一種處理城市道路路基土高含水率的措施

張明星

(中鐵第五勘察設(shè)計院集團(tuán)有限公司鄭州分院，河南 鄭州 450003)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，國內(nèi)大多數(shù)城市對于公共基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃建設(shè)日益超前，城市道路工程作為市政部分重要的基礎(chǔ)設(shè)施需要優(yōu)先發(fā)展，本項目所在地為山東南部城市，地下水位較高，地表水排泄緩慢，為保障某道路工程順利完工，考慮在雨季后加快施工，故此須進(jìn)行一系列的路床處理措施。

1 項目情況

本項目地質(zhì)勘查在2021年3月雨水干枯季節(jié)完成，測得地下靜止水位在自然地面下平均3.1 m左右，地下水位偏高，土層以粉砂及黏土為主，路基試驗(yàn)段實(shí)施區(qū)域位于地面下1.0～2.5 m處粉土及黏土層，原狀土含水量23.6%～33.2%，地基土的干濕類型為過濕。地勘報告建議應(yīng)先行土層晾曬，達(dá)到或接近最佳含水率時，再行碾壓。原設(shè)計路床處理方案采用40 cm厚5%的水泥土換填，由于原狀土含水率較高，采用原方案已不可行。路基土干濕類型判別結(jié)果如表1所示。

表1 路基土干濕類型判別結(jié)果

通過以上數(shù)據(jù)可看出，施工現(xiàn)場土質(zhì)較濕，未達(dá)到干燥或中濕的狀態(tài)，原狀土無法滿足路床壓實(shí)度要求，須進(jìn)行翻挖晾曬及路床處理。

項目實(shí)際施工季節(jié)為2021年10月，正處于雨季后，由于施工場地地下水位過高，地表雨水不能及時下滲，地表水淤積在原狀土里，導(dǎo)致原狀土黏土層含水量較高，土質(zhì)十分綿軟，如此時施工會引起施工機(jī)械下陷，路基極易形成“彈簧土”狀態(tài)，故而無法直接按一般程序施工?？紤]到現(xiàn)場地下水位較高，在地面下3.1～4 m，路床開挖后已無法采用壓路機(jī)直接分層壓實(shí)，故此計劃采用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行整體壓實(shí)處理。

2 實(shí)施方案

由于項目工期較為緊張，常規(guī)的翻挖晾曬、排除地表土滯水方案已無法滿足施工進(jìn)度，因此計劃采用80 cm原土翻拌(10%生石灰翻拌+頂部20 cm 3%熟石灰補(bǔ)強(qiáng))，即在路床80 cm厚的原狀土摻加10%的生石灰翻拌(代替原水泥土路基方案)，路基整形后在其頂部摻加20 cm 3%的熟石灰拌合，而后采用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行沖擊碾壓，使其提高路基彎沉值，達(dá)到鋪筑路面的條件。2021年10月上旬的現(xiàn)場照片如圖1所示。

圖1 2021年10月上旬的現(xiàn)場照片

沖擊式壓路機(jī)在90年代由南非引入中國，當(dāng)時被稱為“沖擊夯”“沖擊碾壓機(jī)”“夯實(shí)機(jī)”“沖擊壓實(shí)機(jī)”等多種名稱，已充分應(yīng)用于我國西北、西南及中原地區(qū)的公路高填方路基壓實(shí)、舊路床破碎路面及處理濕陷性黃土地基處理。其優(yōu)勢在于沖擊能量大，作用深度深，對土壤的含水量沒有嚴(yán)格要求，尤其是對挖填結(jié)合部位和填方路段檢測補(bǔ)壓作用尤為明顯。沖擊式壓路機(jī)如圖2所示。

圖2 沖擊式壓路機(jī)

針對現(xiàn)狀的道路路床條件，為加快道路路基施工進(jìn)度，計劃在道路內(nèi)做100m長的路基試驗(yàn)段，通過以下幾個步驟實(shí)施：組織施工設(shè)備及材料→清楚表土及開挖截水溝、排水溝→原狀土翻挖晾曬、摻生石灰翻拌均勻→采用沖擊式壓路機(jī)沖擊碾壓→路基碾壓整平→路基彎沉值檢測→檢測結(jié)果滿足要求完畢。

2.1 組織施工機(jī)械設(shè)備及材料

根據(jù)路基處理實(shí)際情況，主要的施工機(jī)械包含原土翻挖、拌合及壓實(shí)機(jī)械，材料則以生石灰、熟石灰為主。其具體施工機(jī)械配置如表2所示。在實(shí)施期間，需要考慮對路面標(biāo)高進(jìn)行控制，對路面數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測，因此需要增加測量及試驗(yàn)方面的儀器設(shè)備。測量及試驗(yàn)儀器配置如表3所示。

表2 施工設(shè)備配置表

表3 測量及試驗(yàn)儀器配置表

在施工材料方面，路基試驗(yàn)段所處位置為挖方段，考慮采用原狀土進(jìn)行翻挖晾曬即可，外購的生石灰質(zhì)量必須保證最低標(biāo)準(zhǔn)為三級灰質(zhì)量。

2.2 清除表土及開挖截水溝、排水溝

本項目道路寬度為50 m，清除表土按照道路寬度外放1 m實(shí)施，由于處于挖方路段，清表深度可根據(jù)實(shí)際地表遺留情況實(shí)施，路基試驗(yàn)段地表按20～30 cm實(shí)施，主要目的是對地表的生活垃圾、植物根莖及其他腐質(zhì)材料等不適宜材料進(jìn)行清除。將不適宜的材料作為棄方及時外運(yùn)出場，妥善處理。

由于雨季后地下水位較高，考慮在路基兩側(cè)設(shè)置截、排水溝，用于降低路床底部地下水位及防止兩側(cè)地塊地下水流入。截、排水溝底口寬度不小于0.5 m，開挖深度超過路床底80～100 cm，水溝邊坡比按1:1進(jìn)行控制；自北向南排水，截排水溝溝底縱坡不小于0.3%，在最南側(cè)挖集水坑。

2.3 原狀土翻挖晾曬、摻生石灰翻拌均勻

將原狀土挖開后，采用液塑限聯(lián)合測定儀對試驗(yàn)段原狀土含水率進(jìn)行多點(diǎn)測試，含水率多在23%～26%，含水率過高，為加快施工，選擇對原狀土進(jìn)行翻挖晾曬，再用生石灰翻拌處理。原狀土翻挖晾曬如圖3所示。

圖3 原狀土翻挖晾曬

其具體做法為： 首先，采用挖掘機(jī)對路基開挖至路床頂面設(shè)計標(biāo)高；其次，對原狀土進(jìn)行翻挖晾曬，待土體含水率滿足要求后，將生石灰按計算體積分堆或分條堆放在鋪好的土層上均勻攤開；再用挖掘機(jī)翻拌，翻拌深度達(dá)到設(shè)計要求，翻拌要均勻，翻拌一次悶24 h，翻拌不少于3遍，翻拌完成后，采用挖掘機(jī)整平壓實(shí)；最后在生石灰翻拌結(jié)束后，現(xiàn)場隨機(jī)抽取幾處檢測生石灰是否均勻、是否完全消解等情況，待檢測合格后，方可進(jìn)行下一步處理。

在此階段施工應(yīng)注意，由于原狀土含水率高，施工過程應(yīng)選擇晴好天氣。為保障碾壓成型后有較好的養(yǎng)生條件，在施工前應(yīng)提前做好拌合材料、防雨遮布及壓實(shí)機(jī)具的準(zhǔn)備工作。

2.4 采用沖擊式壓路機(jī)沖擊碾壓

用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行地基處理，考慮采用16 t錘頭的沖擊式壓路機(jī)，沖擊深度達(dá)到80～120 cm，夯實(shí)10～15遍，具體遍數(shù)可依據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。為保證壓實(shí)深度，采用沖擊式壓路機(jī)一次性處理，長度要盡可能大，保證牽引設(shè)備行駛速度保持在10～15 km/h。由于沖擊施工對作業(yè)面平整度要求較高，在平整表面施工時，沖擊壓路機(jī)對各點(diǎn)沖擊受力較為均勻，故此在沖擊碾壓前應(yīng)對地表進(jìn)行平整處理，一般沖擊6遍后應(yīng)再次對沖擊后的路基表面進(jìn)行平整。夯實(shí)結(jié)束后，測量翻拌土頂面高程，在頂部厚度20 cm范圍內(nèi)摻加3%的熟石灰，用路拌機(jī)充分拌合均勻，再用推土機(jī)初步整形，直線段由道路兩側(cè)向路中心進(jìn)行刮平，必要時，再用刮平機(jī)反刮一遍，確保路床平整。施工時應(yīng)控制石灰土高程、壓實(shí)度、彎沉等各項指標(biāo)。路拌機(jī)及翻拌后的路基土如圖4所示。

圖4 路拌機(jī)及翻拌后的路基土

2.5 路基碾壓整平

路基夯實(shí)結(jié)束后應(yīng)對路基進(jìn)行碾壓整平，壓實(shí)施工應(yīng)在石灰土最佳含水量(經(jīng)試驗(yàn)在14%～15%)下進(jìn)行，每天攤鋪好的石灰土盡可能當(dāng)天碾壓完畢。一般路基碾壓應(yīng)執(zhí)行“先輕后重，先慢后快，先邊后中”的原則，而后采用22 t壓路機(jī)碾壓石灰土路基6～8遍，可采用靜壓1遍+弱振2遍+強(qiáng)振2遍+靜壓1遍的組合方式。

壓路機(jī)初次碾壓時，速度宜控制在20～30 m/min，待石灰土初步穩(wěn)定后，碾壓速度宜為30～40 m/min。施工時須確保壓路機(jī)碾壓速度均勻，重疊碾壓車輪軌跡，兩次輪跡應(yīng)重疊20～30 cm。在正在碾壓或已完成的路段上，嚴(yán)禁壓路機(jī)“調(diào)頭”和急剎車，保障土層表面不受損壞。

在壓路機(jī)碾壓施工中，如遇到路基有松散、起皮或者“彈簧”等情況，應(yīng)立刻挖開路基再次拌和或采用其他處理方法，使其滿足質(zhì)量要求。在碾壓施工完結(jié)之前，應(yīng)采用平地機(jī)再次整平，使路基縱向順勢、路基橫坡符合要求。整平時，需要將高出部分刮除并清除至道路外側(cè)，對路基低洼處，可不用回填處理，待施工下一層時再處理。碾壓后的路床如圖5所示。

圖5 碾壓后的路床

2.6 路基彎沉值及壓實(shí)度檢測

在路基碾壓期間及完成后，應(yīng)對路基彎沉值及壓實(shí)度指標(biāo)進(jìn)行測試，彎沉值的測定采用落錘式彎沉儀進(jìn)行多點(diǎn)檢測。經(jīng)測定，碾壓后的路基彎沉值為187.34 mm；壓實(shí)度采用挖坑灌砂法進(jìn)行測定，經(jīng)測定指標(biāo)達(dá)到95%，能夠滿足路基施工要求。碾壓整平后的路床如圖6所示。

圖6 碾壓整平后的路床

2.7 路基雨季施工準(zhǔn)備措施

由于路基試驗(yàn)段施工處于雨季后，存在施工期間繼續(xù)下雨的可能，因此應(yīng)對降雨做好準(zhǔn)備措施。其措施為：①做好現(xiàn)場排水和防洪工作，備好排水機(jī)具。②注意防潮。石灰等物資要存放置屋內(nèi)、棚內(nèi)，墊高存放并保證通風(fēng)良好。③施工前為保障臨時排水應(yīng)先施工路基兩側(cè)截、排水溝，施工過程中經(jīng)常疏通排水溝，防止雨水浸泡路基。下雨期間如發(fā)現(xiàn)路基積水或阻塞應(yīng)及時疏通放水。④路床開挖后應(yīng)抓緊施工，適當(dāng)控制施工工作面。在石灰土施工時，應(yīng)注意天氣情況，保證攤鋪和碾壓在下雨前完成，防止石灰土碾壓前被水淋濕，影響后續(xù)施工。⑤施工期間應(yīng)采取必要的防雨措施。如石灰土來不及攤鋪碾壓，可堆成大堆，表面拍實(shí)，采用油布覆蓋。⑥注意天氣預(yù)報，必要時與氣象部門加強(qiáng)聯(lián)系，預(yù)防災(zāi)害性天氣給施工帶來影響。

3 結(jié)語

經(jīng)過現(xiàn)場施工及實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，在地下水位偏高、接近路床處置位置的區(qū)域，對厚度為80～120 cm、含水率為23%～26%的原狀土進(jìn)行路床處理時，可以通過原狀土翻曬，降低部分含水率，而后采用加摻10%的生石灰進(jìn)行翻拌，經(jīng)過3次燜拌后，用沖擊式壓路機(jī)進(jìn)行整體沖擊，然后在頂部厚度20 cm范圍內(nèi)摻加3%的熟石灰進(jìn)行拌合，最后再使用壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)處理，經(jīng)過處置后的路基可達(dá)到施工技術(shù)指標(biāo)，滿足下一步施工條件。