AASHTO路基填料分類規范在海外工程中的應用

賈烊

(中國建筑國際工程公司,北京100029)

如今，中國企業越來越重視開發和經營國際工程市場。受到國外技術規范經驗缺失的限制，與歐美同行競爭時劣勢明顯。在公路建設領域，美國州際公路與運輸工作者協會（AASHTO）頒發的一系列規范被廣泛應用于國際工程。深入研究AASHTO規范，有助于承包商深入理解設計要求，控制工程質量。路基壓實度是控制公路建設質量的關鍵指標[1]，路基填料種類影響壓實效果。某些土質由于礦物組成的缺陷，甚至完全不適用于路基填筑，冒然使用將會埋下路基開裂、失穩破壞等后患。本文以南美洲玻利維亞道路工程為例，圍繞AASHTO《公路建設用土壤和土壤-集料混合料分類》（M145-91）的2017年修訂版[2]（以下簡稱M145規范），分析了美標路基填料分類方法的特點，對中美規范之間的差異進行了探討，所得結論能夠為同類工程提供參考。

1 AASHTO填料分類方法

美標M145規范利用土壤試驗所得的粒度分布、液限和塑性指數，將土壤填料分為7個群組，分類結果如表1所示。通過公式計算“群組指數 GI（Group Index）”評價土壤的工程適用性。由表1可以看出，粉質土（A-4～A-6類土）、粘土（A-7類土）的路基填筑適用性較差。

群組指數的計算方法見下式：

式中：F為通過75μm（No.200）篩的材料百分數（用整數表示），LL為液限，PI為塑性指數。當群組指數計算值為負數時，直接取為0，群組指數應精確為整數。在M145規范中，給出了A-4～A-7類土的液限、塑性指數分布情況。

2 不良填料規定

2.1 A-6、A-7類土

根據M145規范，在表1中，A-6或A-7類土被描述為相當差的路基填料類型。原因在于A-6或A-7類土在吸水膨脹量和失水收縮量均較大，對路基壓實不利。A-7類土還具有A-5類土的高液限土特性（液限大于50%），其水穩定性較差，且工程強度較低[3]。

表1 AASHTO土壤和土壤-集料混合料分類

群組指數的大小與路基材料性能評價密切相關。群組指數公式的基礎依據之一是路基材料的承重能力與其群組指數成反比假定，即群組指數越大，承重能力越小。如果群組指數≥20，則該材料是非常差的路基材料。需要注意的是，不是所有的公路工程都禁止使用A-6或A-7類土作為路基填料，在優質路基填料匱乏的項目中，往往通過設置附加條件來使這兩類土能夠用于路基施工。例如，根據文獻[4]的介紹，埃塞俄比亞某公路項目的特殊技術規范認可A-6、A-7類土，但附加條件是其塑性指數及群組指數都必須小于20。

2.2 A-8類土

有機土壤（腐殖土或泥炭）可被劃歸為A-8類土，并且只需通過目視檢查進行判斷。這類土壤壓縮性大、強度低，不適合在路基中使用。在我國《公路路基施工技術規范》（JTG/T 3610-2019）[5]（以下簡稱JTG路基施工規范）中，含草皮、腐殖質的土壤嚴禁作為路基填料，特殊情況下，泥炭、有機質含量超限的土壤必須經過技術處理方可使用。

3 中美規范比較

M145規范利用材料粒度分布、液限、塑性指數對填料進行統一編碼，輔以群組指數進行評價。該方法操作性強，便于試驗室快速判斷填料的路用性能。在“分類群組的描述”條文中，介紹了A-4～A-7類土的典型材料，如礫石、砂、粉土、粘土等。其中，“粉質”適用的是塑性指數≤10的細料，“粘質”適用于塑性指數≥11的細料。對這些材料更詳細的分類，需要借助美國材料實驗協會（ASTM）發布的《工程土壤分類標準規程（統一土壤分類體系）》（D2487-17）[6]。

從AASHTO系列規范上來看，《公路施工指南規范》（GSH-10）、《公路工程手冊》（CM-4）規定了公路施工的通用準則，且包含了大量商務合約方面的內容，M145規范僅是路基填料方面的單項規范文件，側重于土壤的數值分類。相比之下，我國JTG路基施工規范是指導路基材料選擇和具體施工的純技術性文件，內容相對完備。在路基填料分類方面，不只規定了某種土壤“能不能用”，更解決了不同土壤“怎么用”的問題。在JTG路基施工規范中，體現了定性與定量并重的思想，考慮液限、塑性指數的數值水平的同時，將不良土壤劃分為膨脹土、軟土、濕粘土、鹽漬土等特殊類型，便于專項處理。與美標規范類似，土壤種類的判定方法屬于《公路工程地質勘察規范》（JTG C20-2011）[7]的規定范疇。此外，JTG路基施工規范還對路基CBR值、最大粒徑要求及壓實度等施工控制指標作了明確要求。

4 AASHTO規范的應用

4.1 工程概況

圣何塞德奇基托斯-圣伊格納希奧德貝拉斯科段道路建設項目（以下簡稱雙圣項目）位于南美洲玻利維亞圣克魯斯省，由中國建筑股份有限公司承建。項目全長約208km，為瀝青混凝土道路，采用雙向兩車道形式。路面寬度為7m，路肩寬度為1.5 m，設計時速為80-100Km/h。路基填方約478.97 萬m3，路基挖方約118.77 萬m3。

4.2 技術規范要求

在M145規范的基礎上，雙圣項目《特殊技術規范》對路基施工和材料換填作了詳細規定。為了在穩定、優質的基礎上進行路堤和路塹施工，對路基頂設計標高以下1.3 m的土壤進行系統控制。按照AASHTO T-193規范方法測定，絕大多數A-6或A-7類土的膨脹系數會超過2%的限值，所以必須對此類土壤進行置換。根據前期的公路地質勘測，初步確定了道路全線A-6或A-7類土的分布位置，詳見表2。技術規范規定：必須使用A-2-4型或更好的材料進行替換，并且在段1至段3處，最小更換厚度為0.6 m，在段4處最小更換厚度為0.8 m。

表2 A-6、A-7類土分布區段

5 結論

5.1 路基填料分類規范是項目技術規范的理論依據，直接影響著實際工程量和工程造價。M145規范與JTG路基施工規范存在較大差異，國際工程承包商應當主動吃透美標規范，避免在市場競爭和工程履約中處于被動。

5.2 由M145規范可知，A-6或A-7類土的路基適用性為相當差，是否能夠被用作路基填料要視項目具體的要求而定。這一點必須在開工前明確，否則將會影響取土場位置的確定，嚴重制約工程進度。