公路粉質(zhì)黏土路基填料改良及施工技術(shù)

戴江濤

（邢臺市公路工程管理中心，河北邢臺 054000）

0 引言

粉質(zhì)黏土的水穩(wěn)定性較差，強度和承載力偏低，塑性指數(shù)小，很難有效壓實，無法直接作為路基填筑材料使用。當(dāng)土體大部分為粉質(zhì)黏土?xí)r，可以通過改良的方法，使粉質(zhì)黏土具備相應(yīng)的性能，從而滿足路基填筑要求。本文對公路粉質(zhì)黏土路基填料改良及施工技術(shù)展開分析探討。

1 工程概況

某公路工程全長53.35km，按雙向四車道設(shè)計，行車時速為120km/h，路基寬度為25.5km，路面為瀝青混凝土結(jié)構(gòu)。該公路第二和第三標(biāo)段內(nèi)的土體大部分為低液限粉質(zhì)黏土，由現(xiàn)場勘查所得的結(jié)果顯示，覆蓋層的最大厚度約為4.0m左右。粉質(zhì)黏土的液限相對較低，無法直接作為路基填筑材料使用，需要對其改良。以下就該公路粉質(zhì)黏土路基填料改良及施工技術(shù)展開分析。

2 公路粉質(zhì)黏土路基填料改良及施工技術(shù)

2.1 填料改良

2.1.1 土體特性分析

低液限粉質(zhì)黏土是一種具有雙重屬性的土體，其歸屬于粉性土范疇，擁有黏性土的部分特性，與粉砂的性質(zhì)比較近似，有一定的可塑性，缺乏韌性，強度偏低，含水量較高[1]。

2.1.2 改良方法

（1）在公路工程中，砂石是應(yīng)用廣泛的材料之一，既可直接使用，也可作為其他材料的集料。集料具體是指在混合材料中具有骨架或是填充作用的粒料，如礫石、砂、碎石、石屑等。用于公路工程的粒料包括粗細(xì)兩種集料，在研究集料性質(zhì)時，通常都是以物理和力學(xué)性質(zhì)為主。前者包括密度、空隙率、堅固性和級配等物理常數(shù)；后者以磨耗率、壓碎值、沖擊值等指標(biāo)為重點。

（2）本文依據(jù)集料的級配理論，對天然砂礫改良粉質(zhì)黏土做進一步分析。集料級配就是將不同粒徑的顆粒按照相應(yīng)的級別組合搭配到一起，以篩分試驗結(jié)果作為確定級配的主要依據(jù)。優(yōu)良的級配是不同粒徑的顆粒以最佳的比例搭配，進而達到密實度高、摩擦力大的目標(biāo)[2]。

（3）依據(jù)粒子干涉理論，天然砂礫改良粉質(zhì)黏土要達到最大密度，次一級的顆粒應(yīng)能夠?qū)⑶耙患夘w粒留下的空隙全部填充，再次一級的顆粒將次一級和前一級的顆粒完全填充。填隙顆粒要小于間隙距離，若是填隙顆粒大于距離，會導(dǎo)致顆粒間出現(xiàn)相互干涉的情況。用于粉質(zhì)黏土改良的天然砂礫，在顆粒組分上呈現(xiàn)連續(xù)分布的狀態(tài)，下一級無法完全填充上一級顆粒的間隙，由此使得天然砂礫能夠成為改良粉質(zhì)黏土的摻配料。

（4）低液限粉質(zhì)黏土的粒徑為0.05～0.25mm。使用粉質(zhì)黏土可以使天然砂礫不同粒徑間的空隙被全部填充，由此得到的結(jié)構(gòu)將會更加密實[3]。粉質(zhì)黏土用天然砂礫改良，可以選擇的摻配比例有三種，分別為3∶7、4∶6和5∶5。

2.1.3 改良土的性質(zhì)

（1）利用擊實試驗的方法，測出不同摻配比例的改良土最大干密度和最佳含水率，由測試結(jié)果可知，摻配比例為5∶5時，改良土的最大干密度和最佳含水率最優(yōu)，分別為2.12g/cm3和6.5%。

（2）通過滲透試驗，檢測改良土的滲透系數(shù)。由試驗結(jié)果可知，摻配比例為5∶5時，改良土的滲透速率最佳，為5.64×10-4cm/s。

（3）在改良土CBR（承載比）試驗中，共制作三組試件，當(dāng)摻配比例為5∶5時，CBR的均值最高，為94.7%，比摻配比例為4∶6的改良土CBR均值高出將近2.5倍。由此說明，當(dāng)砂礫的摻配比例達到50%后，其骨架作用得到顯著發(fā)揮，粉質(zhì)黏土的受力狀態(tài)隨之發(fā)生明顯改變，顆粒較大的砂礫石使上部荷載向下及周圍傳遞，改良土的承載能力隨之增加。

（4）在抗壓彈性模量檢測中，礫類土的摻配量從3∶7增加到4∶6時，改良土的抗壓回彈模量從5.9MPa增加到17.25MPa[4]；摻配量為5∶5時，抗壓回彈模量為81.54MPa，增加幅度較大。由此表明，砂礫土質(zhì)量比重增加到改良土總質(zhì)量的40%時，能夠起到骨架作用，其生成的彈性模量曲線圖變化趨勢與CBR曲線圖的變化趨勢基本相同。

（5）在無側(cè)限壓強試驗檢測中，當(dāng)?shù)[類土與低液限粉質(zhì)黏土的摻配比例分別為3∶7、4∶6時，混合土的無側(cè)限抗壓強度分別為59.8、138.5；摻配比例為5∶5時，抗壓強度提升到404.81。由此表明，混合土中的礫類土含量越高，其骨架作用越為明顯，并且無側(cè)限抗壓強度曲線圖變化趨勢與CBR曲線圖、抗壓彈性模量曲線圖的變化趨勢基本相同，能夠達到路基填料性能標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)上述試驗檢測結(jié)果，確定低液限粉黏土與礫類土的摻配比例為5∶5，在路基施工中嚴(yán)格按照試驗確定的摻配比例控制填筑材料用量。

2.2 施工技術(shù)要點

本工程粉質(zhì)黏土路基施工工藝流程為：挖掘機開挖土方→自卸車運輸填料→裝載機粗平→平地機精平→翻轉(zhuǎn)犁翻耙→灑水車灑水潤濕→壓路機碾壓密實[7]。

2.2.1 前期準(zhǔn)備

在路基填筑前制定施工計劃，明確分階段施工任務(wù)，劃分分部分項施工的進度安排，充分做好施工準(zhǔn)備，保證材料、人力、機械設(shè)備供應(yīng)充足[5]。

（1）施工前審查核對設(shè)計文件，結(jié)合路基不同部位的壓實標(biāo)準(zhǔn)，確定松鋪厚度，選定壓實機械類型，初步確定碾壓遍數(shù)、壓實工藝參數(shù)等[6]。

（2）在施工前對進場材料進行試驗檢測，檢測低液限粉黏土和礫類土含水量、塑性指數(shù)、液限等性能指標(biāo)，在檢驗合格后才能允許投入使用。

（3）路基填筑施工前檢查底基層高程、壓實度、平整度、密度等指標(biāo)，采用測量儀器復(fù)測線路、水準(zhǔn)點和橫斷面，保證測量放線符合設(shè)計要求。

2.2.2 分層填筑

（1）路基填筑采用分層填筑施工工藝，選用挖掘機、自卸車、裝載機、平地機、翻轉(zhuǎn)犁、灑水車、壓路機等機械設(shè)備。

（2）翻轉(zhuǎn)犁的翻耙深度為40cm，將低液限粉質(zhì)黏土與礫類土摻配后進行松鋪，松鋪厚度不得超過30cm。在填筑時，用自卸汽車運輸粉質(zhì)黏土，先松鋪18cm，再灑水潤濕，用平地機整平，繼續(xù)松鋪12cm厚的礫類土，最后灑水整平。

（3）在填料過程中，要保證低液限粉質(zhì)黏土與礫類土摻配量控制在5∶5，以保證填料性能達到路基施工要求。

（4）松鋪后，用翻轉(zhuǎn)犁來回作業(yè)3遍，充分混合粉質(zhì)黏土和礫類土，再用平地機精平。

2.2.3 碾壓

（1）碾壓前檢測填筑混合料的含水量、平整度、均勻性是否達到設(shè)計要求。質(zhì)量驗收合格后，使用壓路機實施靜壓、弱振、強振，碾壓施工流程為1遍靜壓、2遍弱振、2遍強振、1遍靜壓[8]。

（2）在碾壓施工過程中，檢測壓實度、縱段高程、橫坡、寬度、厚度是否達到設(shè)計要求。碾壓后，檢查路基表面平整度，必要時可以使用平地機刮平。

3 結(jié)語

粉質(zhì)黏土是一種比較特殊的土體，無法直接作為路基填筑材料使用，若是大量廢棄，則會導(dǎo)致土方工程造價增大，其廢土還會污染環(huán)境。因此對粉質(zhì)黏土改良是解決這一問題最為簡單且有效的途徑?？梢允褂蒙暗[作為改良材料，增強粉質(zhì)黏土的強度和承載力，滿足路基填筑要求。