湿陷性黄土地区粉质土路基填筑研究

◎ 刘拓益　罗剑虹　傅郁健　成都华川公路建设集团有限公司

湿陷性黄土地区粉质土路基填筑研究

◎ 刘拓益罗剑虹傅郁健成都华川公路建设集团有限公司

在公路路基工程施工过程中，经常会遇到粉质土路基，由于粉质土路基不宜板结、土质粘合性差，压实效果往往很难达到要求，一直以来都是路基填方中需要解决的难题。本文以实际工程为例，对粉质土路基填料特征进行了分析，找出了压实度达不到要求的原因，并对路基填筑方案进行了验证分析，提出了相应的解决措施。

湿陷性黄土地区 粉质土路基 填筑质量

1.工程概况

由成都华川公路建设集团有限公司承建的山西省右玉至平鲁高速公路路基路面第三合同段全长23.574km，施工桩号为K23+500～K49+900，工程施工地点在山西省朔州市右玉县境内及平鲁县境内700m。该项目地域内水资源严重缺乏，全年降雨量很少，河流干涸，无地表水源可利用，施工过程中的水源只能采用打井取水。

2.填料情况

本合同段填料来源为挖方利用方及就近借方，根据山西省交通规划勘察设计院提供的施工设计图说明，本合同段土质为粉质土。该土为无层理的黄色粉质土状沉积物，孔隙度高，易遭冲刷和冲蚀，具有湿陷性质，在干燥状态下粘聚强度较大，可形成较陡边坡，原状土被破坏后，粘结力大大减少，手握紧松开后为松散体。填料经压实后，在无外部压力天然风化情况下，一个星期左右表面会形成一层强度较高的硬壳。

表1　压实度检测结果（第1、2层）

表2　压实度检测结果（第3、4、5层）

3.常规施工情况

（1）在施工前期，根据路基填筑常规施工方法，即纵向水平分层填筑、分层碾压，采用工地试验室土样试验数据进行了两层试验段试验，经现场压实度检测，压实度检测结果均为86～92%，不满足规范要求，试验检测结果见表1。

（2）采用相同填筑施工工艺，并采用委托单位试验数据进行第三至第五层的试验段试验，经试验检测，压实度检测结果均不满足规范和设计要求。

为进一步试验，在已填筑完成的路基上采用强夯补强方法提高压实度，强夯单击夯击能为2000KN·m，每遍每点夯实6～8遍，夯实3遍，前两遍按3m间距跳夯，最后一遍排夯，互相搭接＜1/2夯痕，强夯最后两击平均夯沉量＜5cm。经现场压实度试验，压实度虽有所提高，但仍不满足规范要求，检测结果见表2。

（3）为深入了解路基压实情况，随后又专门调用了27t单钢轮振动压路机（激振力为420KN/340KN），和22t单钢轮振动压路机（激振力为400KN/225KN）进行压实对比，在现场进行了不同吨位、不同强弱的先后顺序、不同碾压遍数的碾压工艺试验，之后对路基压实度进行检测发现，压实度在83～88%之间，仍不满足要求。

4.压实不足原因分析

4.1填料含水量影响

从以上压实度检测结果分析可知，填料的含水量均小于最佳含水量，有的甚至仅为最佳含水量的50%左右，导致土颗粒之间的摩阻力较大，因而粘结性较差，无法板结，达不到挤压密实的最佳效果，根据相关文献和研究表明，粉质土的含水量应大于最佳含水量的2%，以便压实。但该项目水资源严重匮乏，且风干速度快，洒水焖料后，0.5h左右填料表面已全部干燥成粉尘，故要使填料达到最佳含水量，甚至超过最佳含水量的2%不现实，可操作性不强。

4.2颗粒组成影响

从表1和表2中可得到，该粉质土粉土粒径＞0.075的总含量达到了80%以上，级配单一，颗粒之间没有细粒土填充，土体之间空隙较大，无法压实。

4.3填料可塑性影响

经查《道路施工常用数据手册》，塑性指数Ip＞17称为粘土，12＜Ip≤17称为粉质粘土，从表1和表2中可得到，该粉质土的塑性指数Ip为15和11.6，说明该填料塑性和粘性较差，土料之间呈松散状，故造成难以压实。

5.研究对策与技术方案的选择

5.1采用大吨位压路机

经现场试验，该压实效果不明显，大吨位压路机对该填料的压实起不到明显作用。

5.2采用强夯

经现场试验，该压实效果也不明显，主要是强夯作业不均匀，且对附近构造物有损伤，甚至破坏，特别是有涵洞等构造物地段，需隔离至少6m范围，因此会造成路基强度不均匀，而从引起路基开裂。另外，强夯移动笨重，施工进度慢。

5.3采用冲击碾压

冲击碾压为一种轻型强夯，冲击碾压时产生的冲击应力迫使土层孔隙压缩，使土颗粒相互靠拢，排出孔隙中的气体与水，土颗粒重新排列而挤密压实。且该施工方法方便简单，操作性较强，对构造物的损伤较小。

6.冲击碾压施工技术试验方案

6.1施工机械配置

20T振动压路机、推土机、平地机、挖掘机、自卸汽车、洒水车、自重16T冲击压路机及牵引设备1台（牵引设备功率＞400马力）。

6.2路基填筑试验方法

路基填筑按分层填筑分层压实的施工方法进行填筑，每层松铺厚度25～30cm不超过30cm，分别填筑2层冲击碾压8遍、填筑3层冲击碾压10遍、填筑4层冲击碾压12遍，冲击碾压后平地机整平，振动压路机振动1遍，最后静压1遍收面。

冲击碾压从路基的一侧向另一侧转圈冲碾，冲碾顺序应符合“先两边、后中间”的次序，以轮迹搭接但不重叠铺盖整个路基表面为冲碾一遍。

6.3试验数据

采用上述方法对路基填筑九层，冲击碾压了三遍，其中在第二层、第五层和第九层顶层进行冲击碾压，冲击碾压后再用动压路机振动1遍并静压1遍，之后检测其压实度，并对下层或下两层进行了压实度试验。

6.4试验结论

按机械设备最大效率和施工进度考虑，按常规施工方法填筑3层，然后用冲击碾压冲击10遍，平地机整平后，再用振动压路机振动1遍，最后静压1遍收面，其路基填筑压实质量能满足规范及设计要求，且在对填料的含水量要求可适当放宽。

7.结束语

综上所述，湿陷性黄土地区粉质土路基填筑采用常规碾压与冲击碾压复合压实工艺解决路基压实问题，并合理对施工工序进行安排，能最大限度地降低了工程成本和施工难度。

姚占勇.《道路施工常用数据手册》［M］.北京，人民交通出版社，2006.