淺析高速公路建設中紅黏土路基壓實施工技術

（廣西路建工程集團有限公司，廣西 南寧 530001）

【摘 要】廣泛分布于廣西各地的紅黏土是一種特殊性土。文章結合廣西紅黏土地質的物理性質與工程特點，分析了利用紅黏土修筑高等級公路路基工程中存在的主要問題，總結了紅黏土路基填筑壓實施工技術和施工檢測工藝，為解決不良地質條件下高速公路在施工中遇到的技術難題提供了借鑒。

【關鍵詞】紅黏土；路基；施工技術；高等級公路

【中圖分類號】U416.1 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）04-0085-03

21世紀以來，我國公路建設迎來發展熱潮，公里總里程快速增長。依托西部大開發等國家戰略，廣西的高速公路建設蓬勃發展，截至2015年年底，廣西高速公路通車里程約4 300 km，基本建成出海出省出邊的快速運輸通道，形成全區高速公路的網絡主骨架。廣西“十三五”期間高速公路的建設目標是實現全區所有縣（市、區）通高速公路，總里程突破8 000 km。應對繁重的建設任務，如何對廣西山區特殊地質條件下的高速公路進行施工技術控制，這是道路工作者亟須解決的問題。

1 紅黏土及其特征

紅黏土指碳酸鹽巖經特殊的物理化學作用后形成的棕紅、褐黃等色的高塑性黏土。紅黏土廣泛地分布在我國的云、貴、川、鄂、湘、粵、桂等省份。廣西是碳酸鹽巖地區，環境濕熱多雨，紅黏土最為發育，分布十分普遍。紅黏土是以膠體形式存在，礦物成分以高嶺石、三水鋁石針鐵礦、綠片石、石英為主。在對廣西桂林、柳州、賀州、貴港等地的紅黏土樣本室內試驗數據對比中可以看出，廣西的紅黏土普遍具有幾個突出的特點：①天然孔隙比均為1以上，土質的干密度小；②天然含水率為33%～47%，而作為路基填料的最佳擊實含水率是26%；③塑限為32%～42%，液限為58%～80%，塑性指數高于26；④飽和度高于88%，土質黏性強，呈現均勻細膩的狀態。可見，紅黏土的物理性質十分獨特，具有高天然含水率、高飽和度、高液限、高天然孔隙比等不良物理性質，具有高強度和低壓縮性的良好力學指標。同時，紅黏土的底層剖面分布不均勻，存在上硬下軟的工程地質特性，普遍具有失水收縮、裂隙發育等工程地質特性，使得相關工程存在很大的安全隱患。

2 紅黏土路基工程的應用及問題

2.1 紅黏土路基工程的應用

與其他工程建筑不同，公路工程是一種線性工程，在建設的過程中需要大量的路基填筑材料。紅黏土土質塑性指數高、液限高、含水量高，把紅黏土作為路基填料，對于高等級的公路建設來說，存在天然含水率過高、壓實度不夠、水穩定性差的問題。在紅黏土地基上修建高等級公路及其他設施，容易引發一些特殊的巖土工程問題，不利于工程施工和運營。與此同時，廣西山區常年多雨潮濕、交通不暢，如果棄用紅黏土，異地調配換填石料或其他路基填料，需新征棄土場和取土場，一方面工程造價必然增高，另一方面不夠節能環保。因此一般來說，為節省工程造價，廣西高等級公路要盡量選擇就地取材，采用紅黏土填筑路基。在這樣的現實條件下，如何充分利用紅黏土填筑路基，開展鋪筑壓實等相關施工技術的研究，對降低工程造價、縮短工期具有十分重要的意義。

2.2 紅黏土路基工程的主要問題

2.2.1 地基不均勻沉降

地基作為高等級公路的基礎，需承受行車荷載、雨雪天氣的反復作用，只有保持一定的剛度和強度，才能保證高等級公路建成后的使用安全和壽命。紅黏土地基的巖土界面呈現的是水平方向的不均勻性，存在溶溝、溶槽，容易匯集地下水，公路使用過程中進一步風化后，紅黏土地基會出現不均勻沉降的情況。

2.2.2 路堤基礎沉降

廣西的巖溶地質地貌廣泛發育的是碳酸鹽巖紅色風化殼，以殘坡積紅黏土最為典型。這種紅黏土具有難以晾曬、壓實的工程特點。用于鋪筑路堤時，由于自然風化，黏土濕脹干縮為土塊，易出現崩解現象。加上上層路面路基、汽車荷載的重力作用，伴隨有軟化擠出，路堤同樣也會出現不均勻沉降。

2.2.3 路肩縱向開裂、坍塌

由于路肩部位臨空，晴雨天氣遭遇干濕狀態交替頻繁的情況，路肩部位失水收縮情況比路堤嚴重，在施工中機械碾壓不到路肩，填土密實度遠遠低于路堤，因此路肩極易產生縱向開裂，嚴重的還會產生路肩坍塌現象。

2.2.4 路堤邊坡溜塌、坍塌

路堤邊坡表面如壓實不夠，就會出現表土松散、坡面不平整情況，再遭遇雨季及地表水沖刷，在路堤邊坡的坡腰或坡腳附近就容易產生溜塌。隨著公路使用時間增加，經歷數個干濕季節，路面表層填土逐步風化、產生裂隙后，一旦有水滲入路堤，土質膨脹軟化，邊坡就會出現坍塌。

綜合以上分析，廣西高等級公路建設工程中，紅黏土路基應用廣泛。紅黏土土質塑性指數高、液限高、含水量高等物理特性容易導致多種工程問題及道路病害，因此，施工單位必須根據我國《公路路基施工技術規范》（JTG F10—2006）的規定，制定合理的地基處治方案，對紅黏土土質進行改良，以達到其作為高速公路路堤填料的指標要求；根據地基實際情況，應用科學、合理的施工工藝，如真空預壓法、高壓噴射注漿法、石灰樁法、強夯法等。紅黏土路基的施工科學與否，直接影響到地基處治結果。根據對道路病害成因的分析，紅黏土的含水量與壓實度對于工程質量起著至關重要的作用，因此在紅黏土路基施工中應著重做好紅黏土含水量、壓實度的控制。

3 紅黏土路基填筑壓實施工技術

3.1 紅黏土路基壓實度影響因素分析

3.1.1 含水量

路基填筑材料土質含水量決定了其能否得到規定的壓實度，這直接影響施工效果。如果不控制好含水量，將降低路基機構的強度。作為填筑材料，理論上，紅黏土的含水量應嚴格控制在26%為宜，左右偏差不超過2%～3%。在現場填筑前，應分段提取室內含水量實驗指標，作為現場填筑時的參考依據。現場對含水量不足的紅黏土需進行灑水增濕，對含水量超標的紅黏土進行攤鋪晾曬。碾壓前嚴控含水量是紅黏土路基壓實的首要工作。

3.1.2 壓實厚度

紅黏土的特性決定了選擇不同的壓實厚度將得到不同的壓實效果，若壓實厚度過大，壓實功作用消散較快，不能將土層整體壓實到位，難以達到指定的壓實度；同樣，若壓實厚度過小，紅黏土填料在自身的反作用力下將出現反彈效應。因此，壓實厚度的選擇需要經現場試驗確定。

3.1.3 壓實機械

在有條件的情況下，應合理選擇和組合壓實機械，紅黏土土質需選擇18～20 t的三路壓路機進行第一遍壓實，根據土質情況再選擇是否使用振動壓路機進行復壓，當紅黏土的擊實最大干容量為1.8 kN/m3，最佳含水量為15%左右時，選擇18 t振動壓路機即可，土質膨脹性越強，壓路機重量的選取應遞增。

3.1.4 碾壓次數

與壓實厚度的選擇同理，不同的碾壓次數，應用于同等壓實厚度的效果是不一樣的。同樣的壓實厚度，碾壓次數不夠，鋪筑的土層達不到規定的壓實程度；碾壓次數過多，紅黏土同樣會產生反彈現象，成為橡皮土。現場試驗測試，應設計出不同的壓實厚度所適宜的碾壓次數，觀察壓實效果、穩定性后，選擇合適的壓實厚度、碾壓次數組合開展施工。

3.2 壓實工藝流程

紅黏土壓實質量的好壞，關鍵問題是壓實施工技術。壓實度是路堤施工質量控制中最為關鍵的環節。

3.2.1 底層路基準備

施工前，應對底層成型路基進行檢查，確保沒有任何松散材料和軟弱點，其平整度和壓實度應符合規范要求，對于壓實度不滿足規范要求的底層成型路基必須進行復壓。

3.2.2 施工測試放樣

按照高速公路設計路線進行防線，定出路基邊線，并填筑超出路基寬度1 m的砂石包邊，防止紅黏土路基碾壓造成路基彎坡；按照預定的路基壓實厚度進行高程放樣。

3.2.3 紅黏土的運輸與填筑

采用挖掘機取土，自卸汽車運土時將紅黏土運送至施工路段，采取橫向上土的方式，可以減少自卸汽車對下一層路基造成的破壞。

3.2.4 紅黏土的碾壓

紅黏土路基的碾壓應分兩步走，先用三輪壓路機進行初壓，初壓次數以2～4遍為宜，然后根據土質的不同情況，選擇適當噸位的振動壓路機復壓，復壓次數為2～4遍。需要特別注意，復壓時每一遍都要進行壓實度檢查，以便對于之前測試的壓實厚度與壓實次數組合效果做確認，用于正確指導之后的施工。

3.3 紅黏土路基施工控制方法

3.3.1 含水量控制

紅黏土路基碾壓前，可調整填料土壤含水量略高于最佳含水量，以保障在施工過程中隨著碾壓而蒸發掉的填料水分，以確保碾壓效果；填料含水量應盡量做到均勻。

3.3.2 壓實度控制

紅黏土在最佳含水量條件下碾壓達到壓實標準后，其飽和度往往小于85%，在高速公路運營中，路基飽和度低，會吸水膨脹，導致公路病害。建議通過試驗路論證的方式，在確保路基強度的情況下，適當降低對壓實度的要求。

3.3.3 填料預處理

為確保施工時的壓實效率，提升碾壓的均勻度，應對填料進行預處理，如存在較大土塊，應使用機械打碎至5 mm以下，這也是保證填料含水量均勻的前提條件。

3.3.4 復壓處理

對于施工期遇雨或連日暴曬，影響路段碾壓效果，或碾壓壓實度不達標的，必須進行復壓補救處理，復壓仍難達到壓實效果時，應采用夯擊板或鋼板進行強行擊實。

3.3.5 路堤路塹交界壓實

路堤與路塹交界處密實程度不相同，土質含水量不一致，極易發生不均勻沉降，碾壓時要格外注重達到壓實、均勻、緊密，交界處一定范圍內應翻松，調整土質含水量至最佳含水量，選擇適當噸位的壓實機械進行復壓。

3.3.6 沉降和穩定檢測

路基填筑施工過程中，應做好路基沉降和穩定性檢測，以確定填筑速度，填筑加載過快會造成地基破壞。觀測控制指標是紅黏土路基路堤的中心線沉降速率小于1.0 cm每晝夜；坡腳水平位移速率不大于0.5 cm每晝夜。

4 小結

綜上所述，紅黏土是具有高含水率、高孔隙比等不良物理性質但卻具有良好工程特性的一種特殊土。在山區深層紅黏土地區的高等級公路建設工程中存在很大的工程隱患，應從施工工藝方面著手進行研究改善，使之應用到工程建設中，同時加強工程施工中的質量控制。既規避消除各種工程隱患，又能合理利用當地土壤資源，更有利于降低紅黏土地區高等級公路的工程造價和縮短建設工期。

參 考 文 獻

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[責任編輯：陳澤琦]

【作者簡介】羅成江，男，廣西忻城人，廣西路建工程集團有限公司工程師。