浅谈热带季风气候地区含砾高液限土施工技术

张嘉龙

（上海建工集团股份有限公司海外事业部 上海 200032）

1 概述

柬埔寨位于中南半岛，属热带季风气候，全年分旱、雨两季，旱季为每年11月至次年4月；雨季为每年的5月至11月。柬埔寨214号公路位于柬埔寨北部，沿线高液限土的分布范围很广，土体大都呈红褐色，个别路段高液限土的液限达64、塑限达37、塑性指数达27、胀缩性明显。在旱季干燥环境中强度很高，雨季遇水则迅速软化，线性膨胀率随即上升，强度急剧降低，水稳定性极差。

国内对高液限土工程特性的研究较多，但是国别的高液限土在物理和力学性质方面有很大差别，表现出不同的工程性质，具有很强的区域性特点。因此，在利用高液限土施工柬埔寨214号公路路基时，根据现场试验研究数据，进行了具体分析和研究，总结了有效的施工处治措施。

2 高液限土作路基填料的问题

由于特殊的工程性质，再加上柬埔寨的气候特点，在高液限土作填料的路基施工过程中，极易出现以下方面的问题：

（1）旱季施工时，高液限土干燥，强度大，不易压实，且表层易起灰。

（2）干缩性大，太阳爆晒易造成表面开裂（前期试验路段裂缝宽最大超过1cm），降低了路基整体强度。

（3）洒水不均匀形成的积水或湿度过大处易出现明显车辙、“弹簧”。

（4）如施工处治不当，碾压成型的路基将处于非稳定状态，路基土体遇水后将发生膨胀，强度将会降低，在行车荷载和路面结构、路基自重的多重作用下，路基很可能产生不均匀沉降等病害，造成路面结构层开裂。

（5）雨季遇水后失稳，造成路基沉降、边坡失稳等病害。

鉴于上述问题，对于高液限土，工程上通常作法是弃方换填和掺料改良。但由于214号公路路基填方工程量大，远运路基填料不经济，再加上柬埔寨土地私有，大规模征用土地困难且不环保；另外，柬埔寨工业基础薄弱，缺乏合适的掺料（石灰、水泥等），弃方换填和掺料改良的方法是不经济和不现实的。

因此，根据现场实际情况，如何结合试验数据和理论研究，并对现场施工进行精心施工控制，避免高液限土作路基填料出现以上问题成为214号公路路基施工过程控制的关键。

3 基本参数现场试验与研究

3.1 分析含砾高液限土的基本性能

根据现场调查，对沿线9个初选取土场的土质进行了取样试验，根据试验室测得的各项物理指标，均为高液限黏土，但部分土场含有不同粒径和含量的砂砾。由于含砂砾的高液限土强度相对较高，因此根据粘粒含量和是否含砾，进一步对土源进行了分类筛选。对粒径小于0.074mm的粘粒含量大于等于70%、液限（WL）大于60%的高液限土，禁止使用作为路基填料；对土体中粒径小于0.074mm的粘粒含量小于70%且砂砾含量较高的土场优先选用，由此选出K7+800左侧、K12+500右侧、K24+000右侧2km、K36+300右侧共4处含砾高液限土，作为重点研究的填料，其物理特性见表1。

表1 含砾高液限土的基本物理性质指标

3.2 含砾高液限土的工程性质分析

对初步筛选出的四个取土场的土样采用湿土法进行重型击实试验，得出其含水量、稠度、干密度、CBR、饱和度等各项指标之间的关系，具体以K12+500右侧取土场的土样为例，见表2。

表2 K12+500含砾高液限土的工程特性分析

上述试验结果表明：

（1）214号路K12+500取土场高液限土的最佳含水量在21%～25%之间，在此范围内采用重型击实能达到较高的干密度；

（2）土体的含水量与饱和度及最大干密度存在密切的关系。含水量增加，饱和度相应增加，干密度在达到最佳含水干密度后含水量增加相应减小。而饱和度高，水稳性就好，有利于路基的长期稳定；

（3）土的稠度控制在1.00～1.15之间难度很大，控制在1.15～1.3之间相对容易，此时适合湿土法重型压实。

4 现场施工实践

在总结室内试验的基础上，根据现场的施工条件，通过调整含水量、压路机吨位、碾压遍数、松铺厚度等指标，以及寻求合适的碾压顺序、碾压速度、接缝处理方法等，确定最佳施工工艺；根据施工机械相匹配的原则，检验各类施工机械工效，确定经济合理的施工机械种类、数量及相互配合协作的方式。

4.1 技术措施

4.1.1 原地面处理

在地势较低、易受雨水浸泡的地段，首先调查雨季水位情况，对积水较大地段，远运透水性好的砂砾土先填筑一层；在挖方段，须采取超挖换填处理措施，达到封闭、包芯的效果。

4.1.2 土的填筑压实

高液限土的土体结构具有显著的各向异性，碾压过程必须破坏其原有土体结构，保证碾压充分到位，以提高碾压的均匀性。根据现场经验，采用重型羊足碾压路机与大吨位钢轮振动压路机相互配合进行碾压，是有效的碾压方式，不仅可提高压实效果，还减少和避免出现弹簧现象。

同时尽可能采用薄层压实，以利于洒水翻拌均匀和碾压密实。当稠度在1.00～1.15时，控制松铺厚度在15～20cm；当稠度在1.15～1.3时，可适当增加厚度，控制在20～25cm，但不得超过25cm。

填筑施工过程中，应根据天气情况，注意填料压实表面按设计保持3%的排水横坡。

4.2 现场施工质量管理措施

4.2.1 施工机械的最佳组合控制

确保填料的挖运、翻松、洒水、碾压等工序连续顺畅，做到碾压成型一层，检测一层。按水源及取土场远近，要求每个施工段上应配备2台洒水车、1台平地机、1台羊足碾压路机、2台钢轮振动压路机（静载18t）、1台推土机、2台挖掘机、6台土方车。

4.2.2 闷料时间及填料覆盖控制

根据柬埔寨当地气候的特点，在旱季，高液限土干燥、含水量极低，需要洒水、闷料、养生，调整到最佳含水状态下碾压施工。因此，要求路基施工的各道工序必须衔接紧密，连续作业，分段完成。运输到场的填料不宜长时间堆放，稠度符合要求后应及时碾压。现场试验数据及当地交通局反映情况表明：路基碾压完成，路基表面爆晒在超过4h后，已开始有细小裂纹；爆晒时间大于6h后，路基表面裂缝将延长，裂缝宽度变大，对成型路基的强度及整体稳定性有不利影响。经摸索总结出适合的做法是：每天上午上土，下午松铺、洒水。洒水时，先用平地机斜面分层翻松土层，洒水车紧跟其后洒水，不断能确保洒水均匀，而且能在太阳暴晒下减少水分蒸发，2-3h后碾压，在第二天早上6：00-8：00及时检测压实度等指标进行验收。对松铺后当天来不及碾压的，可适当增加洒水量，闷料养生一个晚上，在第二天早上碾压、检测、验收，合格后及时上土覆盖，以减少下层压实土的水分蒸发和防止压实层被晒裂。

4.2.3 碾压控制

碾压按先静后振、先内后外、先边后中的原则，以先闷料、先翻晒、先碾压的顺序进行，初压采用轮胎压路机快速静压，速度控制在4～6km/h，复压先采用羊足碾振动碾压3～4遍，再采用轮胎压路机振动碾压3到4遍，复压速度控制在2～3km/h。振动碾压时，先用低频强振碾压，再用高频弱振碾压，振动频率控制在20～40Hz，振幅控制在0.7～1.8mm，最后用轮胎压路机慢速静压一遍收面。

4.2.4 检测控制

路基质量检测以压实度控制为主、饱和度控制为辅。检测频率按规范执行。现场稠度控制在1.15～1.30之间，检测压实度≥92%、且饱和度≥80%即认为合格。

4.3 试验段总结

根据试验路段的实际施工控制结果，具体总结如下：

（1）对含砾高液限土，其粒径＞0.074的土颗粒含量在30%以上时，在最佳的含水量状态下，严格控制碾压效果，是能够达到路基施工规范要求的。

（2）在施工中，严格分层、薄层压实是关键，而要提高压实效果，采用羊足碾配合轮胎振动压路机是最好的选择。

（3）含水量的控制比压路机吨位的选择更重要。在含水量小于15%时，强度很高，但浸水后CBR值＜3，因此，在此含水量范围填筑路基可暂时提高路基压实度，但却不利于路基的长期稳定。

5 结语

使用含砾高液限土作为路基填料，必须通过严格施工工艺控制，对含水量和压实度进行精确控制；同时对现场施工全过程进行监督和控制，施工质量才能达到试验段效果要求。

柬埔寨214号公路路基采用了含砾高液限土作为路基填料，在路基施工完毕后，上面覆盖了20cm的砾石土并随即开放交通。经过一个雨季后，路面没有出现明显车辙或“弹簧”现象，也没有发现明显不均匀沉降和横向位移，施工效果良好。