高速公路红粘土路基填筑施工技术及改进措施

欧青明

（中交二公局第三工程有限公司 陕西西安 710000）

1 工程概况

本文涉及高速公路合同段全长5.3km，路基挖方量和填方量分别是253万m3、76万m3，另外该项目还包含一座长度为1447m的宝钛高架桥，2座长度为90.8m的中小桥；2座长度为156m的天桥。该项目施工需要应用到预制箱梁、预制板梁的数量分别是543片、30片。为了提高红粘土路基填筑质量，深入探索和研究红粘土路基填筑技术具有一定的现实意义。

2 红粘土的特点

在物理力学性能、工程力学性能以及矿物质组成方面，红粘土和膨胀土之间有一定的相似之处。在季风环流以及热带-亚热带高温湿天气条件的影响下，土壤会经历红土化过程，使得原有的土壤天然含水量以及孔隙率明显提高，具备了某些膨胀土不具备的力学特征[1]。总的来看，红粘土的特殊性质包含：

厚度变化较大，因为土壤经过发育，成为数量较多的网状裂隙，使得原有的土体结构的完整性遭到了严重破坏，原有土体强度大大降低，通常来说深度越大土体越软，所以，不管是红粘土的结构还是强度，在垂直方向和水平方向都具有一定的不均匀性。

红粘土具有一定的胀缩性，所以可能会导致不同程度的涨缩灾害发生。红粘土表层含有一定数量的有机质，越往深处，粘土会慢慢过渡到基岩，红粘土和基岩的接触面之间会形成软弱结构面。在地质相对较低的位置一般会有地下水聚集，在这样的位置红粘土的压缩性会增加，强度也会有所降低。红粘土较为常见的危害有三种：道路路面发生开裂、路基边坡失稳以及地基出现不均匀的变形。具有代表性的现场土样数据见表1。通过对表1的数据进行研究可以看出：红粘土的组成成分较复杂，力学指标之间的差异也较大。编号7、8、9土样的各项性能指标已经达不到项目的设计要求，必须加以适当改良。

表1 典型土样特性数据

3 红粘土路基填筑施工技术

3.1 红粘土施工

为了保证红粘土更好地应用到项目施工过程中，其必须符合以下规定：

（1）如果红粘土的压缩系数＞0.5MPa不能用于路堤填筑施工。

（2）在路堤施工之前必须提前设置好防渗以及排水设置，用以截断流向路堤的水源，同时疏干地表水。

（3）避免雨季施工，在开展路基填筑施工作业时需要合理控制作业面横坡＞3%，如果实际施工在雨后进行必须经过晾晒，待干燥度合格后方可开展下一道工序。

（4）路基填筑施工所用到的填料尽量随挖随用，完成摊铺施工后及时碾压。

（5）填筑必须连续进行，碾压工作完成后及时养护，避免路面失水。

和普通土壤相比红粘土的施工具有一定的特殊性，所以在施工过程中还要注意以下内容：首先，红粘土土团不易粉碎，水分散失不够均匀，因此为了保证晾晒效果需要多次进行翻晒。其次，通常来说普通土壤的最佳含水量为±2%时碾压效果最好，但是施工实践证明红粘土的含水量必须达到5%其碾压效果才能达到最佳。碾压施工时应用的碾压机具为羊角碾，普通振动压路机对红粘土的碾压效果较差。因为红粘土具有弱膨胀性，一旦被雨水浸湿其强度就会明显下降，所以要注意避免红粘土被雨水浸湿。红粘土一般分布在南方多雨的区域，在施工过程中综合考虑降水和施工之间的关系，对于优化施工效果具有重要的现实意义。也正是因为降雨的关系，完成红粘土路基的碾压施工后需要及时进行封闭，避免长时间暴晒，导致土体裂缝的产生。

3.2 红粘土路基的包边

对于公路工程来说水的危害性较大，红粘土路基也是如此。即使在实际施工时没有出现任何问题，红粘土路基的施工效果较好，但如果没有控制好水导致水分浸润到红粘土路基中，那么随着时间的延续路基也会发生较大程度的变形。和普通土壤相比红粘土亲水性更高，所以水分侵入红粘土路基的速度更快且排除难度较大，长此以往红粘土土体的强度就会大大降低，甚至导致公路病害的发生。为了避免这种情况应尽量选用透水性较小的低液限粘土作为包边材料，禁止运用低塑性土。合理控制包边土的厚度1.5m左右，并对其夯实后以避免坡面发生开裂导致地表水发生渗入。在开展分层填筑施工时首先应该完成包边土的摊铺，再进行红粘土的摊铺。这里需要格外注意，包边土的压实度必须符合相应的设计规定。针对高路堤需要应用土工格栅对边坡进行加固，旨在更好地约束红粘土的侧向膨胀。在分层摊铺土工格栅的过程中，注意对过湿的红粘土层一道进行填筑压实。控制土工格栅沿横断面的铺设宽度＞2m，另外控制铺网垂直间距约为两层填土填筑压实厚度，应用U形钉对土工格栅反包坡面进行固定，同时种植草皮，通过覆盖草皮可以防止坡面开裂。

4 红粘土改良技术及措施

4.1 置换改良法

路堑地段的红粘土路基含水量一般较高，其压实效果很难达到含95%的压实度。如果施工气候条件较差，那么可以应用垫层换填进行处理，具体来说就是开挖路基基底，然后应用性能更好的材料进行填筑，形成置换层，同时做好放水处理，只有以上工作完成后才能开展路面施工，以提高路基强度，同时避免红粘土对路面造成影响。

4.2 石灰土良法

石灰土改良其实就是红粘土中的金属离子会和石灰中的钙离子进行反应时，会消耗土体中的水分，使得土壤的含水量降低，达到固化土体的目的，最后土体硬度大大提高，物理性能也得到较大的改善。针对分散性较大的土体可以将其和生石灰粉进行充分拌和。而对于含水量较高的土体一般需要应用旋耕机等设备将土体和生石灰粉进行拌和，但实践证明拌和效果并不好，对此可以应用以下方法优化：在路基的填筑面上将红粘土分成若干土堆，然后将适量的生石灰块放置其内并添加适当的水、封口，保证生石灰彻底消解在土体中。生石灰消解的过程中会产生大量的热量，这些热量的产生会消耗原有土体中的水分，使得原有土体的含水量大大降低，使其处于易于分解的状态。

4.3 碎石土改良法

碎石改良法所应用到的碎石为大颗粒单级配碎石，一般不应用连续级配碎石，这是因为后者和红粘土进行拌和时均匀性往往得不到保证，反而会影响路床的均匀变形。为了提高碎石改良的效果一般应用体积比＞60%的碎石，特别是对强度较高要求的路床来说，更需要严格控制施工所应用碎石的体积比。在实际施工时所有应用到的土体必须经过晾晒，然后将其和碎石拌和在一起以提高改良效果。同时，碎石土覆盖范围的控制也十分重要，施工技术人员不能错误认为碎石改良是保证项目质量的唯一因素。红粘土具有较高的液限、膨胀性较大，如果受到水分的浸润其强度就会大大降低，路基的稳定性也会受到较大程度的影响。所以，针对路基顶面一般需要应用加石灰的处理方式，以避免地表水的渗入。

5 结束语

红粘土具有较高的液限，随着含水量的增加其压实强度会显著降低，因此，在开展红粘土路基填筑施工的过程中必须严格控制土层的含水量以及填筑土层的厚度，应用合理的碾压机具进行碾压，保证路基的强度达到设计要求。另外，将适当级配的碎石掺入到红粘土中可实现对红粘土的改良，并运用合适材料对红粘土路基进行包边处理，避免水分浸润，可以防止红粘土路基变形、土体强度降低，对于提高高速公路红粘土路基填筑质量具有积极的意义。