高岭地区红黏土特殊路基处理的应用研究——基于某高速公路项目工程管理实践

官从钏，谢德军

中交（昆明）建设有限公司，云南 昆明 650051

1 工程概况

文马高速公路3标工程地处云南省文州市，起止位置分别为马关县坡脚镇、马关县城西侧南山，起止桩号为K19+529.762～K30+748.794，长11.219km。根据工程规划和设计，该高速公路为双向四车道，设计速度为100km/h。项目桥隧、路基部分分布相对集中，前半段为桥隧部分，后半段为路基部分，对于路基施工组织相对便利。项目挖方为112万m3，填方115万m3，挖填基本平衡，路线通过区段寒武系（∈）地层分布范围较广，是一套海相沉积，所揭露的地层主要有寒武系中统龙哈组（∈2l）及寒武系上统博菜田组（∈3b）、唐家坝组（∈3t）、歇场组（∈3X）、岩层，寒武系地层主要分布在K21+570～K31+200，填料均为红黏土。

项目沿线砂石料匮乏，环保形势日趋严峻，砂石料场正逐步关停，结合项目经济效益分析，为加强工程质量，该项目选取石灰改良法对填料进行改良。项目立足“预防为主，先试点”的原则，在项目服务区段落选取路基作为试验段，通过试验确定试验段填料压实度达到＞93%时所适宜的掺灰率、填料含水率、机械设备以及施工人员安排等参数。

2 材料

取料位置位于主线右幅K29+300距离主线200m处，工地试验室与驻地监理试验室联合对填料进行现场取样，严格遵循试验规范，分别开展红黏土试验和掺3%石灰后的红黏土试验，掌握红黏土土颗粒、液限、塑限以及塑性指数，检测红黏土最大干密度、最佳含水率等参数。经试验确定，红黏土以及掺3%石灰后红黏土相关指标都符合设计标准，均可应用于路基填筑作业中。具体的分析数据及结果如表1、表2所示。由表1、表2可知，试验室已完成取样标准试验成果，下层路基碾压已完成并检测合格。

表1 红黏土试验结果

表2 掺3%石灰后红黏土试验结果

3 修筑排水系统

在正式开始路基处治作业前，应该做好排水设计和修筑排水系统，在该高速公路试验段两侧红线范围开挖临时排水沟，并要保证排水沟有一定深度，便于边沟、排水沟以及截水沟等水沟积水的排出，同时开挖横纵临时排水沟，连接贯通横纵排水沟[1]。

4 掺3%石灰改良土土方填筑

4.1 路基填筑施工

为了提高路基填筑效率，保证填筑质量，路基填筑施工应严格遵循施工规范，按照“三阶段、四区段、八流程”施工原则。其中，“三阶段”分别为填筑施工准备阶段、正式施工以及验收整修阶段；“四区段”是将路基作业面分为四个部分，即填筑区、平整区、压实区、验收区；“八流程”是指八个主要的施工流程，按照先后顺序依次为前期准备阶段、路基基底平整处理、填筑施工、摊铺找平、压实、验收、整修、养护。该高速公路掺3%石灰改良土土方填筑施工松铺厚度≤28cm，分层开展填筑作业，且压实厚度≤23cm。

4.2 石灰消解

（1）备灰。选择一块清洁空旷的场地，铺垫厚度适当的碎石，再将采购好的石灰存放在场地上，浇水消解，整个消解过程控制在7～10d左右。（2）过筛。采用筛孔为1cm过筛，将消解完成的石灰过筛处理，避免石灰产生扬尘和成团问题。

4.3 铺土

（1）按照复核确定的松铺系数实施铺土，并且要根据施工现场的实际情况计量布土量。（2）按照方格网的方式确定用土数量和土方卸载位置，确保每台自卸车的土方都能够卸载在确定方格位置。（3）初平并静压，使厚度基本一致，然后画方格，每个方格按计算的石灰量卸料，然后用平地机刮平，使厚度基本一致。

4.4 拌和与洒水

（1）综合使用多种拌和方式，充分发挥专用稳定土拌和机拌的作用，确保填筑原料被彻底拌制，并且拌和到下层顶面5～10mm位置。同时，安排专门的工作人员跟进检查拌和作业，以10m为单位开展开挖检查，判断有无出现素土夹层现象，并将观察检测到的情况反馈给操作手，全过程动态化跟进拌和作业，消除漏拌现象。（2）拌和至构造物台背位置时，操作手才采取横向拌和的方式，以防出现拌和深度不够而出现素土夹层的现象。同时，在拌和时，应对土层含水量进行检测，保持土层含水量比最佳含水量超出1%～2%。在洒水过程中，应均匀洒水，避免洒水速度过快、过慢以及出现在某一个位置停留的情况。（3）完成拌和作业后，应验收拌和与洒水作业质量，检查土层色泽是否一致，含水量是否符合设计要求，最后测量路基施工各个控制点的高程。

4.5 拌和完成

拌和完成后，抽取灰剂量，共抽取10个试样检测结果，即 3.2%、3.4%、3.5%、3.2%、3.1%、3.6%、3.3%、3.2%、3.1%、3.4%。灰剂量检测结果为3.1%～3.6%，灰剂量检测结果平均值为3.28%，石灰剂量检测结果满足设计要求。试验结果表明，拌和均匀，效果满足要求。

4.6 碾压

（1）实施路基找平修正后，确定掺入3%适合改良土符合高速公路施工实际，拌和量与含水量均符合设计要求。接着开展路基碾压作业，采用振动压路机，初压采用静压，后压遵循“先两边后中间、由低至高、由慢至快、由静至振”的碾压原则。（2）碾压按照拟定的碾压次数进行，强振自第5遍后开始进行试验检测，当压路机静压1遍、振压3遍后，立即进行第一次压实度和标高检测，接着每压实一遍就检测一次。其程序为静压→弱振→补料→再振压→终压→静压[2]。（3）压路机碾压速度控制在2～4km/h。纵向碾压搭接宽度度不小于相邻两次的轮道重合轮宽的1/3，为保证路肩压实度，边缘处多碾压1遍。路基填筑应严格分层填土、分层压实，控制好压实度，在检测符合要求后才能填筑下一层。

5 压实度检测

掺灰土路基试验段压实度检测以灌砂法为主，在碾压5遍时开始进行压实度检测，由工地试验室自检，然后驻地办试验室在工地抽检，采集数据。以后每碾压一遍进行一次压实度检测，直至压实度达到规范要求（≥93%），记录每一遍压实度检测结果。

完成第5遍碾压作业后，开展掺灰改良土路基压实度试验，安排测量人员检查路基各个控制点高程和压实度。

根据松铺系数和厚度可以确定路基路面的压实度指标，计算出碾压作业的遍数和填料的含水量。压实度的检测需要测量人员根据压路机的各项参数设置和碾压遍数测量高程变化，计算出压实系统，同时为了控制检测误差，检测试验段的压实度，试验段检测点的设置数量为正常施工段的2倍，具体为1000m2路基压实面设置4个检测点，若压实面＜1000m2，也要设置4个检测点[3]。

该试验段成果是今后用于指导路基施工控制的重要依据。由试验结果可知，试验段施工过程中，松铺厚度控制在28cm以下，压实厚度都在23cm以下，并且数据差距不大，由此可知填料在掺灰改良后的各方面指标的稳定性极好。

6 结束语

综上所述，因为红黏土液限高，其压实强度随着含水量的增加而降低，所以路基94区要达到路基压实强度的要求，就必须严格控制填筑土层厚度、最佳含水量及选择合理碾压机具，并在路基填筑前优化碾压遍数。在节能环保方面，采用掺灰改良红黏土能避免大量砂石料开采，适应了国家“四节一环保”要求。在成本控制方面，常规项目的掺灰量为4%～5%，该项目通过优化松铺系数、压实遍数等工艺，大幅度降低石灰用量；相比掺入碎石改良法，其项目成本显著降低，效益更优。