熱帶雨林地區黏土質材料作為路基填方的研究及應用

曉夏

摘要：根據所處地形不同，公路路基基本分為兩種：路堤和路塹，即我們日常俗稱的填方和挖方。不論是路堤還是路塹，主要是以天然土石類散性材料構成的土工結構體，在經受溫度、雨雪等氣候條件侵蝕破壞破壞的同時，還必須直接承擔路面結構呈所受到交通帶來的靜載或動載應力作用，所以路基要有一定的強度、穩定性和耐久性。通常的路基材料都是利用土體作為主要填筑材料，而土質的特性在土木工程學相關的各個領域都有廣泛研究。因為土壤形態的復雜性，決定其每一種土體都有一定的用途和意義。這里，僅對雅杜高速公路路基填筑材料做出相關闡述。

關鍵詞：公路路基;填筑;材料特性

一、工程概況

（一）本項目區位于喀麥隆西南部地區，地形由喀麥隆中西部山區向濱海森林平原區過渡，總體呈東高西低的趨勢，海拔高程介于20m-820m之間;其中一期工程屬中西部山區地形以山嶺重丘為主，地形起伏較大。起點位于雅溫得附近屬于熱帶高原雨林氣候，年均氣溫24.6℃，年均降雨量1600毫米，降雨天數200天以上。

（二）在地質方面，項目所在區域特點為變質類型的混合巖演化的鐵鋁巖土類土壤，土壤質地為沙質骨料型粉質粘土。下層為片麻巖。沿線主要不良地質為淺層軟土，主要分布在沿線溝谷低洼處，厚度一般小于3m。

二、材料詳細研究分析

（一） 向喀麥隆國家實驗室咨詢，初步了解，工程所處區域植被茂盛，土體保水效果良好，導致材料天然含水量偏高。

（二） 根據初步設計的地勘資料顯示，本區域主要材料有黏土類、分化巖土類和巖石（片麻巖）。

（三）項目實驗室對所有挖方及沿線征地范圍內進行取樣檢測、分析。如表1

三、用于填方材料研究

（一）保證質量的前提下，結合成本和進度綜合考慮，采取因地制宜、合理選材、便于施工的原則，進行工程填方施工。

（二）根據表1中檢測結果和法國路橋實驗室（LCP）填方工程和地質地貌基本原則（以下簡稱基本原則）中的建設工程材料特性分類表進行分類確定其屬于A類和B類兩種材料。

1、A類和B類材料從廣義上講是可以用作填方材料，由于不同等級的公路路基對填方材料的要求不盡相同，根據本工程實際勘查結果并結合法國路橋實驗室（LCP）填方和路基工程一般原理（以下簡稱一般原理）對A類材料和B類材料按照含水量狀態對本工程材料進一步的分類，并指出填方使用的部位及施工條件如表2所示。

由表2 可知，B類紅土粒料材料更優于用作填方，施工工藝容易操作，受雨水影響輕于黏土類，但是由于此類材料在本工程區域內非常匱乏，因此，只留作路基頂50cm內填方和大于10m填方的下部使用。關于B類分化巖材料不建議直接用作填方，首先因為此類材料抗雨水沖刷能力較弱，會導致路基被雨水損壞。其次，此類材料紅土粒料型材料相比，抗剪切強度較小，在邊坡較陡的情況下容易引起路基瞬間失穩、滑移等破壞，如果邊坡較緩，會增加填方數量，既影響施工進度又增加成本。綜合分析在本工程優先使用黏土作為路基填料。如果這些材料在某些情況下被利用于工程填方，必須對路基做防護或做其它相關的技術處理。

2、 根據設計文件及相關規范規定，路基材料指標要求（如表3所示）。A類材料中的A2h、A2th、A3h、A3m同樣也滿足填方要求，況且沿線A類材料資源比較豐富，但是這類材料在含水量適中或偏少的時候粘性很高，在含水量偏多是表現出粘或滑的特性。這大大增加了施工難度以及實驗室內的操作。所以在施工中要根據工程實際情況對此類材料從施工工藝或材料改性方面做相應的處理。

3、根據以上數據以及現場檢測指標要求（如表4所示）進行研究分析，現場壓實度是按照90%OPM控制，而室內CBR是按照95%OPM得到的CBR值，設計過程中參與計算的CBR值不能直接作為路基填方材料選擇的依據，為避免實際現場CBR值偏小，引起質量事故，應該在實際操作過程中要按照現場的壓實度90%OPM測得的CBR值作為填料選擇的參考值。如果提高現場壓實度到95%OPM會給施工帶來極大的困難，使工程進度嚴重受限。為保證工程質量又不影響現場施工進度，所有的填方均使用CBR≧10或CBR≧5的A2h、A2th、A3h、A3m、A3th材料.

四、 施工應用

（一）由于此類材料天然含水量高于最佳含水量5%-8%，導致現場施工難以壓實并出現嚴重彈簧現象。如果通過翻曬的方式降低含水量，旱季至少需要2天才能達到要求，雖然增加施工成本，但是不能加快施工進度。雨季是無法進行填方施工。對工期影響非常大。為解決此類問題，可以通過優化施工工藝對其進行改善。

1、根據基本原則及材料的相關實驗數據綜合分析，此類材料可以采用輕型壓實，首先可以減少施工過程中彈簧現象的出現，其次，含水量更加接近于輕型擊實最佳含水量（OPN）。為確保工程質量，對同種材料的重型擊實和輕型擊實下現場檢測壓實度所得CBR值進行對比，如表4所示。

例如，本工程就是將現場的壓實度 90%OPM換作99%OPN，通過表4可以看出，CBR值保持不變或變化很小。這樣既能加快施工進度又能確保施工質量滿足設計要求。當然這些數據僅僅是用于同種材料同區域的對比，對于其它不同的工程應該做相應的實驗來進行驗證，以便獲得更優的施工工藝。

2、采取薄層填筑方法，施工層厚保持在20-30cm之間，太薄影響施工進度還會增加施工成本，太厚難以壓實。事實上，壓實度會隨著厚度的變化引起壓實度也隨之變化。所以壓實度一般有兩種層位檢測方法，一種是壓實土層厚度的平均密度檢測方法，另一種是壓實土層底部8cm土層壓實度檢測方法?？梢愿鶕┕すに嚭褪┕C械在試驗段時確定其中的一種方法作為標準，通常施工采取前一種方法控制現場壓實狀態，但必須保證層厚滿足要求。后一種方法可以用于抽檢，對路基填筑進行雙指標壓實控制。

五、 結語：

經過對黏土質材料的特性和現場施工工藝研究，本工程填方路基各項指標均滿規范要求。在質量、進度、成本方面都達到了預期效果。同時，希望本文能夠為非洲熱帶雨林地區的類似工程提供參考。

參考文獻：

[1]本工程CCTP

[2]本工程設計文件

[3]公路路基施工技術規范? JTG F10--2006

[4]Realisation des remblais et des couches de forme? Fascicule I? Prtncipes Generaux

[5]Realisation des remblais et des couches de forme? Fascicule II? Annexes techniques