公路粉质黏土路基填料改良及施工技术

戴江涛

（邢台市公路工程管理中心，河北邢台 054000）

0 引言

粉质黏土的水稳定性较差，强度和承载力偏低，塑性指数小，很难有效压实，无法直接作为路基填筑材料使用。当土体大部分为粉质黏土时，可以通过改良的方法，使粉质黏土具备相应的性能，从而满足路基填筑要求。本文对公路粉质黏土路基填料改良及施工技术展开分析探讨。

1 工程概况

某公路工程全长53.35km，按双向四车道设计，行车时速为120km/h，路基宽度为25.5km，路面为沥青混凝土结构。该公路第二和第三标段内的土体大部分为低液限粉质黏土，由现场勘查所得的结果显示，覆盖层的最大厚度约为4.0m左右。粉质黏土的液限相对较低，无法直接作为路基填筑材料使用，需要对其改良。以下就该公路粉质黏土路基填料改良及施工技术展开分析。

2 公路粉质黏土路基填料改良及施工技术

2.1 填料改良

2.1.1 土体特性分析

低液限粉质黏土是一种具有双重属性的土体，其归属于粉性土范畴，拥有黏性土的部分特性，与粉砂的性质比较近似，有一定的可塑性，缺乏韧性，强度偏低，含水量较高[1]。

2.1.2 改良方法

（1）在公路工程中，砂石是应用广泛的材料之一，既可直接使用，也可作为其他材料的集料。集料具体是指在混合材料中具有骨架或是填充作用的粒料，如砾石、砂、碎石、石屑等。用于公路工程的粒料包括粗细两种集料，在研究集料性质时，通常都是以物理和力学性质为主。前者包括密度、空隙率、坚固性和级配等物理常数；后者以磨耗率、压碎值、冲击值等指标为重点。

（2）本文依据集料的级配理论，对天然砂砾改良粉质黏土做进一步分析。集料级配就是将不同粒径的颗粒按照相应的级别组合搭配到一起，以筛分试验结果作为确定级配的主要依据。优良的级配是不同粒径的颗粒以最佳的比例搭配，进而达到密实度高、摩擦力大的目标[2]。

（3）依据粒子干涉理论，天然砂砾改良粉质黏土要达到最大密度，次一级的颗粒应能够将前一级颗粒留下的空隙全部填充，再次一级的颗粒将次一级和前一级的颗粒完全填充。填隙颗粒要小于间隙距离，若是填隙颗粒大于距离，会导致颗粒间出现相互干涉的情况。用于粉质黏土改良的天然砂砾，在颗粒组分上呈现连续分布的状态，下一级无法完全填充上一级颗粒的间隙，由此使得天然砂砾能够成为改良粉质黏土的掺配料。

（4）低液限粉质黏土的粒径为0.05～0.25mm。使用粉质黏土可以使天然砂砾不同粒径间的空隙被全部填充，由此得到的结构将会更加密实[3]。粉质黏土用天然砂砾改良，可以选择的掺配比例有三种，分别为3∶7、4∶6和5∶5。

2.1.3 改良土的性质

（1）利用击实试验的方法，测出不同掺配比例的改良土最大干密度和最佳含水率，由测试结果可知，掺配比例为5∶5时，改良土的最大干密度和最佳含水率最优，分别为2.12g/cm³和6.5%。

（2）通过渗透试验，检测改良土的渗透系数。由试验结果可知，掺配比例为5∶5时，改良土的渗透速率最佳，为5.64×10-4cm/s。

（3）在改良土CBR（承载比）试验中，共制作三组试件，当掺配比例为5∶5时，CBR的均值最高，为94.7%，比掺配比例为4∶6的改良土CBR均值高出将近2.5倍。由此说明，当砂砾的掺配比例达到50%后，其骨架作用得到显著发挥，粉质黏土的受力状态随之发生明显改变，颗粒较大的砂砾石使上部荷载向下及周围传递，改良土的承载能力随之增加。

（4）在抗压弹性模量检测中，砾类土的掺配量从3∶7增加到4∶6时，改良土的抗压回弹模量从5.9MPa增加到17.25MPa[4]；掺配量为5∶5时，抗压回弹模量为81.54MPa，增加幅度较大。由此表明，砂砾土质量比重增加到改良土总质量的40%时，能够起到骨架作用，其生成的弹性模量曲线图变化趋势与CBR曲线图的变化趋势基本相同。

（5）在无侧限压强试验检测中，当砾类土与低液限粉质黏土的掺配比例分别为3∶7、4∶6时，混合土的无侧限抗压强度分别为59.8、138.5；掺配比例为5∶5时，抗压强度提升到404.81。由此表明，混合土中的砾类土含量越高，其骨架作用越为明显，并且无侧限抗压强度曲线图变化趋势与CBR曲线图、抗压弹性模量曲线图的变化趋势基本相同，能够达到路基填料性能标准要求。

根据上述试验检测结果，确定低液限粉黏土与砾类土的掺配比例为5∶5，在路基施工中严格按照试验确定的掺配比例控制填筑材料用量。

2.2 施工技术要点

本工程粉质黏土路基施工工艺流程为：挖掘机开挖土方→自卸车运输填料→装载机粗平→平地机精平→翻转犁翻耙→洒水车洒水润湿→压路机碾压密实[7]。

2.2.1 前期准备

在路基填筑前制定施工计划，明确分阶段施工任务，划分分部分项施工的进度安排，充分做好施工准备，保证材料、人力、机械设备供应充足[5]。

（1）施工前审查核对设计文件，结合路基不同部位的压实标准，确定松铺厚度，选定压实机械类型，初步确定碾压遍数、压实工艺参数等[6]。

（2）在施工前对进场材料进行试验检测，检测低液限粉黏土和砾类土含水量、塑性指数、液限等性能指标，在检验合格后才能允许投入使用。

（3）路基填筑施工前检查底基层高程、压实度、平整度、密度等指标，采用测量仪器复测线路、水准点和横断面，保证测量放线符合设计要求。

2.2.2 分层填筑

（1）路基填筑采用分层填筑施工工艺，选用挖掘机、自卸车、装载机、平地机、翻转犁、洒水车、压路机等机械设备。

（2）翻转犁的翻耙深度为40cm，将低液限粉质黏土与砾类土掺配后进行松铺，松铺厚度不得超过30cm。在填筑时，用自卸汽车运输粉质黏土，先松铺18cm，再洒水润湿，用平地机整平，继续松铺12cm厚的砾类土，最后洒水整平。

（3）在填料过程中，要保证低液限粉质黏土与砾类土掺配量控制在5∶5，以保证填料性能达到路基施工要求。

（4）松铺后，用翻转犁来回作业3遍，充分混合粉质黏土和砾类土，再用平地机精平。

2.2.3 碾压

（1）碾压前检测填筑混合料的含水量、平整度、均匀性是否达到设计要求。质量验收合格后，使用压路机实施静压、弱振、强振，碾压施工流程为1遍静压、2遍弱振、2遍强振、1遍静压[8]。

（2）在碾压施工过程中，检测压实度、纵段高程、横坡、宽度、厚度是否达到设计要求。碾压后，检查路基表面平整度，必要时可以使用平地机刮平。

3 结语

粉质黏土是一种比较特殊的土体，无法直接作为路基填筑材料使用，若是大量废弃，则会导致土方工程造价增大，其废土还会污染环境。因此对粉质黏土改良是解决这一问题最为简单且有效的途径。可以使用砂砾作为改良材料，增强粉质黏土的强度和承载力，满足路基填筑要求。