碎石改良高液限紅黏土路基處治研究
——以小龍高速軍馬場互通連接線工程為例

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（昆明市政工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，昆明650228）

1 引言

長松園片區(qū)小龍高速軍馬場互通連接線（以下簡稱“連接線”）位于云南省嵩明縣長松園片區(qū)，道路西起小龍高速軍馬場收費(fèi)站，為城市主干路，設(shè)計(jì)速度60km/h，道路全長為2 690.951m，道路紅線寬60m。根據(jù)地勘報(bào)告顯示，擬建道路沿線均分布厚度差異較大的紅黏土層，顏色主要為褐紅色、褐黃色，具有大孔隙比、高液限、高含水量的特征。

2 高液限紅黏土的不良工程特性

工程中，高液限紅黏土的特點(diǎn)是上硬下軟，越往下性能越差，最后變成流塑性的狀態(tài)。紅黏土容易造成路面沉降、漲縮性破壞，是道路工程中很大的安全隱患。

2.1 地面塌陷

由于地下水運(yùn)動的影響，高液限紅黏土中存在很多的土洞，洞徑集中多為l00～500mm，并存在于巖土交界面上。土洞的存在改變了地基土的特性和受力形態(tài)，一旦受到外力的作用，就會出現(xiàn)坍塌，地基土的結(jié)構(gòu)形式也會發(fā)生變化。

2.2 紅黏土地基的脹縮性破壞

紅黏土普遍具有弱膨脹性，自由膨脹率一般都在20%～30%，在5t 荷載的作用下，試驗(yàn)樣品中，有部分會顯示負(fù)值，大部分試驗(yàn)品的體縮率大于10%，最高的接近20%。

2.3 難排水、難固結(jié)穩(wěn)定

高液限紅黏土的顆粒比較小，土體結(jié)構(gòu)具有一定的緊密度，所以保水性能比較好，不容易發(fā)生滲透，固結(jié)時間長，導(dǎo)致了高液限紅黏土內(nèi)的水分很難排出，不利于地基的穩(wěn)定。

3 改良高液限紅黏土的處理方案

本工程以挖方為主，棄方較多，為節(jié)約工程造價，本次選取K0+840～K0+940 段作為紅黏土改良試驗(yàn)段，紅黏土采用摻入碎石改良后填筑，對不同碎石摻配率（50%、60%）下的顆粒篩分、對液限、塑性指數(shù)、CBR 值、重型擊實(shí)、改良后裂縫寬度等進(jìn)行土工試驗(yàn)測定，確定最優(yōu)含水率及最佳配比后現(xiàn)場鋪筑[1]。

碎石改良高液限紅黏土的主要施工工藝包括施工放樣、備料、運(yùn)送土、攤鋪、摻碎石拌和碾壓、整平等。以下主要介紹這些施工工藝的具體做法。

3.1 施工放樣

在沿路線方向，對應(yīng)測量人員每隔20m，放出試驗(yàn)段5m、9m 的邊樁，并進(jìn)行高程測設(shè)，然后通過高程計(jì)算出路基設(shè)計(jì)寬度，采用石灰灑出邊線，注意要包含施工留出的寬度：50cm，從而來保證在壓實(shí)度上的可靠性。根據(jù)測出的高程推算出需要的填土高度，然后木樁上用紅油漆標(biāo)注。

3.2 備料

可采用就近的碎石廠家所生產(chǎn)的級配碎石，注意碎石需要達(dá)到干凈、清潔的要求。

3.3 備土、運(yùn)送土

在試驗(yàn)段施工，所用的土為挖方紅黏土，通過對應(yīng)的挖掘機(jī)進(jìn)行取土，然后安排運(yùn)土車，送至試驗(yàn)段區(qū)域。

3.4 攤鋪素土

松鋪的厚度為250mm，按照長10m×寬4.5m 的規(guī)格設(shè)置方格，然后，依照所計(jì)算的土方量，去布料，每一格的用量為：10×4.5×0.25=11.25m3，通過12m3的車輛進(jìn)行運(yùn)輸，在每個方格內(nèi)布1 車料，注意需要按所要求的間距進(jìn)行卸料。根據(jù)上述步驟中的填土紅線進(jìn)行填土到指定位置，并用推土機(jī)進(jìn)行推平處理，最后通過鋼釬法，去檢測松鋪的厚度。

3.5 摻碎石拌和、翻曬

當(dāng)填料依照要求在路拱進(jìn)行攤鋪后，第一步需要對土的含水率進(jìn)行檢查，只有土樣含水率達(dá)標(biāo)時，才可以進(jìn)行碾壓，如果達(dá)不到要求，需要采取晾曬、灑水等方式，對土樣含水率進(jìn)行調(diào)整。按照長10m×寬4.5m 的規(guī)格，對方格進(jìn)行重新設(shè)置，通過計(jì)算碎石的用量，可通過人工配合機(jī)械的方式鋪碎石，采用多鏵犁翻拌，在此過程中，要注意先后順序，需從中間先開始，然后再通過兩邊，向中間進(jìn)行翻拌，在進(jìn)行第2 遍時，需要先向著兩邊進(jìn)行翻拌，最后再進(jìn)行中間翻拌2 遍。

3.6 精平

碎石在進(jìn)行，土拌和均勻過程后，當(dāng)其含水率達(dá)到對應(yīng)要求，可先采用振動壓路機(jī)靜壓，隨后用平地機(jī)進(jìn)行初平，接著，再通過振動壓路機(jī)在已經(jīng)初平的路段，進(jìn)行快速的碾壓，次數(shù)為1～2 次，檢查不平整的地方，壓力機(jī)碾壓結(jié)束后，測量人員需要對各個點(diǎn)的高程進(jìn)行測量。

3.7 碾壓

整平結(jié)束后，立即用振動壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。在壓實(shí)的過程中，需要注意按照“先輕后重”的原則來進(jìn)行，直到可以達(dá)到對應(yīng)要求壓實(shí)度，同時，壓路機(jī)的碾壓行駛速度最好采取慢速進(jìn)行；在填筑時，需要仔細(xì)記錄壓實(shí)設(shè)備和速度等信息，登記壓實(shí)前的松鋪厚度和壓實(shí)遍數(shù)，以便以后的查證和監(jiān)理的檢查。

4 試驗(yàn)結(jié)果

本文提出采用摻入碎石的方法進(jìn)行改良，從而達(dá)到改善高液限土物理力學(xué)性質(zhì)，降低其易開裂收縮性能的目的。根據(jù)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以得出，該標(biāo)段內(nèi)的土具有以下特點(diǎn)：（1）天然含水率高，液塑限高，其中液限WL的均值為66%，范圍為50.2%～81.8%，最小值和均值均大于50%，為高液限土；（2）孔隙比e均值為0.81，最大值為0.98，壓實(shí)系數(shù)小，可壓實(shí)性較差[2]。

將該標(biāo)段分為3 個工區(qū)，分別取試驗(yàn)段將高液限土中摻入50%、60%的碎石作為路床填筑材料，通過一定的施工工藝碾壓成型后取樣，按照J(rèn)TG E40—2007《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行試驗(yàn)，得出各工區(qū)的試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 試驗(yàn)段標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果表

通過表1 可以得知，在土工試驗(yàn)后，得出了摻入50%、60%碎石后各個試驗(yàn)段的最佳含水率，最大干密度、壓實(shí)度以及承載比CBR 值。由此可以看出，各個工區(qū)試驗(yàn)段的壓實(shí)度均大于96%，CBR 最小值為15.7%，均值為16.2%，均滿足公路路基設(shè)計(jì)及施工技術(shù)規(guī)范的要求，因此，摻入60%碎石高液限土可以作為標(biāo)段的路床填筑材料。

5 結(jié)語

本文以長松園片區(qū)小龍高速軍馬場互通連接線K0+840～K0+940 段為依托，通過室內(nèi)試驗(yàn)和施工現(xiàn)場試驗(yàn)段的修建，對高液限土進(jìn)行了摻入碎石改良，而再用作路基填料的試驗(yàn)，同時，提出了相關(guān)的施工工藝。由于高液限土本身所具有的特性，不可以直接當(dāng)作路基的填料，需要進(jìn)行一定的處理，本工程通過摻入的碎石進(jìn)行處治，可以顯著提高路基的剛度及承載力。