崇明地區潮濕路基水泥改良土填料試驗研究

李 操

上海市機械施工集團有限公司 上海 200072

潮濕路基是上海地區道路建設普遍面臨的問題。崇明生態大道潮濕路基含水量較高，根據現場踏勘，絕大部分土地標高（以吳淞標高0 m為參照）為3.21～4.20 m，地下水位標高為3 m。按照JTG D30—2015《公路路基設計規范》，地下水位處于較高狀態，因此，潮濕路基受地下水位的影響比較大。在施工過程中，當用高含水率的黏性土填筑路基時：一方面，施工碾壓常只能使松散土顆粒間隙縮小，其土的實際密實度與天然密實度并無區別，施工壓實存在較大難度；另一方面，如果通過增加碾壓遍數和碾壓功率，非但不會明顯增加土的密實度，反而會使土體內部產生剪切破壞，導致強度降低，影響路基穩定性。崇明地區潮濕路基的填筑可采用改良處置技術，以克服崇明地區缺乏優質填料的困難。潮濕路基改良處置技術研究已經成為崇明生態大道建設的關鍵技術問題。

1 路基土改良判定標準

楊世基[1]針對過濕土路基穩定性提出采用稠度[wc＝(wL-w)/IP]作為分析路基強度與穩定性的基本指標。式中：wL為液限，w為土料的天然含水率，IP為塑性指數，IP＝wL-wP，wP為塑限。不同稠度的土采用不同的處理方法，具體如下：當wc＜0.50時，土料呈極軟塑狀，不能直接用作路基材料。當wc＝0.50～0.75時，土料呈軟塑狀，如用作填土材料，可摻入無機結合料，視情況晾曬后壓實，能獲得良好效果。當wc＝0.75～1.00時，土料呈硬塑狀，屬于可利用的填筑土，其中wc＝0.90～1.00時只需稍加晾曬便可壓實；wc＝0.75～0.90時需要晾曬時間較長，并需要摻入小劑量的結合料拌和后壓實。當wc＞1.00時，土呈半固體狀，屬于正常填料，直接可用重型機具碾壓密實。

本工程道路路基施工現場的填土主要為粉土、黏土和淤泥質土，且大多處于軟塑、可塑狀，少數處于極軟塑狀態。因此，本項目主要針對粉土、黏土和淤泥質土進行相應的改良研究。

2 路基填料改良方案比選

近年來，國內外學者對于水泥改良土的水泥摻入比進行了諸多研究。李星等[2]研究了水泥改良土的動力特性，結果揭示水泥改良土動力特性顯著提高，摻入水泥顯著增強了土體抵抗干濕循環作用的能力。楊廣慶[3]以4%水泥摻量改良土進行動力特性研究，得到水泥回彈模量隨動應力變化而變化的結論。嚴勝才[4]通過室內與現場試驗，揭示了鐵路路基水泥摻量比例對水穩性的影響程度。史存林[5]指出了最大擊實干密度和無側限抗壓強度與延遲時間的控制關系，保證了鐵路路基的施工質量。

根據設計要求，在地下水位較高的情況下，為避免水對路基穩定性產生不良后果，綜合考慮路基處理經濟性、技術性等方面，最終選擇水泥土作為路基改良施工方案。

3 路基試驗

3.1 試驗概況

崇明生態大道（堡江公路—向化公路）新建工程4標位于崇明島嶼南部地區，線路呈東西走向，西起堡江公路，東至向化公路。其中道路段總長5.8 km，道路等級為二級公路，道路規劃紅線40 m。崇明地區生態大道道路設計標高4.75 m，原地面標高為3.21～4.20 m。本次路基試驗段長100 m，試驗段樁號為K26+900～K27+000。

1）機動車道。一般路基須滿足80 cm的處理深度要求，當清表后機動車道路床填土高度≤80 cm時，則應適當超挖至80 cm。設計要求路基處理自下而上為：厚30 cm礫石砂+厚50 cm水泥土（水泥摻量5%），分層回填至路床頂。填方路段，路基處理自下而上為：厚30 cm礫石砂+厚50 cm以上水泥土（水泥摻量5%），分層回填至路床頂。

2）慢行通道。一般路基處理采用厚30 cm礫石砂+厚40 cm水泥土（水泥摻量4%）。

3.2 原土料性能指標及要求

試驗開始前需對原土樣性能進行采樣檢測，原土樣應符合設計及規范要求。

3.3 水泥土配合比設計及檢測

水泥采用強度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥，水泥土（水泥∶土＝5∶100）應按設計要求進行鋪筑。水泥的初凝時間宜大于3 h，終凝時間宜大于6 h。水泥細度≤10%。3 d抗壓強度≥11 MPa，28 d抗壓強度≥32.5 MPa。

根據設計要求的強度，試驗摻入5%、7%的水泥進行擊實試驗；通過2次平行試驗得出含水量與干密度的平均值分別為13.2%、1.764 g/cm3。

3.4 路基填筑方法

1）原地面處理。施工前先對現場路基范圍原地面進行清表作業，清表厚度為0.3 m，清表后進行晾曬碾壓，原地面壓實度不小于90%（重型擊實標準）。一般路基處理須滿足80 cm的處理深度，當清表后機動車道路床填土高度≤ 80 cm時，則應適當超挖至80 cm。

2）測量放樣。根據原地面高程與設計高程差值計算兩側路基坡腳線位置，沿左右幅邊線每隔20 m設一個斷面進行放樣（在曲線段、橋頭段等斷面加密為10 m一個斷面），放樣點位采用長50 cm木樁打入地面做標記。

3）礫石砂填筑。復核路基中邊線及高程放樣成果，經復核無誤后，攤鋪礫石砂。松鋪厚度36 cm（壓實厚度30 cm，松鋪系數1.2）。在礫石砂填筑前打灰格，灰格線以6 m×11 m為宜，自卸車按方格卸土，在卸土的同時由推土機跟進推平。攤平后采用壓路機靜壓4遍以上。

4）素土攤鋪晾曬。素土攤鋪厚度按25 cm控制，松鋪系數為1.35，即松鋪厚度為34 cm。布料前先根據測量放樣點撒出路基填筑邊線，再縱、橫向撒出方格網，根據填筑厚度及運輸車的裝載能力控制每個方格的面積。為保證路床邊緣的壓實效果，攤鋪邊線超出設計邊線50 cm以上。

5）靜壓初平。素土攤鋪晾曬后，采用推土機進行初平，初平后由壓路機靜壓1遍。在素土上表面畫出白色方格網，并計算水泥用量。

6）水泥攤鋪。根據填筑厚度及運輸車的裝載力控制網格大小，水泥采用路拌方式。

7）水泥土拌和。采用大型路拌機拌和2遍，拌和時設備下齒進入下層5 cm，粉碎后的粒徑應不大于1.5 cm。

8）水泥劑量檢測。拌和均勻后進行水泥劑量測量，因水泥土施工受水泥初凝時間等影響，故施工單位、監理單位和檢測單位應同時對水泥土進行取樣，同步檢測水泥劑量。檢測合格后及時整平碾壓，現場測得均值為5.3%、5.4%，滿足設計要求。

9）碾壓整形。經過靜壓精平后，進行碾壓。碾壓順序：靜壓2遍→弱振2遍→強振2遍→靜壓收面。在路基整平后，先用動壓路機以2～3 km/h的速度采用重疊輪跡1/2的方式靜壓2遍，然后弱振2遍，再以3～5 km/h的速度強振2遍，保證下部壓實。橫向重疊寬度不小于50 cm，縱向重疊長度不小于2 m，做到不漏壓、無死角。碾壓成形后，禁止大車通行。

10）覆蓋灑水養護。碾壓完成后及時覆蓋土工織物保濕養護，使用人工配合灑水車灑水，灑水車應在便道上行駛，灑水次數一般不少于3次，保濕養護至少7 d。施工時如遇雨水天不能及時攤鋪水泥，可采取靜壓收面方式防止填料浸泡或采用土工薄膜覆蓋防止雨水侵入。

11）施工縫處理。先期施工壓實層末端碾壓成斜坡，在新混合料攤鋪前，將末端斜坡挖除，挖成橫向（與道路中心線垂直）垂直向下的斷面，重新開始攤鋪。上下層錯開不少于2 m，即先期施工段落應預留臺階形接槎，臺階高度與每層填料厚度一致。

4 試驗結果驗證

根據路基設計要求，路基在平衡濕度狀態下，路基頂面設計回彈模量值不小于40 MPa，土路基壓實度不小于95%，彎沉值不大于3.335 mm。試驗結果如表1所示，各項指標檢測結果均滿足設計要求[6]。

表1 水泥土路基試驗結果

5 結語

本文依托崇明生態大道道路路基項目，通過多種填料改良方案比選，主要得出以下結論：

1）基于室內試驗條件，測得的素土最大干密度為 1.72 g/cm3，水泥土最大干密度1.764 g/cm3，最佳含水率13.2%。通過試驗得出，素土及水泥土改良滿足路基填筑設計及規范要求。

2）通過現場改良水泥土試驗結果，驗證了不同水泥土摻量的回彈模量、壓實度、彎沉值，檢測結果滿足要求。

3）針對高水位水泥土路基的試驗段實施，設計2種不同水泥摻量配合比并通過現場試驗，證實了在同等工況條件下，其試驗結果均達到了預期效果，實現了現場施工試驗與設計指標的一致性。

[1] 楊世基.高級公路過濕土路基的綜合穩定技術[C]//海峽兩岸土力 學及基礎工程地工技術學術研討會論文集.西安:土力學及基礎工 程地工技術學術會,1994:420-425.

[2] 李星,程謙恭,張金存,等.干濕循環下高鐵路基水泥改良膨脹土動力 特性試驗研究[J].鐵道建筑,2016(6):99-103.

[3] 楊廣慶.水泥改良土的動力特性試驗研究[J].巖石力學與工程學報, 2003,22(7):1156-1160.

[4] 嚴勝才.水泥改良土的物理力學特性試驗研究[J].鐵道建筑,2015, 5(4):107-109.

[5] 史存林.鄭西鐵路客運專線路基水泥改良土擊實標準的研究[J].中 國鐵路,2007(11):20-23.

[6] 王春榮,馮奔.淺談高速鐵路路基填料改良試驗研究及應用[J].水利 水電施工,2014(5):86-89.