陳志仙

（深圳市市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 深圳 518029）

0 引 言

高液限粉質(zhì)黏土在我國西南一帶地區(qū)廣泛分布，其天然狀態(tài)下的原狀土地基承載力相對(duì)較高，可達(dá)到160 kPa 以上；且干燥狀態(tài)下抗剪強(qiáng)度也較高，主要取決于土的粘聚力和基質(zhì)吸力，其中粘聚力高達(dá)45 kPa 以上；同時(shí)，還具有液限高，塑限高，孔隙比高，顆粒細(xì)（小于0.074 mm）的特性；但這類土水穩(wěn)定性差，對(duì)水十分敏感，新鮮開挖的土層，裸露遇水后迅速成泥狀，具有較大的塑性，地基承載力和抗剪強(qiáng)度急劇下降，不利于路基穩(wěn)定。此外，高液限土還具有正常工況下水分不易逸出，不易壓實(shí)的特征。

文獻(xiàn)[1-3]對(duì)高液限土進(jìn)行了一定的改良試驗(yàn)研究，并應(yīng)用與實(shí)際工程?！冻鞘械缆仿坊O(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ 194—2013）[4]中規(guī)定：對(duì)于填方路基，高液限土不宜直接作為路基填料。當(dāng)利用挖方路段的高液限土填筑路基時(shí)，應(yīng)進(jìn)行處治。對(duì)于挖方路基，應(yīng)對(duì)路床頂面下0.8 m 范圍內(nèi)的高液限土進(jìn)行超挖，并應(yīng)換填滲水性良好的砂礫，碎石土或采用石灰、水泥等無機(jī)結(jié)合料進(jìn)行處治。本文將以西雙版納項(xiàng)目為背景，對(duì)該地區(qū)的高液限粉質(zhì)黏土路基進(jìn)行改良設(shè)計(jì)，并對(duì)施工工藝及施工注意事項(xiàng)進(jìn)行介紹。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目背景

西雙版納國際旅游度假區(qū)B 塊地項(xiàng)目位于于云南省西雙版納傣族自治州，占地6 km2，距景洪市區(qū)約3 km，距景洪老機(jī)場(chǎng)約12 km，距新機(jī)場(chǎng)約4 km。項(xiàng)目東西兩側(cè)倚靠山體，南臨景洪市北環(huán)路，西南部與景洪市工業(yè)園區(qū)一期相鄰。本工程涉及市政道路B1 路、B2 路、C1～C4 路。該地區(qū)具有獨(dú)特的地質(zhì)條件：幾乎為單一的高液限粉質(zhì)黏土，區(qū)別僅在于不同深度的土層顏色不一樣，主要有成褐紅色、灰褐紅色、褐黃色；在少數(shù)地區(qū)埋深3 m 以下存在以板巖為主的巖土層。項(xiàng)目場(chǎng)地實(shí)際情況見圖1。

圖1 項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)高液限土路基

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)地勘報(bào)告顯示該區(qū)域的地質(zhì)情況自上而下可歸納為四層：①第四系耕植土及少量填土層：成份以黏性土為主，頂部見植物根，松散，大孔隙，局部見蟻穴，強(qiáng)度低且不均勻，厚0.3～1.50 m；②為洪積高液限粉質(zhì)黏土層：褐黃色、灰褐紅色，稍濕，堅(jiān)硬，厚0.50～9.80 m；③為沖洪積高液限粉質(zhì)黏土：上部呈褐紅色，下部褐黃色～ 黃褐色，稍濕，可塑到硬塑，厚度在1.1～31.7 m，④為三疊系上統(tǒng)小定西組粉砂質(zhì)、泥質(zhì)板巖，厚度在3.70～25.80 m。其中②、③層是主要的；①、④層僅分布少量。

2 高液限土改良的必要性

西雙版納屬于熱帶季風(fēng)氣候，常年氣候潮濕多雨，再加上高液限粉質(zhì)黏土自身高含水率、高液限、高塑限等特點(diǎn)，造成路基土不宜晾曬，壓實(shí)困難，路用性能差[5]；即使等到好天氣可以翻曬填土，勢(shì)必也會(huì)嚴(yán)重影響工期。同時(shí)也還造成人員、機(jī)械設(shè)備長(zhǎng)期閑置；并且該區(qū)域范圍內(nèi)，地層單一，難以找到好的路基填土材料，優(yōu)質(zhì)土資源匱乏，從相距甚遠(yuǎn)的周邊城市借土勢(shì)必會(huì)增加工程造價(jià)，且延誤工期。

因此，為縮短工期，減少造價(jià)，節(jié)約資源，必須對(duì)高液限粉質(zhì)黏土進(jìn)行改良處治。改良方法主要有三種：摻砂、摻灰（石灰或水泥）、摻化學(xué)溶液（造價(jià)高，且不易控制）?？紤]到場(chǎng)地范圍內(nèi)，砂土和石灰的匱乏，不易獲取價(jià)格昂貴，且該地區(qū)的雨水充沛，假如采用石灰改良，施工時(shí)容易受潮。綜合各方面因素考慮，對(duì)西雙版納的高液限土的改良措施最終選用摻水泥進(jìn)行改良。

3 摻灰（水泥）改良設(shè)計(jì)方案

在摻灰改良中，摻灰比是指摻水泥質(zhì)量與干填土之比。此次設(shè)計(jì)中摻灰比為5%～6%，摻灰改良處理的原理在于采用改良灰土隔離路面水下滲和防止土體內(nèi)的水分蒸發(fā)，減少外界水和下臥層土體水的交流。

本次設(shè)計(jì)，對(duì)改良的高液限土在路基中的應(yīng)用，主要分以下三種工況：

（1）場(chǎng)地上覆深厚新填高液限粉質(zhì)黏土、人工填土的路段。主要是當(dāng)?shù)馗浇こ淌┕r(shí)，將挖除的高液限粉質(zhì)黏土臨時(shí)堆棄在本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)道路范圍內(nèi)，造成該設(shè)計(jì)道路范圍內(nèi)存在深厚高液限填土層。規(guī)范2[6]規(guī)定：高液限土不宜直接作為路基填料。設(shè)計(jì)時(shí)按1∶1 坡率先挖除新填的高液限土、雜填土等；再用基巖風(fēng)化料等低液限土分層碾壓；最后在路面結(jié)構(gòu)層以下1 m 范圍內(nèi)，采用改良灰土進(jìn)行填筑，主要是為了封閉頂層路基結(jié)構(gòu)層，隔離路面水下滲、浸泡路基。設(shè)計(jì)斷面見圖2。

圖2 高液限土路基處理設(shè)計(jì)橫斷圖一（單位：m）

（2）挖方路段。設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)路床頂面下1 m 范圍內(nèi)的高液限粉質(zhì)黏土按1∶1 坡率進(jìn)行超挖；再換填5%～6%的改良灰土，主要是為了隔離路面水下滲至路基。設(shè)計(jì)斷面見圖3。

圖3 高液限土路基處理設(shè)計(jì)橫斷圖二（單位：m）

（3）填方路段。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到當(dāng)?shù)貎?yōu)質(zhì)可利用的回填土資源匱乏，故選用基巖風(fēng)化料等低液限土按1∶1.5 坡率分層碾壓回填；最后回填至路面結(jié)構(gòu)層以下1 m 范圍內(nèi)，采用改良灰土進(jìn)行填筑，主要是為了封閉頂層路基結(jié)構(gòu)層，達(dá)到隔離路面水下滲、浸泡路基的目的。設(shè)計(jì)斷面見圖4。

圖4 高液限土路基處理設(shè)計(jì)橫斷圖三（單位：m）

4 摻灰（水泥）改良施工工藝

高液限土的摻灰改良填筑施工方法主要有三種：路拌法、場(chǎng)拌法以及路拌與場(chǎng)拌組合法。設(shè)計(jì)時(shí)考慮到施工的方便，建議施工單位采用路拌法和場(chǎng)拌法，本項(xiàng)目采用路拌法，其施工工藝流程見圖5。

圖5 路拌法施工工藝流程圖

（1）上土準(zhǔn)備

主要確定兩點(diǎn)：一是確定填料的松鋪厚度，一般為30 cm 左右；二是根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)車輛運(yùn)載能力，計(jì)算每車攤鋪的面積，用石灰線標(biāo)明，以確定填筑時(shí)指揮卸料到位。

（2）攤鋪、整平（路拌法）

采用自卸車運(yùn)輸，挖樁機(jī)挖裝。由專人指揮卸料位置，嚴(yán)格按照方格網(wǎng)大小進(jìn)行上土，確保各位置填土厚度一致。當(dāng)填料含水量偏大時(shí)，可先進(jìn)行旋耕、翻曬，直到達(dá)到可以碾壓的要求，再用推土機(jī)進(jìn)行初平，最后用平地機(jī)精平。攤鋪時(shí)應(yīng)及時(shí)對(duì)不均勻處進(jìn)行調(diào)整，可配備手推車，對(duì)邊緣部位及接縫處進(jìn)行填補(bǔ)和平整。

（3）摻灰（路拌法）

在填平的路面，用石灰畫出摻灰的方格網(wǎng)。按以下公式計(jì)算出每個(gè)方格的水泥用量，每格以100 kg（2 袋）為宜。

式中：m 為摻灰質(zhì)量，kg；γd為填土干重度，kg/m3；S為攤鋪面積，m2；H 為攤鋪厚度，m；n 為摻灰比，%。

其中摻灰比為5%～6%，已考率施工用水泥量比理論計(jì)算值高出的富余量。

（4）拌合及整平（路拌法）

采用路伴機(jī)進(jìn)行拌合施工，配合鏵犁、旋耕機(jī)進(jìn)行翻拌。一般需拌合2～3 遍，第一遍拌合時(shí)，不應(yīng)翻拌到底部，防止水泥落到底部，后兩遍再翻拌到底，并進(jìn)入下層1～2 cm，以利于上下層間結(jié)合。拌合時(shí)要注意檢查調(diào)整翻拌深度，特別是邊角部位及臺(tái)背處，確保全部翻透。待拌合填料達(dá)到碾壓要求后，進(jìn)行整平，整平時(shí)應(yīng)控制好攤鋪厚度。

（5）取土及摻灰（場(chǎng)拌法）

根據(jù)需用的土方填料用量，先將高液限土運(yùn)至項(xiàng)目的附近空曠的場(chǎng)地，并按以下公式計(jì)算出水泥的用量：

式中：m 為摻灰質(zhì)量，kg；γd為填土干重度，kg/m3；V為填土體積，m3；n 為摻灰比，%。

施工時(shí)用挖掘機(jī)先將高液限土鋪一層厚度50 cm 在地上，再摻鋪一層灰，再鋪一層土，依次將高液限土和水泥均勻攤完。然后用挖掘機(jī)進(jìn)行翻拌2～3 次，翻拌時(shí)按順序挖出混合料，再從高位卸出至預(yù)定位置，形成錐形狀小土堆，反復(fù)翻拌2～3 次可基本達(dá)到外觀顏色均勻協(xié)調(diào)一致，如果未為達(dá)到效果可增加翻拌的遍數(shù)。

（6）碾壓

碾壓時(shí)遵循“先邊后中，先慢后快，先靜后振”的原則。

碾壓采用靜壓與振壓相結(jié)合，壓路機(jī)選用18 t以上的壓路機(jī)。第一遍先用靜壓，再采用振壓，最后一遍用靜壓；碾壓速度前兩遍以1.5～1.7 km/h，以后采用2～2.5 km/h，碾壓遍數(shù)4～6 遍為宜，最終需達(dá)到壓實(shí)度要求，且表觀平整。對(duì)于高液限土壓實(shí)的最佳含水率應(yīng)控制在15.5%～17.2%。

（7）施工檢測(cè)

主要包括的檢測(cè)內(nèi)容有：壓實(shí)度檢測(cè)，表觀質(zhì)量檢測(cè)，平整度檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)CBR 值檢測(cè)。

壓實(shí)度檢測(cè)，實(shí)測(cè)值應(yīng)不小于設(shè)計(jì)值，標(biāo)準(zhǔn)偏差小于5%。表觀檢測(cè)時(shí)要求平整，無明顯輪跡，滿足規(guī)范的路拱要求。現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)CBR 值是屬于高液限土填筑質(zhì)量的輔助檢測(cè)，檢測(cè)時(shí)需滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》[6]（JTG D30—2015）表3.2.2 和表3.3.3 中規(guī)定的限值。只有檢測(cè)的各項(xiàng)指標(biāo)符合相應(yīng)規(guī)范要求后，方可進(jìn)行下一步施工。

5 改良高液限粉質(zhì)黏土填筑時(shí)注意事項(xiàng)

（1）高液限粉質(zhì)黏土的改良填筑，應(yīng)盡量選在秋冬旱季施工，尤其是西雙版納屬于熱帶季風(fēng)氣候，夏季雨量充沛。施工前還應(yīng)做好道路兩側(cè)排水，及時(shí)排除路面臨時(shí)積水，保證施工過程中和施工后不會(huì)出現(xiàn)路基被水浸泡。

（2）開挖后應(yīng)及時(shí)封閉，連續(xù)施工，避免新鮮開挖的高液限粉質(zhì)黏土長(zhǎng)時(shí)間在空氣中曝曬及雨淋,以免不必要的返工。 碾壓完一層檢測(cè)合格后馬上進(jìn)行下一層的攤鋪，防止停留時(shí)間過長(zhǎng)水分蒸發(fā)而開裂。

（3）摻水泥時(shí)可選用礦渣硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)可以為32.5 或42.5；不可選用早強(qiáng)水泥、快硬水泥，以及已受潮變質(zhì)的水泥。

（4）如果在施工中突遇降雨，一般宜搶壓，用上層土封住下層土。同時(shí)對(duì)已施工完畢的路段應(yīng)用帆布或防雨布整體覆蓋，待雨過天晴后再打開，局部滲水部位，應(yīng)進(jìn)行翻曬或者挖掉重新?lián)Q填改良灰土。

6 結(jié) 語

高液限粉質(zhì)黏土液限高，原狀土干燥狀態(tài)下強(qiáng)度高，但是開挖擾動(dòng)后遇水迅速成泥狀軟化，強(qiáng)度急劇下降，水穩(wěn)性極差。西雙版納國際旅游度假區(qū)全段道路均為這類高液限土，本文提出對(duì)高液限土摻水泥改良，可基本達(dá)到作為路基填土的要求，同時(shí)對(duì)深厚雜填土路段、挖方路段和填方路段分別進(jìn)行路基處理設(shè)計(jì)，并通過嚴(yán)格的施工工藝控制，使這類高液限粉質(zhì)黏土能在回填土資源匱乏的西雙版納地區(qū)充分被利用。有效的控制工程成本，縮短工期。為富含高液限粉質(zhì)黏土的西南一帶其他類似工程的設(shè)計(jì)、施工，提供了寶貴的借鑒價(jià)值。