戴江濤

（邢臺(tái)市公路工程管理中心，河北邢臺(tái) 054000）

0 引言

粉質(zhì)黏土的水穩(wěn)定性較差，強(qiáng)度和承載力偏低，塑性指數(shù)小，很難有效壓實(shí)，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(duì)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(zhǎng)53.35km，按雙向四車道設(shè)計(jì)，行車時(shí)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(chǎng)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(duì)較低，無法直接作為路基填筑材料使用，需要對(duì)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(qiáng)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(shí)，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(jiān)固性和級(jí)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(diǎn)。

（2）本文依據(jù)集料的級(jí)配理論，對(duì)天然砂礫改良粉質(zhì)黏土做進(jìn)一步分析。集料級(jí)配就是將不同粒徑的顆粒按照相應(yīng)的級(jí)別組合搭配到一起，以篩分試驗(yàn)結(jié)果作為確定級(jí)配的主要依據(jù)。優(yōu)良的級(jí)配是不同粒徑的顆粒以最佳的比例搭配，進(jìn)而達(dá)到密實(shí)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(dá)到最大密度，次一級(jí)的顆粒應(yīng)能夠?qū)⑶耙患?jí)顆粒留下的空隙全部填充，再次一級(jí)的顆粒將次一級(jí)和前一級(jí)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(huì)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(jí)無法完全填充上一級(jí)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(huì)更加密實(shí)[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(shí)試驗(yàn)的方法，測(cè)出不同摻配比例的改良土最大干密度和最佳含水率，由測(cè)試結(jié)果可知，摻配比例為5∶5時(shí)，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(yàn)，檢測(cè)改良土的滲透系數(shù)。由試驗(yàn)結(jié)果可知，摻配比例為5∶5時(shí)，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(yàn)中，共制作三組試件，當(dāng)摻配比例為5∶5時(shí)，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(dá)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(cè)中，礫類土的摻配量從3∶7增加到4∶6時(shí)，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(shí)，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(shí)，能夠起到骨架作用，其生成的彈性模量曲線圖變化趨勢(shì)與CBR曲線圖的變化趨勢(shì)基本相同。

（5）在無側(cè)限壓強(qiáng)試驗(yàn)檢測(cè)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(shí)，混合土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為59.8、138.5；摻配比例為5∶5時(shí)，抗壓強(qiáng)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(qiáng)度曲線圖變化趨勢(shì)與CBR曲線圖、抗壓彈性模量曲線圖的變化趨勢(shì)基本相同，能夠達(dá)到路基填料性能標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)上述試驗(yàn)檢測(cè)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(yàn)確定的摻配比例控制填筑材料用量。

2.2 施工技術(shù)要點(diǎn)

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

2.2.1 前期準(zhǔn)備

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

（1）施工前審查核對(duì)設(shè)計(jì)文件，結(jié)合路基不同部位的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，確定松鋪厚度，選定壓實(shí)機(jī)械類型，初步確定碾壓遍數(shù)、壓實(shí)工藝參數(shù)等[6]。

（2）在施工前對(duì)進(jìn)場(chǎng)材料進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，檢測(cè)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(yàn)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(shí)度、平整度、密度等指標(biāo)，采用測(cè)量?jī)x器復(fù)測(cè)線路、水準(zhǔn)點(diǎn)和橫斷面，保證測(cè)量放線符合設(shè)計(jì)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(jī)、自卸車、裝載機(jī)、平地機(jī)、翻轉(zhuǎn)犁、灑水車、壓路機(jī)等機(jī)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(jìn)行松鋪，松鋪厚度不得超過30cm。在填筑時(shí)，用自卸汽車運(yùn)輸粉質(zhì)黏土，先松鋪18cm，再灑水潤濕，用平地機(jī)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(dá)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(jī)精平。

2.2.3 碾壓

（1）碾壓前檢測(cè)填筑混合料的含水量、平整度、均勻性是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。質(zhì)量驗(yàn)收合格后，使用壓路機(jī)實(shí)施靜壓、弱振、強(qiáng)振，碾壓施工流程為1遍靜壓、2遍弱振、2遍強(qiáng)振、1遍靜壓[8]。

（2）在碾壓施工過程中，檢測(cè)壓實(shí)度、縱段高程、橫坡、寬度、厚度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。碾壓后，檢查路基表面平整度，必要時(shí)可以使用平地機(jī)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(huì)導(dǎo)致土方工程造價(jià)增大，其廢土還會(huì)污染環(huán)境。因此對(duì)粉質(zhì)黏土改良是解決這一問題最為簡(jiǎn)單且有效的途徑?？梢允褂蒙暗[作為改良材料，增強(qiáng)粉質(zhì)黏土的強(qiáng)度和承載力，滿足路基填筑要求。