淺談熱帶季風(fēng)氣候地區(qū)含礫高液限土施工技術(shù)

張嘉龍

（上海建工集團股份有限公司海外事業(yè)部 上海 200032）

1 概述

柬埔寨位于中南半島，屬熱帶季風(fēng)氣候，全年分旱、雨兩季，旱季為每年11月至次年4月；雨季為每年的5月至11月。柬埔寨214號公路位于柬埔寨北部，沿線高液限土的分布范圍很廣，土體大都呈紅褐色，個別路段高液限土的液限達64、塑限達37、塑性指數(shù)達27、脹縮性明顯。在旱季干燥環(huán)境中強度很高，雨季遇水則迅速軟化，線性膨脹率隨即上升，強度急劇降低，水穩(wěn)定性極差。

國內(nèi)對高液限土工程特性的研究較多，但是國別的高液限土在物理和力學(xué)性質(zhì)方面有很大差別，表現(xiàn)出不同的工程性質(zhì)，具有很強的區(qū)域性特點。因此，在利用高液限土施工柬埔寨214號公路路基時，根據(jù)現(xiàn)場試驗研究數(shù)據(jù)，進行了具體分析和研究，總結(jié)了有效的施工處治措施。

2 高液限土作路基填料的問題

由于特殊的工程性質(zhì)，再加上柬埔寨的氣候特點，在高液限土作填料的路基施工過程中，極易出現(xiàn)以下方面的問題：

（1）旱季施工時，高液限土干燥，強度大，不易壓實，且表層易起灰。

（2）干縮性大，太陽爆曬易造成表面開裂（前期試驗路段裂縫寬最大超過1cm），降低了路基整體強度。

（3）灑水不均勻形成的積水或濕度過大處易出現(xiàn)明顯車轍、“彈簧”。

（4）如施工處治不當(dāng)，碾壓成型的路基將處于非穩(wěn)定狀態(tài)，路基土體遇水后將發(fā)生膨脹，強度將會降低，在行車荷載和路面結(jié)構(gòu)、路基自重的多重作用下，路基很可能產(chǎn)生不均勻沉降等病害，造成路面結(jié)構(gòu)層開裂。

（5）雨季遇水后失穩(wěn)，造成路基沉降、邊坡失穩(wěn)等病害。

鑒于上述問題，對于高液限土，工程上通常作法是棄方換填和摻料改良。但由于214號公路路基填方工程量大，遠運路基填料不經(jīng)濟，再加上柬埔寨土地私有，大規(guī)模征用土地困難且不環(huán)保；另外，柬埔寨工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，缺乏合適的摻料（石灰、水泥等），棄方換填和摻料改良的方法是不經(jīng)濟和不現(xiàn)實的。

因此，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，如何結(jié)合試驗數(shù)據(jù)和理論研究，并對現(xiàn)場施工進行精心施工控制，避免高液限土作路基填料出現(xiàn)以上問題成為214號公路路基施工過程控制的關(guān)鍵。

3 基本參數(shù)現(xiàn)場試驗與研究

3.1 分析含礫高液限土的基本性能

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，對沿線9個初選取土場的土質(zhì)進行了取樣試驗，根據(jù)試驗室測得的各項物理指標(biāo)，均為高液限黏土，但部分土場含有不同粒徑和含量的砂礫。由于含砂礫的高液限土強度相對較高，因此根據(jù)粘粒含量和是否含礫，進一步對土源進行了分類篩選。對粒徑小于0.074mm的粘粒含量大于等于70%、液限（WL）大于60%的高液限土，禁止使用作為路基填料；對土體中粒徑小于0.074mm的粘粒含量小于70%且砂礫含量較高的土場優(yōu)先選用，由此選出K7+800左側(cè)、K12+500右側(cè)、K24+000右側(cè)2km、K36+300右側(cè)共4處含礫高液限土，作為重點研究的填料，其物理特性見表1。

表1 含礫高液限土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)

3.2 含礫高液限土的工程性質(zhì)分析

對初步篩選出的四個取土場的土樣采用濕土法進行重型擊實試驗，得出其含水量、稠度、干密度、CBR、飽和度等各項指標(biāo)之間的關(guān)系，具體以K12+500右側(cè)取土場的土樣為例，見表2。

表2 K12+500含礫高液限土的工程特性分析

上述試驗結(jié)果表明：

（1）214號路K12+500取土場高液限土的最佳含水量在21%～25%之間，在此范圍內(nèi)采用重型擊實能達到較高的干密度；

（2）土體的含水量與飽和度及最大干密度存在密切的關(guān)系。含水量增加，飽和度相應(yīng)增加，干密度在達到最佳含水干密度后含水量增加相應(yīng)減小。而飽和度高，水穩(wěn)性就好，有利于路基的長期穩(wěn)定；

（3）土的稠度控制在1.00～1.15之間難度很大，控制在1.15～1.3之間相對容易，此時適合濕土法重型壓實。

4 現(xiàn)場施工實踐

在總結(jié)室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場的施工條件，通過調(diào)整含水量、壓路機噸位、碾壓遍數(shù)、松鋪厚度等指標(biāo)，以及尋求合適的碾壓順序、碾壓速度、接縫處理方法等，確定最佳施工工藝；根據(jù)施工機械相匹配的原則，檢驗各類施工機械工效，確定經(jīng)濟合理的施工機械種類、數(shù)量及相互配合協(xié)作的方式。

4.1 技術(shù)措施

4.1.1 原地面處理

在地勢較低、易受雨水浸泡的地段，首先調(diào)查雨季水位情況，對積水較大地段，遠運透水性好的砂礫土先填筑一層；在挖方段，須采取超挖換填處理措施，達到封閉、包芯的效果。

4.1.2 土的填筑壓實

高液限土的土體結(jié)構(gòu)具有顯著的各向異性，碾壓過程必須破壞其原有土體結(jié)構(gòu)，保證碾壓充分到位，以提高碾壓的均勻性。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，采用重型羊足碾壓路機與大噸位鋼輪振動壓路機相互配合進行碾壓，是有效的碾壓方式，不僅可提高壓實效果，還減少和避免出現(xiàn)彈簧現(xiàn)象。

同時盡可能采用薄層壓實，以利于灑水翻拌均勻和碾壓密實。當(dāng)稠度在1.00～1.15時，控制松鋪厚度在15～20cm；當(dāng)稠度在1.15～1.3時，可適當(dāng)增加厚度，控制在20～25cm，但不得超過25cm。

填筑施工過程中，應(yīng)根據(jù)天氣情況，注意填料壓實表面按設(shè)計保持3%的排水橫坡。

4.2 現(xiàn)場施工質(zhì)量管理措施

4.2.1 施工機械的最佳組合控制

確保填料的挖運、翻松、灑水、碾壓等工序連續(xù)順暢，做到碾壓成型一層，檢測一層。按水源及取土場遠近，要求每個施工段上應(yīng)配備2臺灑水車、1臺平地機、1臺羊足碾壓路機、2臺鋼輪振動壓路機（靜載18t）、1臺推土機、2臺挖掘機、6臺土方車。

4.2.2 悶料時間及填料覆蓋控制

根據(jù)柬埔寨當(dāng)?shù)貧夂虻奶攸c，在旱季，高液限土干燥、含水量極低，需要灑水、悶料、養(yǎng)生，調(diào)整到最佳含水狀態(tài)下碾壓施工。因此，要求路基施工的各道工序必須銜接緊密，連續(xù)作業(yè)，分段完成。運輸?shù)綀龅奶盍喜灰碎L時間堆放，稠度符合要求后應(yīng)及時碾壓?，F(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)及當(dāng)?shù)亟煌ň址从城闆r表明：路基碾壓完成，路基表面爆曬在超過4h后，已開始有細小裂紋；爆曬時間大于6h后，路基表面裂縫將延長，裂縫寬度變大，對成型路基的強度及整體穩(wěn)定性有不利影響。經(jīng)摸索總結(jié)出適合的做法是：每天上午上土，下午松鋪、灑水。灑水時，先用平地機斜面分層翻松土層，灑水車緊跟其后灑水，不斷能確保灑水均勻，而且能在太陽暴曬下減少水分蒸發(fā)，2-3h后碾壓，在第二天早上6：00-8：00及時檢測壓實度等指標(biāo)進行驗收。對松鋪后當(dāng)天來不及碾壓的，可適當(dāng)增加灑水量，悶料養(yǎng)生一個晚上，在第二天早上碾壓、檢測、驗收，合格后及時上土覆蓋，以減少下層壓實土的水分蒸發(fā)和防止壓實層被曬裂。

4.2.3 碾壓控制

碾壓按先靜后振、先內(nèi)后外、先邊后中的原則，以先悶料、先翻曬、先碾壓的順序進行，初壓采用輪胎壓路機快速靜壓，速度控制在4～6km/h，復(fù)壓先采用羊足碾振動碾壓3～4遍，再采用輪胎壓路機振動碾壓3到4遍，復(fù)壓速度控制在2～3km/h。振動碾壓時，先用低頻強振碾壓，再用高頻弱振碾壓，振動頻率控制在20～40Hz，振幅控制在0.7～1.8mm，最后用輪胎壓路機慢速靜壓一遍收面。

4.2.4 檢測控制

路基質(zhì)量檢測以壓實度控制為主、飽和度控制為輔。檢測頻率按規(guī)范執(zhí)行?，F(xiàn)場稠度控制在1.15～1.30之間，檢測壓實度≥92%、且飽和度≥80%即認(rèn)為合格。

4.3 試驗段總結(jié)

根據(jù)試驗路段的實際施工控制結(jié)果，具體總結(jié)如下：

（1）對含礫高液限土，其粒徑＞0.074的土顆粒含量在30%以上時，在最佳的含水量狀態(tài)下，嚴(yán)格控制碾壓效果，是能夠達到路基施工規(guī)范要求的。

（2）在施工中，嚴(yán)格分層、薄層壓實是關(guān)鍵，而要提高壓實效果，采用羊足碾配合輪胎振動壓路機是最好的選擇。

（3）含水量的控制比壓路機噸位的選擇更重要。在含水量小于15%時，強度很高，但浸水后CBR值＜3，因此，在此含水量范圍填筑路基可暫時提高路基壓實度，但卻不利于路基的長期穩(wěn)定。

5 結(jié)語

使用含礫高液限土作為路基填料，必須通過嚴(yán)格施工工藝控制，對含水量和壓實度進行精確控制；同時對現(xiàn)場施工全過程進行監(jiān)督和控制，施工質(zhì)量才能達到試驗段效果要求。

柬埔寨214號公路路基采用了含礫高液限土作為路基填料，在路基施工完畢后，上面覆蓋了20cm的礫石土并隨即開放交通。經(jīng)過一個雨季后，路面沒有出現(xiàn)明顯車轍或“彈簧”現(xiàn)象，也沒有發(fā)現(xiàn)明顯不均勻沉降和橫向位移，施工效果良好。