貴州高速公路紅粘土路基填筑施工與改良方法研究

(重慶市交通工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司 重慶 400000)

貴州高速公路紅粘土路基填筑施工與改良方法研究

楊華中

(重慶市交通工程監(jiān)理咨詢有限責(zé)任公司 重慶 400000)

針對紅粘土液限高，隨含水量的增加壓實(shí)強(qiáng)度顯著降低的特性，嚴(yán)格控制填筑土層厚度、最佳含水量及選擇合理碾壓機(jī)具，優(yōu)化碾壓遍數(shù)直接進(jìn)行路基填筑，能達(dá)到路基壓實(shí)強(qiáng)度的要求; 通過對紅粘土摻入合理級配的碎石進(jìn)行改良施工，抑制紅粘土路基遇水變形大、土體強(qiáng)度大幅降低等病害，能保證紅粘土路基的填筑質(zhì)量。紅粘土路基填筑與改良措施可為今后的紅粘土路基處治提供借鑒，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

紅粘土；路基填筑；碎石改良；包邊處理

貴州省某高速公路項(xiàng)目地處貴州省南部，沿線多紅粘土，是本項(xiàng)目的一大特色。紅粘土的顯著特點(diǎn)就是液限較高，一般都在60%以上，按照路基施工規(guī)范的規(guī)定，是不適合于做路基填料的。但由于紅粘土數(shù)量太大，又因造價原因，不可能全部換填或改良，因此，該項(xiàng)目的紅粘土直接填筑及在96區(qū)進(jìn)行部分改良，也就成為了一種必然。本文就紅粘土的特點(diǎn)、紅粘土施工及碎石土改良提出個人淺見。

1 紅粘土的特點(diǎn)

紅粘土在物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)、礦物成分與工程力學(xué)特性等多方面與膨脹土有相似之處，主要是由于第四紀(jì)季風(fēng)環(huán)流形成以來，在熱帶—亞熱帶高溫濕條件下經(jīng)歷了復(fù)雜的紅土化過程而形成的，具有較高的粘粒含量、天然含水量、孔隙比與液塑限，卻具有明顯優(yōu)于膨脹土的力學(xué)特性。

2 紅粘土特殊性質(zhì)

（1）厚度變化很大，而且因?yàn)榘l(fā)育較多的網(wǎng)狀裂隙，破壞了土體結(jié)構(gòu)的完整性，促使地下水在土層中活動，降低了土體強(qiáng)度，一般愈往深處土體愈益變軟，因此紅粘土的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度在水平方向和垂直方向都有很大的不均勻性。

（2）通常它有較強(qiáng)的脹縮性，因此造成不同程度的脹縮災(zāi)害。有的地區(qū)紅粘土浸水膨脹后的體積比在天然含水量狀態(tài)下的體積增加15%，膨脹力可達(dá)0.18× 106Pa。紅粘土表層常含有機(jī)質(zhì)，下部逐漸過渡到基巖，二者接觸面常成為軟弱結(jié)構(gòu)面。特別是在地勢低洼處常有地下水集聚，使紅粘土呈軟塑和流塑狀態(tài)，強(qiáng)度降低，壓縮性增大，除了對地基不利外，若處于斜坡 L 則常沿接觸面發(fā)生滑動。紅粘土的危害主要表現(xiàn)為邊坡失穩(wěn)﹑地基不均勻變形、道路開裂等。

3 紅粘土的施工

規(guī)范中，對紅粘土的使用有著明確標(biāo)準(zhǔn)。但由于紅粘土的施工與普通的素土施工有較明顯的差異，除按正常的施工規(guī)范所要求的一般作法外，還應(yīng)著重注意以下幾點(diǎn)：

首先，紅粘土的液限較高，土團(tuán)不易粉碎，含水量不易均勻散失，因此在晾曬時，應(yīng)多次翻曬才能達(dá)到效果。其次，一般素土應(yīng)在最佳含水量 ±2%時碾壓為佳，但紅粘土則很難達(dá)到這種含水量控制效果。從實(shí)際情況看，在最佳含水量以上5%時碾壓效果反而會更好。

碾壓機(jī)具的選擇上，采用羊角碾為最佳選擇，其次膠輪壓路機(jī)對紅粘土的壓實(shí)效果也不錯。普通的振動壓路機(jī)的效果反而是較差的，其壓實(shí)效率只能達(dá)到前兩者的 50% 左右。由于紅粘土具有一定的弱膨脹性，并在雨水浸潤后，其強(qiáng)度有明顯減小，因此，及時碾壓，不使其被雨水侵蝕，就顯得更加重要。

在碾壓后，應(yīng)及時對碾壓層進(jìn)行封閉，以避免長時間曝曬，引發(fā)土體裂縫的出現(xiàn)。如在路面下用兩布一膜復(fù)合土工布覆蓋，而后在其上及時鋪設(shè)一層10cm厚的中細(xì)砂保護(hù)層，平整碾壓，并形成 4%的排水橫坡再填筑上部基床材料，達(dá)到保溫隔離和防止表面開裂的目的。

4 紅粘土的改良

紅粘土的改良方法一般有置換改良、碎石土改良、石灰土改良等。

4.1置換改良法

路塹地段的紅粘土路基，一般位于紅粘土土坡、丘的下部，含水量往往超過了最佳含水量，因此很難達(dá)到95%的壓實(shí)度。當(dāng)施工期間的氣候條件不利時，可采用墊層換填處理，即將路基基底超挖不小于30cm的厚度，改用其他好粘土、砂土、灰土、粉煤灰等材料鋪填碾壓密實(shí)后形成置換墊層，并做好防水處理，然后再在其上進(jìn)行路面工程施工。

4.2石灰土良法

在實(shí)際操作中，用石灰進(jìn)行改良應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況靈活采用，才能達(dá)到應(yīng)有效果。對于較分散的土體，可直接摻加生石灰粉或消石灰水進(jìn)行充分拌合，使其均勻。對于土塊較多，含水量較高的土體，最好將紅粘土在路基填筑面上分做若干土堆，堆頂留成火山口狀凹型，將經(jīng)過計算的生石灰塊放置其內(nèi)，并加適量水，然后用土封口，令其在土體中消解。消解時產(chǎn)生的高熱將大量消耗土體中原有水分，從而達(dá)到降低土體含水量的作用，使其盡快達(dá)到易于分解的狀態(tài)。為達(dá)到更好的效果，可在其消解過程中，增加幾次翻拌過程。

4.3碎石土改良法

碎石土改良，是該項(xiàng)目對96區(qū)路床所采用的方法，通過實(shí)踐，得出以下體會:所用碎石應(yīng)采用大顆粒單級配碎石，1－3、2－4碎石均可，也可兩者混合使用，但不得采用連續(xù)級配碎石。因連續(xù)級配中的碎石很難與紅粘土土體充分拌合均勻，反倒對路床的均勻變形產(chǎn)生不利影響。所用碎石比例最好大于60%(體積比)，才能達(dá)到改良效果，尤其對于強(qiáng)度有較高要求的路床部分而言，更是如此。

土體應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牧罆窈?，再與碎石進(jìn)行摻拌，才能達(dá)到效果，否則，即使碎石含量較高，其耐久性也必然大打折扣。碎石土的覆蓋十分重要，不能認(rèn)為已進(jìn)行了改良，就可以高枕無憂。竟紅粘土的液限很高，且大都具有一定的膨脹性，如任由水體進(jìn)入，其強(qiáng)度會大幅降低，影響路基穩(wěn)定。因此，路基頂面最好采用加石灰的處理方式，封住降水的滲入。或者在進(jìn)行完路床部分施工后，立即進(jìn)行底基層施工，以保證其路用效果。

5 紅粘土路基的包邊

水是公路工程最大的危害，對紅粘土路基更是如此。所以，包邊材料應(yīng)為透水性較小的低液限粘土、石灰土等，CBR 應(yīng)符合規(guī)定。嚴(yán)禁用粉土、砂土等低塑性土包邊。包邊土厚1.5m左右，夯實(shí)后防止坡面開裂及地表水的滲入。

分層填筑時，先攤鋪包邊土，后攤鋪紅粘土。碾壓前，應(yīng)控制兩種填料的各自含水量，使兩種填料在同一壓實(shí)工藝下能達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。包邊土的壓實(shí)度應(yīng)符合的規(guī)定。對于高路堤也可采用土工格柵加固邊坡，約束紅粘土的側(cè)向膨脹。將土工格柵分層攤鋪，與過濕的紅粘土層一道填筑壓實(shí)。土工格柵沿橫斷面的鋪設(shè)寬度應(yīng)不小于2m，鋪網(wǎng)垂直間距為兩層填土填筑壓實(shí)厚度，土工格柵應(yīng)反包坡面，用U形釘固定，并種植草皮。良好的草皮覆蓋，能有效地抑制坡面開裂。

6 結(jié)論

依據(jù)紅粘土液限高，隨含水量的增加壓實(shí)強(qiáng)度顯著降低的特性，在路基94區(qū)以下嚴(yán)格控制填筑土層厚度、最佳含水量及選擇合理碾壓機(jī)具，優(yōu)化碾壓遍數(shù)直接進(jìn)行路基填筑，能達(dá)到路基壓實(shí)強(qiáng)度的要求，在 96 區(qū)通過對紅粘土摻入合理級配的碎石進(jìn)行改良，及對紅粘土路基的包邊處理控制水對路基的侵潤，抑制紅粘土路基遇水變形大、土體強(qiáng)度大幅降低等病害，能保證紅粘土路基的填筑質(zhì)量。

［1］羅 斌,趙 雄.碎石改良高液限紅粘土的實(shí)驗(yàn)研究［J］.公路工程,2009,(2) ,131－134．

［2］胡 冰,萬 智.潮濕地區(qū)粉砂土路基填筑技術(shù)研究［J］.公路工程,2009，(3),127－131.

TU75

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1007-6344（2017）06-0234-01