濕陷性黃土地區粉質土路基填筑研究

◎ 劉拓益　羅劍虹　傅郁健　成都華川公路建設集團有限公司

濕陷性黃土地區粉質土路基填筑研究

◎ 劉拓益羅劍虹傅郁健成都華川公路建設集團有限公司

在公路路基工程施工過程中，經常會遇到粉質土路基，由于粉質土路基不宜板結、土質粘合性差，壓實效果往往很難達到要求，一直以來都是路基填方中需要解決的難題。本文以實際工程為例，對粉質土路基填料特征進行了分析，找出了壓實度達不到要求的原因，并對路基填筑方案進行了驗證分析，提出了相應的解決措施。

濕陷性黃土地區 粉質土路基 填筑質量

1.工程概況

由成都華川公路建設集團有限公司承建的山西省右玉至平魯高速公路路基路面第三合同段全長23.574km，施工樁號為K23+500～K49+900，工程施工地點在山西省朔州市右玉縣境內及平魯縣境內700m。該項目地域內水資源嚴重缺乏，全年降雨量很少，河流干涸，無地表水源可利用，施工過程中的水源只能采用打井取水。

2.填料情況

本合同段填料來源為挖方利用方及就近借方，根據山西省交通規劃勘察設計院提供的施工設計圖說明，本合同段土質為粉質土。該土為無層理的黃色粉質土狀沉積物，孔隙度高，易遭沖刷和沖蝕，具有濕陷性質，在干燥狀態下粘聚強度較大，可形成較陡邊坡，原狀土被破壞后，粘結力大大減少，手握緊松開后為松散體。填料經壓實后，在無外部壓力天然風化情況下，一個星期左右表面會形成一層強度較高的硬殼。

表1　壓實度檢測結果（第1、2層）

表2　壓實度檢測結果（第3、4、5層）

3.常規施工情況

（1）在施工前期，根據路基填筑常規施工方法，即縱向水平分層填筑、分層碾壓，采用工地試驗室土樣試驗數據進行了兩層試驗段試驗，經現場壓實度檢測，壓實度檢測結果均為86～92%，不滿足規范要求，試驗檢測結果見表1。

（2）采用相同填筑施工工藝，并采用委托單位試驗數據進行第三至第五層的試驗段試驗，經試驗檢測，壓實度檢測結果均不滿足規范和設計要求。

為進一步試驗，在已填筑完成的路基上采用強夯補強方法提高壓實度，強夯單擊夯擊能為2000KN·m，每遍每點夯實6～8遍，夯實3遍，前兩遍按3m間距跳夯，最后一遍排夯，互相搭接＜1/2夯痕，強夯最后兩擊平均夯沉量＜5cm。經現場壓實度試驗，壓實度雖有所提高，但仍不滿足規范要求，檢測結果見表2。

（3）為深入了解路基壓實情況，隨后又專門調用了27t單鋼輪振動壓路機（激振力為420KN/340KN），和22t單鋼輪振動壓路機（激振力為400KN/225KN）進行壓實對比，在現場進行了不同噸位、不同強弱的先后順序、不同碾壓遍數的碾壓工藝試驗，之后對路基壓實度進行檢測發現，壓實度在83～88%之間，仍不滿足要求。

4.壓實不足原因分析

4.1填料含水量影響

從以上壓實度檢測結果分析可知，填料的含水量均小于最佳含水量，有的甚至僅為最佳含水量的50%左右，導致土顆粒之間的摩阻力較大，因而粘結性較差，無法板結，達不到擠壓密實的最佳效果，根據相關文獻和研究表明，粉質土的含水量應大于最佳含水量的2%，以便壓實。但該項目水資源嚴重匱乏，且風干速度快，灑水燜料后，0.5h左右填料表面已全部干燥成粉塵，故要使填料達到最佳含水量，甚至超過最佳含水量的2%不現實，可操作性不強。

4.2顆粒組成影響

從表1和表2中可得到，該粉質土粉土粒徑＞0.075的總含量達到了80%以上，級配單一，顆粒之間沒有細粒土填充，土體之間空隙較大，無法壓實。

4.3填料可塑性影響

經查《道路施工常用數據手冊》，塑性指數Ip＞17稱為粘土，12＜Ip≤17稱為粉質粘土，從表1和表2中可得到，該粉質土的塑性指數Ip為15和11.6，說明該填料塑性和粘性較差，土料之間呈松散狀，故造成難以壓實。

5.研究對策與技術方案的選擇

5.1采用大噸位壓路機

經現場試驗，該壓實效果不明顯，大噸位壓路機對該填料的壓實起不到明顯作用。

5.2采用強夯

經現場試驗，該壓實效果也不明顯，主要是強夯作業不均勻，且對附近構造物有損傷，甚至破壞，特別是有涵洞等構造物地段，需隔離至少6m范圍，因此會造成路基強度不均勻，而從引起路基開裂。另外，強夯移動笨重，施工進度慢。

5.3采用沖擊碾壓

沖擊碾壓為一種輕型強夯，沖擊碾壓時產生的沖擊應力迫使土層孔隙壓縮，使土顆粒相互靠攏，排出孔隙中的氣體與水，土顆粒重新排列而擠密壓實。且該施工方法方便簡單，操作性較強，對構造物的損傷較小。

6.沖擊碾壓施工技術試驗方案

6.1施工機械配置

20T振動壓路機、推土機、平地機、挖掘機、自卸汽車、灑水車、自重16T沖擊壓路機及牽引設備1臺（牽引設備功率＞400馬力）。

6.2路基填筑試驗方法

路基填筑按分層填筑分層壓實的施工方法進行填筑，每層松鋪厚度25～30cm不超過30cm，分別填筑2層沖擊碾壓8遍、填筑3層沖擊碾壓10遍、填筑4層沖擊碾壓12遍，沖擊碾壓后平地機整平，振動壓路機振動1遍，最后靜壓1遍收面。

沖擊碾壓從路基的一側向另一側轉圈沖碾，沖碾順序應符合“先兩邊、后中間”的次序，以輪跡搭接但不重疊鋪蓋整個路基表面為沖碾一遍。

6.3試驗數據

采用上述方法對路基填筑九層，沖擊碾壓了三遍，其中在第二層、第五層和第九層頂層進行沖擊碾壓，沖擊碾壓后再用動壓路機振動1遍并靜壓1遍，之后檢測其壓實度，并對下層或下兩層進行了壓實度試驗。

6.4試驗結論

按機械設備最大效率和施工進度考慮，按常規施工方法填筑3層，然后用沖擊碾壓沖擊10遍，平地機整平后，再用振動壓路機振動1遍，最后靜壓1遍收面，其路基填筑壓實質量能滿足規范及設計要求，且在對填料的含水量要求可適當放寬。

7.結束語

綜上所述，濕陷性黃土地區粉質土路基填筑采用常規碾壓與沖擊碾壓復合壓實工藝解決路基壓實問題，并合理對施工工序進行安排，能最大限度地降低了工程成本和施工難度。

姚占勇.《道路施工常用數據手冊》［M］.北京，人民交通出版社，2006.