高速公路路基過濕土施工技術(shù)熊茂東1 馮義卿2 鄒衛(wèi)國3(1華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院 南昌 330000)（2江西省交通廳工程定額站 南昌 330008）(3江西省公路橋梁工程局 南昌 330003)

土工格柵是一種主要的土工合成材料，與其他土工合成材料相比，它具有獨(dú)特的性能與功效。常用作加筋土結(jié)構(gòu)的筋材或復(fù)合材料的筋材等。土工格柵適用于各種公路、鐵路、機(jī)場的路基增強(qiáng)路面增強(qiáng)。適用于大型停車場和碼頭貨場等永久性承載的地基增強(qiáng)。適用鐵路、公路的邊坡防護(hù)。適用的涵洞增強(qiáng)。適用于單向拉伸土工格柵增強(qiáng)后的土坡的二次增強(qiáng)，進(jìn)一步增強(qiáng)土坡，防止水土流失。礦山、坑道加固。

摘 要：本文介紹了通過試驗(yàn)確定對樂溫高速公路天然含水量偏大，CBR偏小的過濕土土質(zhì)進(jìn)行改良處理的方法，并通過試驗(yàn)段的施工形成了生石灰改良土的成套施工技術(shù)。關(guān)鍵詞：道路工程；過濕土；檢測；施工；方法

0 前言樂溫高速公路橫貫贛江沖積平原地區(qū)，為近代沉積土層，地形平坦開闊，沿線為水田，區(qū)內(nèi)季節(jié)性積水。地表覆蓋層為第四系全新統(tǒng)的沖積（Q4a1）層，具有明顯的二元結(jié)構(gòu)。一般表層0.3m左右為種植土，0.3m～10m左右為低液限粉土、低液限粘土層，黃色、灰黃色至灰白色，濕，硬塑。1 原狀土技術(shù)分析根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙A9標(biāo)K28+986.1～K32+200段用位于K29+600處的5#取土場，該取土場與瑤湖只有一堤相隔，取土場頂面標(biāo)高與瑤湖最低水位相差不大，所以在取土后取土坑內(nèi)很快積水，倒至該土場土質(zhì)天然含水量偏大，經(jīng)液塑限聯(lián)合測定及顆粒大小分析試驗(yàn)確定該土為低液限粘土，開挖出的土塊一般直徑為30cm～80cm，含水量大，質(zhì)地堅(jiān)硬，解小困難，具體技術(shù)指標(biāo)見表1所示：表1 不同深度土的含水量液塑限和CBR對照表取樣深度（m） 天然含水量（%） 液限WL 塑限WP 塑性指數(shù) CBR（%） 90 94 960.5~1 27.6 43.2 20.5 22.7 3.2 3.5 3.71~2 26.8 42.7 21.8 20.9 2.4 2.8 3.42~3 23.0 41.5 20.1 21.4 3.18 3.59 3.8規(guī)范規(guī)定 50 26 3.0 4.0 5.0該土的液限及塑性指數(shù)都比較高施工難度較大，CBR值也不滿足規(guī)范要求，并且因?yàn)槿⊥量拥姆e水，實(shí)際取土的含水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過天然含水量，一般在30%～40%左右，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)該土的最大干密度為1.812g/cm3,最佳含水量為14.6%。在雨季施工期間土方經(jīng)過短時(shí)間的翻曬很難將40%含水量的土降至14.6±2%范圍內(nèi)，在附近沒有合格的取土場并且工期緊張的情況下只有采取土質(zhì)改良的措施。2 過濕土的工程性質(zhì)及其作為高速公路路基填料的可能性對“過濕土”目前尚無確切的定義。按現(xiàn)行公路路基的分類，對本文所說的過濕土大多屬于高液限粘土。有的文獻(xiàn)認(rèn)為，過濕土一般是指稠度(WC)小于某一允許值后，必須采取相應(yīng)技術(shù)措施加以處理方可壓實(shí)到規(guī)定壓實(shí)度的土。研究表明：粘性土按稠度(WC=(WL-W)/IP，WL為液限，W為天然含水量，IP為塑性指數(shù))劃分時(shí)，WC＜0.5時(shí)呈極軟塑狀，不能直接用作筑路材料；Wc=0.5～0.75時(shí)呈軟塑狀，屬于需要處理的濕粘土，如用作填土材料，可摻入無機(jī)結(jié)合料，視情況晾曬拌和后壓實(shí)，能獲得滿意效果；WC=0.75～1.00時(shí)呈硬塑狀，屬于可利用的濕粘土，其中WC=0.90～1.00時(shí)只需稍加晾曬便可壓實(shí)；WC=0.75～0.90時(shí)需要晾曬時(shí)間較長，并需要摻入小劑量的結(jié)合料拌和后壓實(shí)；只有當(dāng)WC＞1.00時(shí)土呈半固體狀，屬于正常填料，直接可用重型機(jī)具碾壓密實(shí)。用上述觀點(diǎn)分析表1中的數(shù)據(jù)可知，樂溫高速公路(A9標(biāo)K28+986.1-K32+200段)路基的部分填料土屬于軟塑狀態(tài)，屬于需經(jīng)處理方可填筑路堤的填料。由于這種土的天然含水量大、粘性大，一般還含有膨脹性礦物，其親水性和持水性強(qiáng)，透水性差等特性，晾曬有困難且不易粉碎，施工難度大，粘粒含量越高的土，其膨脹性礦物的含量也越高，膨脹性越明顯，工程性質(zhì)越差。這種土風(fēng)干需要時(shí)間和場地，一旦風(fēng)干以后，它便成為硬塊，難于粉碎。而剛從取土坑取出的原狀土又由于天然含水量較大，都遠(yuǎn)超過二種壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(重型或輕型)的最佳范圍，顯然欲使此類填料在密實(shí)度上達(dá)到重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，不采取措施是不可能的，因?yàn)樵趬郝窓C(jī)的瞬時(shí)壓力作用下，土中多余的水分不可能立即被排出，因此碾壓的結(jié)果，土體只會(huì)出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。3 多種處理方法的原理分析及對比試驗(yàn) 3.1處理方法的原理分析土質(zhì)改良的一般方法為水泥改良，石灰改良，土壤固化劑改良，石灰改良又分為消石灰改良和生石灰改良，土壤固化劑價(jià)格昂貴使用較少，本項(xiàng)目僅對水泥，消石灰，生石灰三種材料進(jìn)行對比。3.1.1水泥改良土的基本原理 水泥加入土中并拌合后，水泥中的各個(gè)成分與土中的水分發(fā)生，強(qiáng)烈的水解和水化反應(yīng)，同時(shí)從溶液中分解出氫氧化鈣及其它水化物，Ca(OH)2 繼續(xù)與土發(fā)生各種反應(yīng)，其它水化物繼續(xù)硬化并在土中形成水泥石骨架，水泥在改良土中的作用，從工程觀點(diǎn)看主要有以下三點(diǎn)：①降低土的含水量：水泥與水反應(yīng)形成結(jié)晶水同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量有利于水的蒸發(fā);②改變土的塑性：3%的水泥劑量能在短時(shí)間內(nèi)降低土的塑指5%左右;③增加土的強(qiáng)度和穩(wěn)定。3.1.2石灰改良土的基本原理 石灰加入土中后，發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)反應(yīng)，主要有離孒交換反應(yīng)、Ca(OH)2的結(jié)晶反應(yīng)和碳酸化反應(yīng)以及火山灰反應(yīng)。這些反應(yīng)的結(jié)果使粘土顆粒絮凝，生成晶體氫氧化鈣、碳酸鈣和含水硅鋁酸鈣等膠結(jié)物。這些膠結(jié)物逐漸由凝膠狀態(tài)向晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)化，致使石灰土的剛度不斷增大，強(qiáng)度和水穩(wěn)性不斷提高。當(dāng)土中加入生石灰時(shí)其主CaO+H2O=Ca(OH)2+64058J Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O ,所以采用生石灰粉處理過濕土特別有利，因?yàn)樗芪盏乃直人嗪拖叶嗟枚啵送?，生石灰粉消解時(shí)放出的大量水化熱能促使較多的水分蒸發(fā)。3.2對比試驗(yàn)（見表2所示）表2 采用不同的改良劑不同的劑量對比土的含水量下降的速度、程度以及CBR的提高程度

從經(jīng)濟(jì)效益方面分析3%的水泥與6%的生石灰或消石灰的單價(jià)基本接近，但6%的生石灰能夠在短時(shí)間內(nèi)有效的降低土的含水量至最佳含水量的±2%范圍內(nèi)，而水泥和消石灰則沒有這種效果，同時(shí)生石灰對土的CBR提高的程度也較高, 所以通過以上室內(nèi)外試驗(yàn)最后確定采用生石灰作為過濕土的改良劑。4 生石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與處理技術(shù)4.1生石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)石灰應(yīng)采用Ⅲ級或以上級別的磨細(xì)的生石灰，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表3所示：表3 生石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

對進(jìn)場的同廠家，同品質(zhì)，同編號，同生產(chǎn)日期的石灰，以200t為一批，每批至少取樣一次按《公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ057-94）進(jìn)行試驗(yàn)。4.2處理技術(shù)4.2.1施工機(jī)械準(zhǔn)備 每作業(yè)段應(yīng)配備灑水車一輛,旋耕機(jī)四臺,重型鏵犁兩臺,穩(wěn)定土路拌機(jī)一臺,18T以上壓路機(jī)不少于兩臺,推土機(jī)一臺,平地機(jī)一臺,自卸車不少于20輛。4.2.2材料準(zhǔn)備 素土：在取土坑周圍開挖一條比設(shè)計(jì)取土深度深1m左右的水渠，用抽水機(jī)排除地下水，以降低土的天然含水量。石灰：石灰分批進(jìn)料，做到既不影響進(jìn)度，又不過多存放。4.2.3上土控制 依據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，按松鋪系數(shù)為1.2，壓實(shí)厚度20cm計(jì)算每車土（松方約4方）的攤鋪面積，選用體積基本相等的翻斗車運(yùn)料，將路基全幅打4m×4m方格網(wǎng)，每個(gè)方格堆放一車土。以便指揮人員控制上土的均勻性。在同一地方取土供料的路段內(nèi)，指揮人員由遠(yuǎn)到近按要求將土卸于制定的方格內(nèi)，指揮人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)格控制，避免上土不夠或過多。用推土機(jī)粗平，將土料均勻攤鋪在預(yù)定的平面上，表面平整，并按圖紙要求設(shè)置路拱橫坡，攤鋪過程中，人工將土中的雜質(zhì)撿除。試驗(yàn)人員檢測土的含水量，若含水量過于偏大，則應(yīng)用重型鏵犁和旋耕機(jī)翻拌晾曬以降低土的含水量。4.2.4石灰攤鋪控制 當(dāng)土質(zhì)含水量降至大于最佳含水量的11％～14％時(shí)用平地機(jī)平整后用壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍，使其表面平整。施工技術(shù)人員按6％的灰計(jì)量計(jì)算每袋石灰的攤鋪面積，在土層上畫好方格網(wǎng)，同時(shí)撒出石灰的攤鋪邊線，將石灰卸在指定的位置。人工將石灰均勻攤開，攤鋪后應(yīng)表面沒有空白位置，用鋼尺檢測石灰的松鋪厚度。根據(jù)石灰的松密度，核算石灰用量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，若石灰厚度小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)則補(bǔ)撒石灰以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4.2.5石灰土拌和 采用路拌機(jī)進(jìn)行二次拌和，拌和深度為整層厚度（24cm），要求專人跟隨拌和機(jī)，隨時(shí)挖坑檢查拌和深度及均勻性，并配合機(jī)械操作人員調(diào)整拌和深度。在拌和過程中，及時(shí)檢查含水量。含水量合適時(shí)（大于最佳含水量2％～3％）用壓路機(jī)緊跟拌和機(jī)進(jìn)行封面以防止水分蒸發(fā)，如含水量較小，用灑水車補(bǔ)充灑水，使混合料含水量稍大于最佳含水量，水車起灑處和調(diào)頭處應(yīng)超過拌和路段2m以上，灑水車不要在正在進(jìn)行拌和或當(dāng)天計(jì)劃拌和的路段上調(diào)頭和停留，以防局部水量過大，拌和機(jī)應(yīng)緊跟水車進(jìn)行拌和。如含水量過大應(yīng)進(jìn)行翻拌晾曬。注意拌和時(shí)拌和機(jī)行走速度不宜太快，要求拌和色澤均勻一致、無灰條，土粒粉碎粒徑不大于15mm，必要時(shí)進(jìn)行三次拌和。拌和完畢及時(shí)檢測灰劑量，如灰劑量小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則必須補(bǔ)撒水泥，并且路拌機(jī)進(jìn)行拌和。拌和好的混合料要及時(shí)進(jìn)行碾壓，不得超過6h。4.2.6碾壓 先用壓路機(jī)穩(wěn)壓1遍，一方面是封面以防止表面水分蒸發(fā)，另一方面是灰土碾壓基本密實(shí)，消除了在平整時(shí)平地機(jī)輪跡造成的不均勻密實(shí)和虛標(biāo)高。然后平地機(jī)進(jìn)行初步整平和整形，平地機(jī)由兩側(cè)向路基中心刮平，做出明顯的路拱橫坡度略大于2％。在整形過程中，嚴(yán)禁任何車輛通行。用壓路機(jī)強(qiáng)振碾壓3遍，每次重疊1/3輪寬，壓路機(jī)碾壓速度控制在1.5km/h～1.7km/h內(nèi)。

碾壓過程中，土的表面應(yīng)保持濕潤，如表面水分蒸發(fā)較快，應(yīng)及時(shí)灑少量水。碾壓遵循由路邊向路中、先輕后重、低速行駛的原則。4.2.7接縫 橫向施工縫采用與表面垂直的平接縫處理。5 結(jié) 論實(shí)踐表明，經(jīng)生石灰處治的過濕土，其膨脹量和膨脹力都能得到有效的控制，其脹縮對干濕循環(huán)已不敏感，有較好的穩(wěn)定性，強(qiáng)度也有顯著提高，即使用低劑量石灰處理，也能滿足路基強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求。尤其重要的是，該種土采用石灰處理后，其壓實(shí)含水量可高于最佳含水量4％～5％，即使碾壓時(shí)含水量高達(dá)20％以上，石灰土仍能很好地壓實(shí)，不會(huì)出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，壓實(shí)度也較易達(dá)到重型標(biāo)準(zhǔn)。研究還指出，應(yīng)在可壓實(shí)的情況下盡可能提高壓實(shí)含水量，這對路基的穩(wěn)定性有利。樂溫高速公路的實(shí)踐表明，過濕土摻灰后的壓實(shí)含水量約在23%～25%，一般認(rèn)為只要＜24%，均可壓實(shí)到95%的重型標(biāo)準(zhǔn)密實(shí)度，同時(shí)過濕土填料經(jīng)摻灰處理后，使土的液限減小，塑限增加，塑指降低。如當(dāng)素土的塑性指數(shù)為24時(shí)，摻入6%、5%、4%、3%的石灰后塑性指數(shù)大致可降低為14.8、15.6、17.5、18.3，土質(zhì)團(tuán)粒化，土塊易于粉碎，小于0.075mm粘粒成分減少，降低了收縮性和膨脹性，提高了土的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，縮短了壓實(shí)時(shí)間，加快了施工進(jìn)度，有效的解決了用過濕土填筑路基中質(zhì)量與工期的矛盾，還可以消除日后使用中水穩(wěn)定性不足的后患，保證了填土路基的壓實(shí)度和工期，提高了路基的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。經(jīng)生石灰處理后的過濕土路基經(jīng)檢測壓實(shí)度、彎沉等技術(shù)指標(biāo)符合規(guī)范要求。生石灰處理過濕土優(yōu)點(diǎn)是材料充足，治理方案簡單，施工方便，造價(jià)不高，并能達(dá)到預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)：[1]沙慶林.高等級公路半剛性基層瀝青路面[M].北京：人民交通出版社，1998年9月. P719～P878