齊泰公路粉砂土路基封層技術研究

秦 英

(黑龍江省龍建路橋第五工程有限公司)

1 路基封層對比試驗

封層的選擇要兼顧抗凍要求，路面結構長期穩定，同時還要解決路基竣工驗收的要求。JTGD50指出:不含粘性土的砂礫、級配碎石和未篩分碎石最好用水泥穩定，若無條件只能用石灰穩定時，應采用石灰土穩定，集料應具有良好的級配。

為全面綜合地比較各類封層的優劣和適用性，開展了4種封層試驗方案的研究，4種封層具體如下:(1)水泥穩定砂礫封層;(2)砂礫石灰土封層;(3)粉土質砂封層，包括砂礫中摻加粉土質砂和摻加黑油砂兩類;(4)天然砂礫封層。選取填方均大于1m的4個路段作為試驗段，路基處在中濕狀態。于是彎沉驗收時單點彎沉值不應超過160，彎沉代表值不應超過200。以下具體介紹各種封層方案試驗結果并加以對比分析。

2 水泥穩定砂礫封層

水泥的存在使水泥穩定砂礫相對于砂礫和細粒土砂材料整體性更好，強度更高。然而，水泥穩定砂礫由于0.075以下顆粒含量較大，在強度形成過程中會出現干縮裂縫，在冬季施工間歇期會出現溫縮裂縫。路面工程正常使用時，車輛作用下這些裂縫處會出現應力集中，導致反射裂縫出現，影響道路服務水平和路面結構穩定性。國內外研究表明，水泥穩定砂礫基層水泥劑量在2.5% ～3.0%是合適的，此時可以有效地減少干縮和溫縮裂縫。

采用雙河礫石+塔哈砂礫+3%水泥分三段各鋪筑100m。試驗段彎沉評定結果見表1。

表1 水泥穩定砂礫封層彎沉評定結果

3 砂礫灰土封層

石灰土作為填料，可以有效地粘結松散狀的砂礫，使封層材料具有內聚力，增加結構的穩定性。并且石灰土吸水能力強而強度下降小，能夠長期處于穩定狀態。所以砂礫石灰土封層對于彎沉驗收的通過和防止水分自上而下侵入路基都是有利的。

試驗段用天然砂礫級配滿足JTGD50－2006關于無機結合料材料的級配組成的規定。天然砂礫和6%石灰土按照85∶15摻配得到砂礫石灰土，土的塑性指數為11.1。表2給出了試驗段彎沉評定結果。

表2 砂礫石灰土封層彎沉評定結果

4 粉土質砂封層

將黑油砂或者粉土質砂摻入天然砂礫可改善集料級配，使之易于壓實。兩種封層具有成本優勢。封層材料合成級配列于表3。黑油砂和粉土具有相同的級配組成和相同的塑性指數，Ip=3.4。天然砂礫和黑油砂按照85∶15摻配形成砂礫黑油砂，天然砂礫和粉土按照90∶10摻配形成砂礫粉土。表4為試驗路段彎沉評定結果。

表3 粉土質砂級配

表4 粉土質砂彎沉評定結果

5 天然砂礫封層

如果天然砂礫具有較好的級配組成，可以將其作為路基封層。其內部空隙大，可以起到排水墊層的作用，能夠解決路面表面或中央分隔帶的滲水問題，保持路基的干燥狀態，具有較高的穩定性。同時砂礫封層能夠防止毛細作用，有效隔斷路基水分向基層積聚，使凍脹減弱，對結構整體水穩定性有利。

但砂礫屬松散類材料，僅靠內摩擦力來抵抗外力作用。在冬季及春季車輛荷載作用下，原本相互擠密的顆粒會相互錯動，導致封層平整度下降且其強度下降，給結構整體強度的保障帶來困難。砂礫與砂礫黑油砂相同，彎沉評定結果列于表5。

表5 天然砂礫封層彎沉評定結果

6 封層方案彎沉對比分析

綜合4種封層彎沉評定結果，可得到封層彎沉代表值排序:砂礫石灰土封層＜砂礫粉土封層＜砂礫黑油砂＜砂礫封層。除砂礫封層外，其他封層方案都能通過驗收。4種封層存在的共同問題是彎沉測量值變異性大。如果做好施工質量控制，確保材料均勻性，封層代表彎沉值都是可以降低的。

7 封層試驗方案結論

試驗段試驗結果表明，水泥穩定砂礫和砂礫石灰土封層能夠通過彎沉驗收，二者具有一定強度，可承受備料車輛荷載的作用;水穩定性好，可以保護路基免受越冬雨雪侵害。

實踐表明石灰土具有很好的水穩定性，且能夠保護土基不受雨雪侵害。可選擇性地使用石灰土封層，但是厚度宜大于砂礫石灰土封層。

建議根據具體情況選擇路基封層類型:(1)周邊有粘土路段，級配良好的天然砂礫，選用砂礫石灰土封層，砂礫∶6%石灰土=85∶15;(2)周邊無粘土路段或者天然砂礫級配不良路段，選用3%水泥穩定砂礫封層，為改善級配可根據具體砂礫級配摻加一定比例的礫石;(3)周邊有粘土但無天然砂礫路段，選用石灰土封層。

為解決彎沉測量值變異性大的問題，封層施工中采用廠拌法。同時，水泥穩定砂礫封層要做好養生工作，至少養生7d，到達齡期前嚴格禁止交通。

8 小結

針對粉砂土滲水性強的特點，路基設計時應考慮根據土的滲透系數和液塑限指標的不同增設下反濾層或封層，以便有利于施工時砂類土中水分的排除和阻斷毛細水的上升途徑。同時為保證路基整體強度、承載力、穩定性，為路面系施工提供良好作業面，路基頂層應用粘土或綜合穩定土進行封層處理，以防止路面系水的下滲和路床頂面的破壞，封層一般不小于20cm。齊泰項目為解決粉土質砂路基彎沉驗收問題，同時保護路基免受越冬雨雪侵害和利于工程車輛運輸筑路材料，在路基頂面設計時設置了封層。同時鋪筑四類封層試驗段，測量封層頂面彎沉，開展封層透水試驗。綜合試驗結果確定具體路段封層方案。

齊泰公路嫩江以南路段主線路基封層全部采用20cm85%砂礫+15%灰土(6%石灰)，已取得良好效果，彎沉驗收各項指標全部合格，比設計40cm水泥穩定砂礫封層節約造價2000萬元。