摘要：為研究桂東南某高速公路花崗巖殘積土路基的壓實質量和力學性能，文章對回填路基進行室內外試驗，并應用連續(xù)壓實檢測CMV、地基系數(shù)K30和靜態(tài)變形模量Ev2這三項力學響應指標，綜合評價花崗巖殘積土路基壓實質量。結果表明，當壓實度由93%增加至96%時，花崗巖殘積土的抗剪強度變化相對較??；試驗測量得到的Ev2/Ev1值和K30值均符合要求，表明試驗段花崗巖殘積土作為路基填料壓實后的強度較好，可作為路基持力層及下臥層；路基連續(xù)壓實質量檢測結果反映出路基壓實的均勻性較差，因此施工實踐中應對填料級配和含水率的均勻性進行控制。

關鍵詞：花崗巖殘積土；公路路基；道路工程；壓實度

中圖分類號：U416.1" " "文獻標識碼：A" " "DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2024.00.007

文章編號：1673-4874（2024）11-0022-03

引言

廣西東南部是廣西區(qū)內花崗巖風化程度嚴重的地區(qū)之一，該地區(qū)孕育了大量的花崗巖殘積土［1］?；◢弾r殘積土作為路基填料時，通常表現(xiàn)出結構松散、持水性差和碾壓成型困難等工程特性，與此同時其又具有較高強度的優(yōu)良力學特性［2-5］。在桂東南地區(qū)路基施工期間，經常會出現(xiàn)花崗巖殘積土填料天然含水率大于最佳含水率的情況，使碾壓壓實度的控制存在一定困難。若路基壓實質量不足時容易引起后續(xù)路基病害的發(fā)生，因此有必要對路基施工期間的壓實質量進行合理的評價。

對于黏性土而言，通常以壓實度來評價壓實質量；對于砂性土而言，一般不進行擊實試驗，而用相對密度Dr控制［6-7］。雖然這兩種指標都能評價路基壓實質量，但卻不能合理評價其力學性能。對于具有黏性土和砂性土的雙重力學性狀的花崗巖殘積土而言，單獨檢測壓實度K[WTBZ]或相對密度Dr都難以全面評價其壓實質量和力學性能［8-9］。因此，有必要引入能反映壓實性能的力學評價指標，如K30、Ev2等［10-11］。目前，對于花崗巖殘積土公路路基壓實質量的研究大多為傳統(tǒng)壓實質量檢測指標，缺少力學性能評價指標的研究。

花崗巖殘積土在廣西東南部南湛高速公路沿線大量分布，嚴重影響該公路的建設成本和工期。因此，本文以該高速公路某段花崗巖殘積土填料路基工程為依托，開展路基填筑試驗段碾壓試驗，并展開K30和Ev2的現(xiàn)場檢測與連續(xù)壓實檢測CMV，用以對路基壓實質量和力學性能進行評價，以期為花崗巖殘積土路基填料的公路工程應用提供參考。

1試驗研究

1.1工程概況

依托南湛高速公路K121+080～K121+320段高填路基。該路段內路基設計高程為92.438～91.762 m，中心線最大填方高度約為21 m，邊線最大填方高度約為24 m，填方長度約為240 m。根據(jù)工程地質調查及鉆探揭露，場地主要由粉質黏土（含約15%砂礫）、淤泥質黏土、砂質黏性土、全風化和強風化花崗巖等組成。該路段花崗巖殘積土主要為砂質黏性土及全風化花崗巖。試驗路段典型填料基本性能如表1所示，顆粒篩分試驗結果如圖1所示。進行擊實試驗得到填土的最大干密度，采用重型Ⅱ-2擊實法分三層進行擊實，共配置5種不同含水率下的花崗巖殘積土試樣，分別獲取其含水率及對應干密度。試驗結果如圖2所示。

1.2路基壓實質量現(xiàn)場試驗

如圖3所示為現(xiàn)場試驗的整體示意圖。按照圖3所示的方式布置檢測點位置，原則上，在整個試驗區(qū)內的測點應＞4個，橫向和縱向兩個相鄰測點之間的間距≤12 m。試驗壓實機械采用單鋼輪振動壓路機。

具體試驗步驟為：（1）路基回填碾壓完成后，先完成K30和Ev2的檢測布置，之后再開展連續(xù)性壓實檢測CMV試驗；（2）進行K30和Ev2的檢測，在實際檢測過程中，要保證每個測區(qū)（大圓范圍）的半徑≤1 m，且兩個項目互不影響，因此每一次檢測開始之前應該先劃分好檢測區(qū)域；（3）加載，指定CMV檢測加載壓路機參數(shù)，設計開行速度、開行路線，獲取路基回填壓實度。

2試驗結果分析

2.1三軸試驗結果分析

如圖4所示為不同壓實系數(shù)K下花崗巖殘積土樣摩爾應力圓和抗剪強度包絡線。由圖4可知，當壓實度由93%增加至96%時，試樣土的抗剪強度變化相對較小。

2.2靜態(tài)變形模量Ev2分析

路基的靜態(tài)變形模量Ev2反映了路基抵抗變形的能力。測試得到的應力-沉降量曲線如下頁圖5所示。由圖5可以看出，第1次加載時路基承載力較低，此時的沉降量曲線變化較快；當卸荷后，沉降量曲線回彈回不到原位，表明路基發(fā)生了塑性變形；第2次加載后，沉降量曲線的變化幅度明顯降低，表明此時路基表面效應被消除，更能反映路基實際使用過程的變形情況。

Ev2是由第二次加載的應力-沉降量曲線上的0.3σ1max和0.7σ1max之間割線的斜率確定的［12-13］，可由式（1）計算得出：

Evi=1.5r/（a1+a2σ1max）（1）

式中：r——承載板半徑（mm）；

a1——一次項系數(shù)；

a2——二次項系數(shù)；

σ1max——第一次加載的最大應力（MPa）。

依據(jù)式（1）計算得出的結果如下頁表2所示。Ev2/Ev1值與Ev2值二者相互獨立表征了不同的物理意義，路基壓實越好，則力學性能越好，Ev2值也就越大，而Ev2/Ev1值反映的是路基壓實質量，路基越松散產生的永久塑性變形就越大，從而Ev2/Ev1值越大。目前公路工程的相關規(guī)范中尚未引入Ev2來直接評價路基壓實質量，因此用Ev2/Ev1值來間接評價公路路基壓實程度要比單獨使用Ev2值進行評價顯得更為合理。參考鐵路路基的相關要求，有關文獻指出Ev2/Ev1值應≤2.5，從表2中可以看出，測試得到的Ev2/Ev1值都符合要求，這表明路基壓實質量較好。

2.3地基系數(shù)K30分析

地基系數(shù)K30反映了路基的最大容許變形，可以通過式（2）計算：

K30=P0.125S0.125（2）

式中：K30——地基系數(shù)；

P0.125——荷載板沉降量為0.125 cm時對應的靜荷載；

S0.125——荷載板沉降0.125 cm時的沉降量。

在試驗區(qū)每進行一次加載后選取一個加載點進行K30測試，結果如圖6所示。當沉降量達到1.25 mm時，所需要的荷載越大則表明路基壓實質量越好，試驗測量得到的K30最小值為128MPa/m，符合鐵路路基設計規(guī)范［14］中列車設計時速為120 km/h、砂類土填料所要求的K30值。由此可見，試驗段的花崗巖殘積土路基壓實后的強度是較好的。

2.4連續(xù)壓實檢測指標CMV分析

路基碾壓后，常規(guī)檢測方法是采用灌砂灌水法來獲取壓實度。這種方法對于壓實質量的評價存在一定的滯后性，而采用連續(xù)壓實檢測方法可實時獲取路基壓實質量。連續(xù)壓實檢測通過安裝在振動輪上的傳感器檢測振動的波形及振動強度出現(xiàn)的規(guī)律來判定填料壓實狀況［15］。

路基的連續(xù)壓實檢測結果如后頁圖7所示。由圖7可以看出，路基壓實的均勻性不是很好，而且壓實質量參差不齊。壓路機振動輪接觸材料的力學特性會直接通過CMV值反饋出來，小范圍內的土體壓實度是不均勻的，偶爾還存在奇異點（波谷值為0的位置），這種不均勻性主要是由填料的級配、含水率等因素造成的。因此，要提高路基壓實均勻性，就要控制填料級配的均勻性和含水率的均勻性。

3結語

（1）花崗巖殘積土具有較高的承載力，但是其黏土含量不高，遇水具有崩解性和軟化性，易受雨水沖刷侵蝕，因此路基施工期間應做好防排水措施。

（2）Ev2/Ev1值與Ev2值二者相互獨立表征了不同的物理意義，用Ev2/Ev1值來評價公路路基壓實程度要更為合理。在K30檢測中，沉降量達到1.25 mm時所需要的荷載越大則表明路基壓實質量越好。試驗段測量得到的Ev2/Ev1值和K30值均符合相關要求，表明試驗段花崗巖殘積土作為路基填料壓實后的強度較好，可作為路基持力層及下臥層。

（3）CMV值反映出路基壓實均勻性較差，這種不均勻性主要由填料的級配、含水率等因素造成的，因此有必要控制填料級配和含水率的均勻性，以此來提高路基壓實的均勻性。

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作者簡介：羅茂冰（1990—），工程師，主要從事公路工程管理經營相關工作。

收稿日期：2024-05-16