碎石改良高液限红黏土路基处治研究——以小龙高速军马场互通连接线工程为例

张月梅，刘世锦

（昆明市政工程设计科学研究院有限公司，昆明650228）

1 引言

长松园片区小龙高速军马场互通连接线（以下简称“连接线”）位于云南省嵩明县长松园片区，道路西起小龙高速军马场收费站，为城市主干路，设计速度60km/h，道路全长为2 690.951m，道路红线宽60m。根据地勘报告显示，拟建道路沿线均分布厚度差异较大的红黏土层，颜色主要为褐红色、褐黄色，具有大孔隙比、高液限、高含水量的特征。

2 高液限红黏土的不良工程特性

工程中，高液限红黏土的特点是上硬下软，越往下性能越差，最后变成流塑性的状态。红黏土容易造成路面沉降、涨缩性破坏，是道路工程中很大的安全隐患。

2.1 地面塌陷

由于地下水运动的影响，高液限红黏土中存在很多的土洞，洞径集中多为l00～500mm，并存在于岩土交界面上。土洞的存在改变了地基土的特性和受力形态，一旦受到外力的作用，就会出现坍塌，地基土的结构形式也会发生变化。

2.2 红黏土地基的胀缩性破坏

红黏土普遍具有弱膨胀性，自由膨胀率一般都在20%～30%，在5t 荷载的作用下，试验样品中，有部分会显示负值，大部分试验品的体缩率大于10%，最高的接近20%。

2.3 难排水、难固结稳定

高液限红黏土的颗粒比较小，土体结构具有一定的紧密度，所以保水性能比较好，不容易发生渗透，固结时间长，导致了高液限红黏土内的水分很难排出，不利于地基的稳定。

3 改良高液限红黏土的处理方案

本工程以挖方为主，弃方较多，为节约工程造价，本次选取K0+840～K0+940 段作为红黏土改良试验段，红黏土采用掺入碎石改良后填筑，对不同碎石掺配率（50%、60%）下的颗粒筛分、对液限、塑性指数、CBR 值、重型击实、改良后裂缝宽度等进行土工试验测定，确定最优含水率及最佳配比后现场铺筑[1]。

碎石改良高液限红黏土的主要施工工艺包括施工放样、备料、运送土、摊铺、掺碎石拌和碾压、整平等。以下主要介绍这些施工工艺的具体做法。

3.1 施工放样

在沿路线方向，对应测量人员每隔20m，放出试验段5m、9m 的边桩，并进行高程测设，然后通过高程计算出路基设计宽度，采用石灰洒出边线，注意要包含施工留出的宽度：50cm，从而来保证在压实度上的可靠性。根据测出的高程推算出需要的填土高度，然后木桩上用红油漆标注。

3.2 备料

可采用就近的碎石厂家所生产的级配碎石，注意碎石需要达到干净、清洁的要求。

3.3 备土、运送土

在试验段施工，所用的土为挖方红黏土，通过对应的挖掘机进行取土，然后安排运土车，送至试验段区域。

3.4 摊铺素土

松铺的厚度为250mm，按照长10m×宽4.5m 的规格设置方格，然后，依照所计算的土方量，去布料，每一格的用量为：10×4.5×0.25=11.25m3，通过12m3的车辆进行运输，在每个方格内布1 车料，注意需要按所要求的间距进行卸料。根据上述步骤中的填土红线进行填土到指定位置，并用推土机进行推平处理，最后通过钢钎法，去检测松铺的厚度。

3.5 掺碎石拌和、翻晒

当填料依照要求在路拱进行摊铺后，第一步需要对土的含水率进行检查，只有土样含水率达标时，才可以进行碾压，如果达不到要求，需要采取晾晒、洒水等方式，对土样含水率进行调整。按照长10m×宽4.5m 的规格，对方格进行重新设置，通过计算碎石的用量，可通过人工配合机械的方式铺碎石，采用多铧犁翻拌，在此过程中，要注意先后顺序，需从中间先开始，然后再通过两边，向中间进行翻拌，在进行第2 遍时，需要先向着两边进行翻拌，最后再进行中间翻拌2 遍。

3.6 精平

碎石在进行，土拌和均匀过程后，当其含水率达到对应要求，可先采用振动压路机静压，随后用平地机进行初平，接着，再通过振动压路机在已经初平的路段，进行快速的碾压，次数为1～2 次，检查不平整的地方，压力机碾压结束后，测量人员需要对各个点的高程进行测量。

3.7 碾压

整平结束后，立即用振动压路机进行碾压。在压实的过程中，需要注意按照“先轻后重”的原则来进行，直到可以达到对应要求压实度，同时，压路机的碾压行驶速度最好采取慢速进行；在填筑时，需要仔细记录压实设备和速度等信息，登记压实前的松铺厚度和压实遍数，以便以后的查证和监理的检查。

4 试验结果

本文提出采用掺入碎石的方法进行改良，从而达到改善高液限土物理力学性质，降低其易开裂收缩性能的目的。根据试验统计结果，可以得出，该标段内的土具有以下特点：（1）天然含水率高，液塑限高，其中液限WL的均值为66%，范围为50.2%～81.8%，最小值和均值均大于50%，为高液限土；（2）孔隙比e均值为0.81，最大值为0.98，压实系数小，可压实性较差[2]。

将该标段分为3 个工区，分别取试验段将高液限土中掺入50%、60%的碎石作为路床填筑材料，通过一定的施工工艺碾压成型后取样，按照JTG E40—2007《公路土工试验规程》进行试验，得出各工区的试验结果如表1 所示。

表1 试验段标准试验结果表

通过表1 可以得知，在土工试验后，得出了掺入50%、60%碎石后各个试验段的最佳含水率，最大干密度、压实度以及承载比CBR 值。由此可以看出，各个工区试验段的压实度均大于96%，CBR 最小值为15.7%，均值为16.2%，均满足公路路基设计及施工技术规范的要求，因此，掺入60%碎石高液限土可以作为标段的路床填筑材料。

5 结语

本文以长松园片区小龙高速军马场互通连接线K0+840～K0+940 段为依托，通过室内试验和施工现场试验段的修建，对高液限土进行了掺入碎石改良，而再用作路基填料的试验，同时，提出了相关的施工工艺。由于高液限土本身所具有的特性，不可以直接当作路基的填料，需要进行一定的处理，本工程通过掺入的碎石进行处治，可以显著提高路基的刚度及承载力。