhì)土路基，由于粉質(zhì)土路基不宜板結(jié)、土質(zhì)粘合性差，壓實(shí)效果往往很難達(dá)到要求，一直以來都是路基填方中需要解決的難題。本文以實(shí)際工程為例，對(duì)粉質(zhì)土路基填料特征進(jìn)行了分析，找出了壓實(shí)度達(dá)不到要求的原因，并對(duì)路基填筑方案進(jìn)行了驗(yàn)證分析，提出了相應(yīng)的解決措施。

濕陷性黃土地區(qū) 粉質(zhì)土路基 填筑質(zhì)量

1.工程概況

由成都華川公路建設(shè)集團(tuán)有限公司承建的山西省右玉至平魯高速公路路基路面第三合同段全長23.574km，施工樁號(hào)為K23+500～K49+900，工程施工地點(diǎn)在山西省朔州市右玉縣境內(nèi)及平魯縣境內(nèi)700m。該項(xiàng)目地域內(nèi)水資源嚴(yán)重缺乏，全年降雨量很少，河流干涸，無地表水源可利用，施工過程中的水源只能采用打井取水。

2.填料情況

本合同段填料來源為挖方利用方及就近借方，根據(jù)山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院提供的施工設(shè)計(jì)圖說明，本合同段土質(zhì)為粉質(zhì)土。該土為無層理的黃色粉質(zhì)土狀沉積物，孔隙度高，易遭沖刷和沖蝕，具有濕陷性質(zhì)，在干燥狀態(tài)下粘聚強(qiáng)度較大，可形成較陡邊坡，原狀土被破壞后，粘結(jié)力大大減少，手握緊松開后為松散體。填料經(jīng)壓實(shí)后，在無外部壓力天然風(fēng)化情況下，一個(gè)星期左右表面會(huì)形成一層強(qiáng)度較高的硬殼。

表1　壓實(shí)度檢測結(jié)果（第1、2層）

表2　壓實(shí)度檢測結(jié)果（第3、4、5層）

3.常規(guī)施工情況

（1）在施工前期，根據(jù)路基填筑常規(guī)施工方法，即縱向水平分層填筑、分層碾壓，采用工地試驗(yàn)室土樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了兩層試驗(yàn)段試驗(yàn)，經(jīng)現(xiàn)場壓實(shí)度檢測，壓實(shí)度檢測結(jié)果均為86～92%，不滿足規(guī)范要求，試驗(yàn)檢測結(jié)果見表1。

（2）采用相同填筑施工工藝，并采用委托單位試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行第三至第五層的試驗(yàn)段試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)檢測，壓實(shí)度檢測結(jié)果均不滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

為進(jìn)一步試驗(yàn)，在已填筑完成的路基上采用強(qiáng)夯補(bǔ)強(qiáng)方法提高壓實(shí)度，強(qiáng)夯單擊夯擊能為2000KN·m，每遍每點(diǎn)夯實(shí)6～8遍，夯實(shí)3遍，前兩遍按3m間距跳夯，最后一遍排夯，互相搭接＜1/2夯痕，強(qiáng)夯最后兩擊平均夯沉量＜5cm。經(jīng)現(xiàn)場壓實(shí)度試驗(yàn)，壓實(shí)度雖有所提高，但仍不滿足規(guī)范要求，檢測結(jié)果見表2。

（3）為深入了解路基壓實(shí)情況，隨后又專門調(diào)用了27t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)（激振力為420KN/340KN），和22t單鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)（激振力為400KN/225KN）進(jìn)行壓實(shí)對(duì)比，在現(xiàn)場進(jìn)行了不同噸位、不同強(qiáng)弱的先后順序、不同碾壓遍數(shù)的碾壓工藝試驗(yàn)，之后對(duì)路基壓實(shí)度進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，壓實(shí)度在83～88%之間，仍不滿足要求。

4.壓實(shí)不足原因分析

4.1填料含水量影響

從以上壓實(shí)度檢測結(jié)果分析可知，填料的含水量均小于最佳含水量，有的甚至僅為最佳含水量的50%左右，導(dǎo)致土顆粒之間的摩阻力較大，因而粘結(jié)性較差，無法板結(jié)，達(dá)不到擠壓密實(shí)的最佳效果，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)和研究表明，粉質(zhì)土的含水量應(yīng)大于最佳含水量的2%，以便壓實(shí)。但該項(xiàng)目水資源嚴(yán)重匱乏，且風(fēng)干速度快，灑水燜料后，0.5h左右填料表面已全部干燥成粉塵，故要使填料達(dá)到最佳含水量，甚至超過最佳含水量的2%不現(xiàn)實(shí)，可操作性不強(qiáng)。

4.2顆粒組成影響

從表1和表2中可得到，該粉質(zhì)土粉土粒徑＞0.075的總含量達(dá)到了80%以上，級(jí)配單一，顆粒之間沒有細(xì)粒土填充，土體之間空隙較大，無法壓實(shí)。

4.3填料可塑性影響

經(jīng)查《道路施工常用數(shù)據(jù)手冊》，塑性指數(shù)Ip＞17稱為粘土，12＜Ip≤17稱為粉質(zhì)粘土，從表1和表2中可得到，該粉質(zhì)土的塑性指數(shù)Ip為15和11.6，說明該填料塑性和粘性較差，土料之間呈松散狀，故造成難以壓實(shí)。

5.研究對(duì)策與技術(shù)方案的選擇

5.1采用大噸位壓路機(jī)

經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，該壓實(shí)效果不明顯，大噸位壓路機(jī)對(duì)該填料的壓實(shí)起不到明顯作用。

5.2采用強(qiáng)夯

經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)，該壓實(shí)效果也不明顯，主要是強(qiáng)夯作業(yè)不均勻，且對(duì)附近構(gòu)造物有損傷，甚至破壞，特別是有涵洞等構(gòu)造物地段，需隔離至少6m范圍，因此會(huì)造成路基強(qiáng)度不均勻，而從引起路基開裂。另外，強(qiáng)夯移動(dòng)笨重，施工進(jìn)度慢。

5.3采用沖擊碾壓

沖擊碾壓為一種輕型強(qiáng)夯，沖擊碾壓時(shí)產(chǎn)生的沖擊應(yīng)力迫使土層孔隙壓縮，使土顆粒相互靠攏，排出孔隙中的氣體與水，土顆粒重新排列而擠密壓實(shí)。且該施工方法方便簡單，操作性較強(qiáng)，對(duì)構(gòu)造物的損傷較小。

6.沖擊碾壓施工技術(shù)試驗(yàn)方案

6.1施工機(jī)械配置

20T振動(dòng)壓路機(jī)、推土機(jī)、平地機(jī)、挖掘機(jī)、自卸汽車、灑水車、自重16T沖擊壓路機(jī)及牽引設(shè)備1臺(tái)（牽引設(shè)備功率＞400馬力）。

6.2路基填筑試驗(yàn)方法

路基填筑按分層填筑分層壓實(shí)的施工方法進(jìn)行填筑，每層松鋪厚度25～30cm不超過30cm，分別填筑2層沖擊碾壓8遍、填筑3層沖擊碾壓10遍、填筑4層沖擊碾壓12遍，沖擊碾壓后平地機(jī)整平，振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)1遍，最后靜壓1遍收面。

沖擊碾壓從路基的一側(cè)向另一側(cè)轉(zhuǎn)圈沖碾，沖碾順序應(yīng)符合“先兩邊、后中間”的次序，以輪跡搭接但不重疊鋪蓋整個(gè)路基表面為沖碾一遍。

6.3試驗(yàn)數(shù)據(jù)

采用上述方法對(duì)路基填筑九層，沖擊碾壓了三遍，其中在第二層、第五層和第九層頂層進(jìn)行沖擊碾壓，沖擊碾壓后再用動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)1遍并靜壓1遍，之后檢測其壓實(shí)度，并對(duì)下層或下兩層進(jìn)行了壓實(shí)度試驗(yàn)。

6.4試驗(yàn)結(jié)論

按機(jī)械設(shè)備最大效率和施工進(jìn)度考慮，按常規(guī)施工方法填筑3層，然后用沖擊碾壓沖擊10遍，平地機(jī)整平后，再用振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)1遍，最后靜壓1遍收面，其路基填筑壓實(shí)質(zhì)量能滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，且在對(duì)填料的含水量要求可適當(dāng)放寬。

7.結(jié)束語

綜上所述，濕陷性黃土地區(qū)粉質(zhì)土路基填筑采用常規(guī)碾壓與沖擊碾壓復(fù)合壓實(shí)工藝解決路基壓實(shí)問題，并合理對(duì)施工工序進(jìn)行安排，能最大限度地降低了工程成本和施工難度。

姚占勇.《道路施工常用數(shù)據(jù)手冊》［M］.北京，人民交通出版社，2006.