高嶺地區(qū)紅黏土特殊路基處理的應(yīng)用研究
——基于某高速公路項目工程管理實踐

官從釧，謝德軍

中交（昆明）建設(shè)有限公司，云南 昆明 650051

1 工程概況

文馬高速公路3標(biāo)工程地處云南省文州市，起止位置分別為馬關(guān)縣坡腳鎮(zhèn)、馬關(guān)縣城西側(cè)南山，起止樁號為K19+529.762～K30+748.794，長11.219km。根據(jù)工程規(guī)劃和設(shè)計，該高速公路為雙向四車道，設(shè)計速度為100km/h。項目橋隧、路基部分分布相對集中，前半段為橋隧部分，后半段為路基部分，對于路基施工組織相對便利。項目挖方為112萬m3，填方115萬m3，挖填基本平衡，路線通過區(qū)段寒武系（∈）地層分布范圍較廣，是一套海相沉積，所揭露的地層主要有寒武系中統(tǒng)龍哈組（∈2l）及寒武系上統(tǒng)博菜田組（∈3b）、唐家壩組（∈3t）、歇場組（∈3X）、巖層，寒武系地層主要分布在K21+570～K31+200，填料均為紅黏土。

項目沿線砂石料匱乏，環(huán)保形勢日趨嚴(yán)峻，砂石料場正逐步關(guān)停，結(jié)合項目經(jīng)濟(jì)效益分析，為加強(qiáng)工程質(zhì)量，該項目選取石灰改良法對填料進(jìn)行改良。項目立足“預(yù)防為主，先試點”的原則，在項目服務(wù)區(qū)段落選取路基作為試驗段，通過試驗確定試驗段填料壓實度達(dá)到＞93%時所適宜的摻灰率、填料含水率、機(jī)械設(shè)備以及施工人員安排等參數(shù)。

2 材料

取料位置位于主線右幅K29+300距離主線200m處，工地試驗室與駐地監(jiān)理試驗室聯(lián)合對填料進(jìn)行現(xiàn)場取樣，嚴(yán)格遵循試驗規(guī)范，分別開展紅黏土試驗和摻3%石灰后的紅黏土試驗，掌握紅黏土土顆粒、液限、塑限以及塑性指數(shù)，檢測紅黏土最大干密度、最佳含水率等參數(shù)。經(jīng)試驗確定，紅黏土以及摻3%石灰后紅黏土相關(guān)指標(biāo)都符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，均可應(yīng)用于路基填筑作業(yè)中。具體的分析數(shù)據(jù)及結(jié)果如表1、表2所示。由表1、表2可知，試驗室已完成取樣標(biāo)準(zhǔn)試驗成果，下層路基碾壓已完成并檢測合格。

表1 紅黏土試驗結(jié)果

表2 摻3%石灰后紅黏土試驗結(jié)果

3 修筑排水系統(tǒng)

在正式開始路基處治作業(yè)前，應(yīng)該做好排水設(shè)計和修筑排水系統(tǒng)，在該高速公路試驗段兩側(cè)紅線范圍開挖臨時排水溝，并要保證排水溝有一定深度，便于邊溝、排水溝以及截水溝等水溝積水的排出，同時開挖橫縱臨時排水溝，連接貫通橫縱排水溝[1]。

4 摻3%石灰改良土土方填筑

4.1 路基填筑施工

為了提高路基填筑效率，保證填筑質(zhì)量，路基填筑施工應(yīng)嚴(yán)格遵循施工規(guī)范，按照“三階段、四區(qū)段、八流程”施工原則。其中，“三階段”分別為填筑施工準(zhǔn)備階段、正式施工以及驗收整修階段；“四區(qū)段”是將路基作業(yè)面分為四個部分，即填筑區(qū)、平整區(qū)、壓實區(qū)、驗收區(qū)；“八流程”是指八個主要的施工流程，按照先后順序依次為前期準(zhǔn)備階段、路基基底平整處理、填筑施工、攤鋪找平、壓實、驗收、整修、養(yǎng)護(hù)。該高速公路摻3%石灰改良土土方填筑施工松鋪厚度≤28cm，分層開展填筑作業(yè)，且壓實厚度≤23cm。

4.2 石灰消解

（1）備灰。選擇一塊清潔空曠的場地，鋪墊厚度適當(dāng)?shù)乃槭賹⒉少徍玫氖掖娣旁趫龅厣?，澆水消解，整個消解過程控制在7～10d左右。（2）過篩。采用篩孔為1cm過篩，將消解完成的石灰過篩處理，避免石灰產(chǎn)生揚(yáng)塵和成團(tuán)問題。

4.3 鋪土

（1）按照復(fù)核確定的松鋪系數(shù)實施鋪土，并且要根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況計量布土量。（2）按照方格網(wǎng)的方式確定用土數(shù)量和土方卸載位置，確保每臺自卸車的土方都能夠卸載在確定方格位置。（3）初平并靜壓，使厚度基本一致，然后畫方格，每個方格按計算的石灰量卸料，然后用平地機(jī)刮平，使厚度基本一致。

4.4 拌和與灑水

（1）綜合使用多種拌和方式，充分發(fā)揮專用穩(wěn)定土拌和機(jī)拌的作用，確保填筑原料被徹底拌制，并且拌和到下層頂面5～10mm位置。同時，安排專門的工作人員跟進(jìn)檢查拌和作業(yè)，以10m為單位開展開挖檢查，判斷有無出現(xiàn)素土夾層現(xiàn)象，并將觀察檢測到的情況反饋給操作手，全過程動態(tài)化跟進(jìn)拌和作業(yè)，消除漏拌現(xiàn)象。（2）拌和至構(gòu)造物臺背位置時，操作手才采取橫向拌和的方式，以防出現(xiàn)拌和深度不夠而出現(xiàn)素土夾層的現(xiàn)象。同時，在拌和時，應(yīng)對土層含水量進(jìn)行檢測，保持土層含水量比最佳含水量超出1%～2%。在灑水過程中，應(yīng)均勻灑水，避免灑水速度過快、過慢以及出現(xiàn)在某一個位置停留的情況。（3）完成拌和作業(yè)后，應(yīng)驗收拌和與灑水作業(yè)質(zhì)量，檢查土層色澤是否一致，含水量是否符合設(shè)計要求，最后測量路基施工各個控制點的高程。

4.5 拌和完成

拌和完成后，抽取灰劑量，共抽取10個試樣檢測結(jié)果，即 3.2%、3.4%、3.5%、3.2%、3.1%、3.6%、3.3%、3.2%、3.1%、3.4%?；覄┝繖z測結(jié)果為3.1%～3.6%，灰劑量檢測結(jié)果平均值為3.28%，石灰劑量檢測結(jié)果滿足設(shè)計要求。試驗結(jié)果表明，拌和均勻，效果滿足要求。

4.6 碾壓

（1）實施路基找平修正后，確定摻入3%適合改良土符合高速公路施工實際，拌和量與含水量均符合設(shè)計要求。接著開展路基碾壓作業(yè)，采用振動壓路機(jī)，初壓采用靜壓，后壓遵循“先兩邊后中間、由低至高、由慢至快、由靜至振”的碾壓原則。（2）碾壓按照擬定的碾壓次數(shù)進(jìn)行，強(qiáng)振自第5遍后開始進(jìn)行試驗檢測，當(dāng)壓路機(jī)靜壓1遍、振壓3遍后，立即進(jìn)行第一次壓實度和標(biāo)高檢測，接著每壓實一遍就檢測一次。其程序為靜壓→弱振→補(bǔ)料→再振壓→終壓→靜壓[2]。（3）壓路機(jī)碾壓速度控制在2～4km/h?？v向碾壓搭接寬度度不小于相鄰兩次的輪道重合輪寬的1/3，為保證路肩壓實度，邊緣處多碾壓1遍。路基填筑應(yīng)嚴(yán)格分層填土、分層壓實，控制好壓實度，在檢測符合要求后才能填筑下一層。

5 壓實度檢測

摻灰土路基試驗段壓實度檢測以灌砂法為主，在碾壓5遍時開始進(jìn)行壓實度檢測，由工地試驗室自檢，然后駐地辦試驗室在工地抽檢，采集數(shù)據(jù)。以后每碾壓一遍進(jìn)行一次壓實度檢測，直至壓實度達(dá)到規(guī)范要求（≥93%），記錄每一遍壓實度檢測結(jié)果。

完成第5遍碾壓作業(yè)后，開展摻灰改良土路基壓實度試驗，安排測量人員檢查路基各個控制點高程和壓實度。

根據(jù)松鋪系數(shù)和厚度可以確定路基路面的壓實度指標(biāo)，計算出碾壓作業(yè)的遍數(shù)和填料的含水量。壓實度的檢測需要測量人員根據(jù)壓路機(jī)的各項參數(shù)設(shè)置和碾壓遍數(shù)測量高程變化，計算出壓實系統(tǒng)，同時為了控制檢測誤差，檢測試驗段的壓實度，試驗段檢測點的設(shè)置數(shù)量為正常施工段的2倍，具體為1000m2路基壓實面設(shè)置4個檢測點，若壓實面＜1000m2，也要設(shè)置4個檢測點[3]。

該試驗段成果是今后用于指導(dǎo)路基施工控制的重要依據(jù)。由試驗結(jié)果可知，試驗段施工過程中，松鋪厚度控制在28cm以下，壓實厚度都在23cm以下，并且數(shù)據(jù)差距不大，由此可知填料在摻灰改良后的各方面指標(biāo)的穩(wěn)定性極好。

6 結(jié)束語

綜上所述，因為紅黏土液限高，其壓實強(qiáng)度隨著含水量的增加而降低，所以路基94區(qū)要達(dá)到路基壓實強(qiáng)度的要求，就必須嚴(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，并在路基填筑前優(yōu)化碾壓遍數(shù)。在節(jié)能環(huán)保方面，采用摻灰改良紅黏土能避免大量砂石料開采，適應(yīng)了國家“四節(jié)一環(huán)保”要求。在成本控制方面，常規(guī)項目的摻灰量為4%～5%，該項目通過優(yōu)化松鋪系數(shù)、壓實遍數(shù)等工藝，大幅度降低石灰用量；相比摻入碎石改良法，其項目成本顯著降低，效益更優(yōu)。