江小鳳

(廣西五洲金橋農(nóng)產(chǎn)品有限公司，廣西 南寧 530021)

0 引言

高液限、高塑性土和濕土是特殊的填方材料，其主要特點(diǎn)是可壓實(shí)性較差，壓實(shí)后壓縮性仍較高，路基的沉降變形較大，變形穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng)，規(guī)范中是限制使用的。如需要使用時(shí)，必須采取滿足設(shè)計(jì)要求的技術(shù)措施，經(jīng)檢查合格后方可使用。而興六高速公路途經(jīng)的部分路段地表覆蓋層為3～6 m的高液限、高塑性土和濕土，在路基施工中，若能就地取材，針對(duì)此類土的物理特性，對(duì)其進(jìn)行合理有效的利用，將極大地減少工程投資，節(jié)約土地資源，加快施工進(jìn)度，并能減小對(duì)地表植被的破壞，也能防止水土流失的發(fā)生。

1 項(xiàng)目概況

興六公路位于廣西壯族自治區(qū)中南部的橫縣、興業(yè)縣和貴港市境內(nèi)，主要是由公路聯(lián)絡(luò)線和主干線組成，公路總長(zhǎng)度為155 km。在整條高速公路中，二級(jí)公路為橫縣聯(lián)線，該線路總長(zhǎng)度為21 km，設(shè)計(jì)的行車速度為90 km/h；主干線的長(zhǎng)度為100 km，設(shè)計(jì)的行車速度為120 km/h；一級(jí)公路為貴港兩條聯(lián)線，長(zhǎng)度分別為20 km和14 km，當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的行車速度為110 km/h。在整條高速公路中，共設(shè)置了506座涵洞、6處互通式立交、208處通道、2處服務(wù)區(qū)、12座共716 m的中橋、2處停車區(qū)、3座共350 m的大橋、5處收費(fèi)站、1座521 m的特大橋及35處分離式立交橋，路面混凝土大概356.4萬(wàn)m2，路基土石方2 888萬(wàn)m3。在項(xiàng)目的具體施工過(guò)程中，當(dāng)遇到不同的土質(zhì)時(shí)，分別有著不同的解決辦法，為此，本文列出高液限、高塑性土和濕土土質(zhì)的應(yīng)對(duì)策略，為公路施工提供借鑒和參考。

2 填料處理技術(shù)

興六高速公路途經(jīng)的部分路段地表覆蓋層為3～6 m的高液限、高塑性土和濕土。在路基施工中，為了節(jié)約投資和保護(hù)環(huán)境，對(duì)這類土的物理特性進(jìn)行分析，加以合理利用，最后實(shí)現(xiàn)就地取材，是最為合理的方案。

所謂高液限、高塑性土和濕土，是指液限WL>50，塑性指數(shù)IP>26，天然稠度為1.0～1.1，天然含水量大于最佳含水量3%的土壤。這類土顆粒粒徑細(xì)小、孔隙率大、親水性強(qiáng)、密度和強(qiáng)度小、壓實(shí)性和水穩(wěn)性差，變形量大，易開裂。根據(jù)文獻(xiàn)資料及施工實(shí)踐表明，這類土即使曬干，按重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)后，也極不穩(wěn)定。而當(dāng)濕氣浸入后，土體中含水量很快增加，強(qiáng)度和密度隨之降低，待稠度達(dá)到1.0～1.1的范圍時(shí)，其強(qiáng)度不再降低，含水量也不再增加，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。因此，采用重型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)碾壓路基易形成彈簧現(xiàn)象，相對(duì)而言，采用輕型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn)是合理的。壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)此類土的可分散壓實(shí)性與稠度的關(guān)系，宜控制在稠度為1.05～1.15的范圍內(nèi)，必須采取滿足設(shè)計(jì)要求的技術(shù)措施，經(jīng)檢查合格后方可使用。下面將針對(duì)這一問(wèn)題展開分析。

2.1 物理力學(xué)性質(zhì)

(1)基本性質(zhì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

為了有效地確定基本性質(zhì)，必須嚴(yán)格按照有關(guān)資料的相關(guān)規(guī)定，對(duì)各種土的性質(zhì)以及性能指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)測(cè)定以及整改試驗(yàn)，以獲取精確的數(shù)據(jù)。

(2)CBR實(shí)驗(yàn)和要求

為了獲取CBR值，必須進(jìn)行CBR實(shí)驗(yàn)，控制稠度的值要符合1.05～1.30的要求。在CBR實(shí)驗(yàn)中，要根據(jù)控制稠度的值來(lái)確認(rèn)CBR含量是否為最優(yōu)，以及相對(duì)于這個(gè)最優(yōu)的值所對(duì)應(yīng)的含水量的值。在具體的施工過(guò)程中，CBR的控制值必須滿足表1所示的基本要求：

表1 路基填方材料最小強(qiáng)度和最大粒徑表

(3)壓縮性

開展壓縮性實(shí)驗(yàn)，依據(jù)壓縮性系數(shù)a1-2的具體取值，把壓縮性區(qū)分為三個(gè)等級(jí)，具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。在填料的強(qiáng)度達(dá)到相應(yīng)要求的情況下，15 m以下的路堤可以采用低壓縮性填料；6 m以下的路堤可以采用中等壓縮性填料；針對(duì)路堤壓縮變形情況，必須進(jìn)行進(jìn)一步的評(píng)價(jià)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果綜合選擇高壓縮性填料，這種情況下應(yīng)保證路堤的高度<3 m。

表2 土壓縮性分級(jí)表

(4)抗剪強(qiáng)度

抗剪強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)尤為重要，通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，我們可以了解該實(shí)驗(yàn)中所用的土是否符合要求，土的強(qiáng)度能否增強(qiáng)路堤邊坡的牢固程度，當(dāng)符合要求時(shí)，也要檢測(cè)有效凝聚力的C值應(yīng)>40 MPa，有效內(nèi)摩擦角值>15°。

2.2 壓實(shí)特性

一般情況下，我們利用稠度表示土的含水狀態(tài)，測(cè)量所取土樣的塑、液限指標(biāo)和含水量，以此計(jì)量土樣的稠度指標(biāo)值。如表3所示：

表3 土樣的可分散壓實(shí)性與稠度的關(guān)系表

3 施工技術(shù)

3.1 基底處理

在興六高速公路施工過(guò)程中，為確保該道路基層有較大的抗壓性，使道路性質(zhì)更加穩(wěn)固，從而防止基層中所滲透出來(lái)的水浸入上層的路堤，毀壞道路，縮減道路的壽命。一般而言，土壤的壓實(shí)度必須大于濕法重型標(biāo)準(zhǔn)的88%，基底的承載力必須>150 MPa，土樣的CBR值必須>2%。如果道路基底不在干燥狀態(tài)時(shí)，要在基底增加厚度為40～60 cm的透水性材料；為保險(xiǎn)起見，亦可再鋪設(shè)一層防水性較好的土工布來(lái)確保質(zhì)量。如果施工過(guò)程中要填較高厚度的土?xí)r，即高于6 cm時(shí)，就一定要鋪一層土工隔柵，使基底更加穩(wěn)固，提高道路的耐用性。

3.2 邊坡處理

一般情況下，在填土的高度>6 cm時(shí)，必須分級(jí)設(shè)置臺(tái)階，確保每一級(jí)都要為6 cm，此時(shí)邊坡比為1.5∶1才符合要求；在填土的高度<6 cm時(shí)，必須保證邊坡坡度值為1∶1.5。

3.3 下路堤施工

(1)工藝流程要求。在下路堤施工環(huán)節(jié)中，需要利用到的機(jī)械設(shè)備有凸塊式振動(dòng)壓路機(jī)、挖掘機(jī)、平地機(jī)和自卸汽車等；涉及的主要工藝有振動(dòng)壓實(shí)、挖裝土方、攤鋪?zhàn)鳂I(yè)和運(yùn)輸作業(yè)等。

(2)土方開挖。挖掘機(jī)是土方開挖中必不可少的工具。利用挖掘機(jī)時(shí)比較普遍的方法是分層橫挖或者縱挖的方法。在實(shí)際開挖時(shí)，必須確保取土場(chǎng)或塹路段排水性能良好，挖出的土方不能被雨水淋濕。在具體施工環(huán)節(jié)中，不能使用推土機(jī)過(guò)量碾壓或推松剛剛開挖的土方。

(3)土方運(yùn)輸。在挖出土方后，為了及時(shí)將挖出的土方運(yùn)出，建議采用5 t的自卸汽車進(jìn)行運(yùn)輸。在土方運(yùn)輸施工中，不能采用鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行挖運(yùn)施工，避免在較低稠度下，由于鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行過(guò)分的碾壓，導(dǎo)致路基出現(xiàn)軟彈的現(xiàn)象，對(duì)土的壓實(shí)造成影響。

(4)攤鋪。將開挖的涂料運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)后，施工人員必須將其卸成小堆狀，待其稠度>1.05后，利用平地機(jī)進(jìn)行攤鋪翻曬作業(yè)。在這個(gè)過(guò)程中，確保松鋪厚度介于20～30 cm之間，土壤壓實(shí)厚度介于15～25 cm之間。一般而言，在土壤稠度達(dá)到可壓實(shí)稠度前，不能將松土壓實(shí)，應(yīng)一直進(jìn)行翻曬處理。

(5)壓實(shí)。壓實(shí)施工的條件是土樣稠度要為1∶1以上。輾壓時(shí)要按照相關(guān)規(guī)定的要求進(jìn)行操作，這樣壓實(shí)的效果才能達(dá)到最佳。優(yōu)先采取的施工工藝為凸塊式振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)壓實(shí)的工藝，接著繼續(xù)用平輾式振動(dòng)機(jī)，按之前的要求分別靜壓和弱振，再用凸塊式振動(dòng)壓路機(jī)壓實(shí)。

有時(shí)土樣的粘稠度達(dá)不到1∶1的要求，可以將土樣粘稠度在1.05～1.1的要求內(nèi)進(jìn)行壓實(shí)。按該要求靜壓過(guò)后，就不需要弱振了，可以采取凸塊式振動(dòng)的壓路機(jī)進(jìn)行振動(dòng)壓實(shí)，壓實(shí)遍數(shù)通常為4～6遍才能達(dá)到要求。

(6)防止路基開裂。路基開裂也是施工過(guò)程中必須要防范的問(wèn)題，解決的措施主要為：在施工時(shí)候的上午開始上土，到了下午攤開并進(jìn)行翻曬，到了夜間的時(shí)候進(jìn)行輾壓，碾壓后的路基要暴曬<6 h。

(7)防止雨淋。因工期的限制，施工有時(shí)不得不在雨季進(jìn)行。此時(shí)，要防止開挖后的松土被淋濕。如果在雨季開挖，要確保在較短時(shí)間內(nèi)將已開挖的土及時(shí)運(yùn)走，且不宜在土方現(xiàn)場(chǎng)放置，避免影響施工。當(dāng)粘稠度達(dá)到一定要求時(shí)，應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行輾壓，不能停放太長(zhǎng)時(shí)間；如果在攤鋪開24 h后不能及時(shí)進(jìn)行壓實(shí)，應(yīng)先將土方進(jìn)行靜壓，以便降水時(shí)達(dá)到防水的作用。

在壓實(shí)過(guò)程中，凸塊式振動(dòng)壓路機(jī)會(huì)在作業(yè)的路面上留下壓痕，容易造成路面出現(xiàn)坑坑洼洼的現(xiàn)象，且下雨時(shí)這些凹坑容易積水，因此要保證施工的連續(xù)性。每次單層輾壓完成后，都要及時(shí)進(jìn)行檢查，并鋪土進(jìn)行下一層的施工。路面的排水橫坡面要達(dá)到4%及以上的標(biāo)準(zhǔn)，才能使路面的排水系統(tǒng)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 上路堤施工

(1)填充材料的選擇：上路堤施工時(shí)填充材料的強(qiáng)度應(yīng)符合表1的要求，要采用壓縮性低并且可以用濕法或者干法重型壓實(shí)的填充材料。但是高速公路和城市一級(jí)道路就不能采用過(guò)于濕的土或者是將過(guò)于濕的土烘干去填充。上路堤要求粗顆粒的含量要>25%，而干法重型壓實(shí)的最大干密度不能<1.70 g/cm3，且壓實(shí)后的道路基面不能有開裂的現(xiàn)象。

(2)施工要求：必須要按照路基施工要求的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工。當(dāng)下路堤的施工達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后，必須按要求平整并且保證路基橫坡的坡度，以保證上路堤土質(zhì)的均勻及質(zhì)量最優(yōu)。

3.5 路床施工

(1)填充材料的選擇：高液限、高塑性以及太濕的土質(zhì)不能用到高速公路和城市一級(jí)公路路床的填筑。當(dāng)含高液限黏土礫的粗顆粒含量>50%時(shí)，強(qiáng)度以及穩(wěn)定度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)且經(jīng)過(guò)壓實(shí)后沒(méi)有開裂現(xiàn)象的土才能夠用于路床的施工。

(2)施工要求：松鋪厚度必須嚴(yán)格控制在30 cm以內(nèi)，壓實(shí)度也要符合要求，每層壓實(shí)的厚度必須要<25 cm。當(dāng)達(dá)到下路床的頂部標(biāo)高時(shí)，下路床就要按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行仔細(xì)修整，直至標(biāo)高以及橫坡的數(shù)值符合規(guī)定的要求方能填筑上路床。完成上路床的工作后，一定要檢查是否存在正的標(biāo)高偏差，如若存在，就不符合規(guī)定。如若施工所用土為改良土，那么就要依據(jù)石灰穩(wěn)定土所指定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行施工。

4 質(zhì)量管理

4.1 填料、使用范圍和施工方法相對(duì)應(yīng)

(1)施工方案：應(yīng)根據(jù)填料的具體情況，具體確定使用部位、施工機(jī)械和機(jī)械組合，編制出系統(tǒng)全面的施工方案，再進(jìn)行技術(shù)上的交底。

(2)稠度控制：在作業(yè)過(guò)程中，土的天然以及輾壓稠度要達(dá)到一定的要求，且要測(cè)出這兩種稠度的數(shù)值。天然稠度和輾壓稠度<1.1的土，無(wú)論翻曬的壓實(shí)度能否達(dá)到規(guī)定，都不能用于高速公路和一級(jí)公路的路堤和路床，但二級(jí)公路下路床及以下部位可以選擇采用。

4.2 壓實(shí)控制標(biāo)準(zhǔn)

采用輕型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：天然稠度應(yīng)≤1.1，液限應(yīng)>40%，塑性指數(shù)>18的黏質(zhì)土，用在高速公路和一級(jí)公路下路堤或者是二級(jí)公路下路床以下的部位時(shí)，可以在稠度為1.05～1.15的范圍內(nèi)壓實(shí)，壓實(shí)度應(yīng)符合表4的要求，且壓實(shí)后飽和度應(yīng)達(dá)到90%以上。

表4 路基輕型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)表

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在公路高液限、高速性土和濕土施工中，必須嚴(yán)格按照相應(yīng)的施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，確保施工質(zhì)量，才能保證公路的使用年限。興六公路施工的實(shí)踐表明，加強(qiáng)路基施工管理，嚴(yán)格控制好現(xiàn)場(chǎng)施工，認(rèn)真做好填料處理和施工質(zhì)量控制，其路基的不均勻沉降和路基彎沉值也是能夠滿足技術(shù)規(guī)范要求的。對(duì)高液限、高速性土和濕土進(jìn)行合理利用，不但可以加快工程施工進(jìn)度，更能節(jié)約工程投資，降低工程造價(jià)，并可以最大限度地保護(hù)周邊的自然環(huán)境。在興六公路施工過(guò)程中，面對(duì)重重困難挑戰(zhàn)，項(xiàng)目組的建設(shè)者們憑借著先進(jìn)的技術(shù)和高效的管理，一次又一次地破解了高速公路建設(shè)中遇到的難題，為山區(qū)高速公路的建設(shè)作出了重要的貢獻(xiàn)，并積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。