省道改建段路基填筑过湿土处治技术探讨

王 博

（安徽省高等级公路工程监理有限公司,安徽 合肥 230031）

0 引言

在我国社会经济的快速发展背景下，由于原有省道已经无法满足使用需求，所以亟须改造原有道路。该设计在应用中通过对材料与路线平、纵面线性设计，并采取省道改建段路基填筑过湿土处治技术，不仅科学性较强，而且在施工过程中，能控制好细节，提升施工质量，具有较强的理论与实践意义。

1 工程概述

102省道颍东枣庄至插花（杜老庄）段改建工程为102省道改建段中的一段，也是规划中的阜阳市东外环线的一部分，建成后将作为阜阳市城北区域重要过境交通线，对完善区域路网、改善市区交通环境和过境车辆通行条件意义重大。该项目设计等级为一级公路，设计速度为80 km/h，路基宽度为26 m。设计使用年限中桥为100年，小桥及涵洞为50年。

2 过湿土概述

含水量过高的潮湿黏性土就是“过湿土”，含水量超过最佳含水量，且对过湿土经过翻晒后依然无法压实，这种路基会给道路安全产生不利影响，在路基沉降下破坏路面[1]。稠度是过湿土划分的基本概念，在对稠度进行计算时，可以使用下面的公式：

式中：We、W1、W、Ip分别为稠度、液限、天然含水量、塑性指数。

在对过湿土进行划分时，主要依据就是稠度，具体如下：

We＜0.5，含水量大，属于极软塑状态，不能直接作为路基土填筑；

We＞1.0，填土处于半固体状态，通过重型机具碾压便能达到要求的压实度；

0.5≤We＜0.75，属于软塑状态，含水量较高，要掺入特定材料才能用于路基填筑；

0.75≤We＜1.0，属于硬塑状态，可以利用，其中当0.75≤We＜0.9时需晾晒时间较长并需掺入小剂量的结合料，当0.9≤We＜1.0时稍加晾晒即可压实。

过湿土主要呈现出的特点为：具有较大的含水量，土颗粒细，含有较高的有机质，路基的稳定性较低。在公路施工中过湿土施工难度较高，必须通过一定处理才能让其符合施工要求[2]。过湿土的含水率、塑性指数、稠度分别为25%～30%、20～26、0.6～0.85左右。塑性指数可以使用下面的公式进行计算：

式中，ωL、ωp分别为塑限、液限。

3 材料与设计

3.1 材料

项目所在地筑路材料缺乏，石料、砂料、石灰、水泥、钢材等材料均须外购。项目区域内公路支线密布，主要公路有省道S306（S305）、X025（规划 S424）及境内其余省、县道，汽车运输可作为筑路材料的主要运输手段。总体来讲，该项目区域交通运输条件良好[3]。

（1）路基填筑土料。由于在该项目施工区域内的地形相对比较复杂，所以要对平纵面进行优化，减少填挖高度。采取全线填方的方法，对于土方量需求较大，且需要考虑节约基本农田，所以该项目中的土方均采用外购。在对周边地质勘察资料查阅后，确定土源为粉砂土、高液性黏土及过湿土，需掺灰改善后才能用于填筑路基。

（2）石料。使用的石料为优质玄武岩，该石料呈块状构造，石质坚硬致密，岩性均一，质量较好，可加工生产各种规格的石料。

（3）砂。工程用砂为河中打捞的河砂，多为中粗砂，具有良好的级配，在路面工程中的应用十分广泛[4]。

3.2 路线平、纵面线性设计

（1）平面设计。该项目路线起点位于颖东区枣庄镇西侧，与X025（阜展路，规划S424）平交，路线自南向北，共设置交点4个，其中右偏弯道、左偏弯道均为2个。终点桩号为K12+697.382。平面设计的技术指标如表1。

表1 平面技术指标

（2）纵面设计。在满足各种构造物净空标准及沿线水位的基础上，要科学进行纵面设计，对填土高度进行有效控制，减少工程量。全标段的凸曲线、凹曲线分别为8处、10处。平均每千米变坡次数为2.595处。竖曲线半径在纵面设计中数量足够，采用纵向的方式连接相邻竖曲线，可以让纵面线形保持柔和，能对实际存在的纵坡进行减缓，可以避免发生断臂现象。纵面的主要技术指标：最大纵坡、最小纵坡分别为0.8%/1处、0%/1处；最大坡长/m、最小坡长/m分别为700/1处、290/1处[5]；竖曲线占路线总长、平均每千米变更次数分别为70.63%、2.595。

4 省道改建段路基填筑过湿土处治技术

4.1 一般要求

在施工前要对项目所在区域的水文地质等情况予以了解，同时要做好给水与淤泥的处理。操作人员在使用生石灰等外掺剂时必须做好保护措施。在使用外掺剂处理过湿土时，要求在温度＜5℃，或者下雨时停止施工。须在当天全部完成石灰土的拌和及整形等工作。做好路堤基地处理，将杂物清除干净并填平夯实。清除深度须合理控制，一般需控制在15 cm以上。当地面横坡为1∶5～1∶2.5时，要开挖宽度不小于1 m的台阶[6]。

4.2 降低天然含水量

由于过湿土天然含水量较高，遇雨后其含水量还会增大，所以施工中必须严格控制最佳含水量。过湿土施工重点宜放在施工工序的连续上，抢时间，搞突击，经常关注天气预报，尽量避免雨淋。可以在挖出取土坑后，将过湿土堆放在坑旁进行初步晾晒。也可以在挖出后运送到作业段一侧，完成初步晾晒后，在作业段上使用机械粉碎1～2遍，处理整平后在上面将外掺剂均匀撒布。该项目均为外购土，运输至现场后通过多开作业面的方式完成初步晾晒。

4.3 改善过湿土

在改善过湿土时可以使用生石灰，具体处理方法如下：

（1）机械准备。准备好施工机械，其中洒水车、旋耕机、重型铧犁、稳定土路拌机的数量分别为1辆、4台、2台、1台。压路机需在22 t以上，数量最少为3台（1台振动2台静压）。使用推土机、平地机与自卸车的数量分别为1台、1台、20辆。

（2）排水及材料准备。在取土坑周围开挖一条排水沟，要求深度超过设计深度1 m，并及时将渗出的地下水用水泵排出沟外，以对天然含水量进行控制。石灰需分批采购进场，在不影响进度的同时，要减少存放数量[7]。

（3）上土控制。每车土的摊铺面积要按照松铺系数与压实厚度确定，松铺系数与压实厚度分别为1.3 cm和20 cm。根据自卸车的装运方量，将路基全幅打为6 m×10 m的方格网，1个方格网中堆放一车土。平整土面，捡出杂质，使用重型铧犁与旋耕机翻拌晾晒的方式，对含水量进行控制。

（4）石灰摊铺控制。土质中含水量下降，并大于最佳含水量的13%左右时，为保证布灰的均匀性，可以使用压路机稳压一遍后再用平地机刮平，然后进行石灰摊铺。施工人员在计算每平方稳定土中石灰的用量时，可以按照设计要求的掺灰量进行计算[8]。石灰用量要按照石灰的松密度多次核算，最终确保用量符合要求。

（5）石灰土拌和。二次拌和需使用路拌机，拌和深度为平整层的厚度，拌和机要有专门的工作人员负责，对拌和深度合理控制。在拌和期间要对含水量进行检查，做好封面与补撒水泥工作，拌和好的混合料要及时碾压，一般需在6 h以内完成碾压。

（6）碾压。先稳压1遍，并对路面进行初步整平与整形，整平时可以使用平地机，由两侧向路基中心刮平，做出路拱横坡，要求坡度稍大于2%；一般控制碾压速度2～3.5 km/h，碾压4～5遍则能达到压实度要求。碾压时无拥土，压实成型后表面无松散层、无裂纹、压实平整度高，外观质量美观。

（7）接缝。采用表面垂直的拼接缝处理横向施工缝。

4.4 固化材料NCS处治过湿土

NCS的吸水性较高，施工延迟性较好，能对过湿土压实条件进行改善，施工进度得以加快。尤其是对含水量过高、塑性指数过大的过湿土处理中作用显著。将NCS固化材料撒在过湿土上面，通过初拌与碾压，然后进行粉碎，拌和均匀混合料。在施工过程中NCS能与过湿土中的水分产生化学反应，具有较强的吸水性，相比于生石灰更高。NCS具有良好的压实性，将NCS掺入湿黏土中，能减少液限，让黏土的微团粒增多，从而增加土的可压实性。在具体应用期间路基土可压实含水量和NCS的剂量确定十分关键。根据经验路基含水量一般确定为±3%，在对含水量进行确定时，采用下面的公式进行计算：

式中，G、ρw、ρd分别为土粒比重、水的相对密度、路基施工控制密度。

在确定NCS的掺量时，要按照下面的步骤进行：对素土最佳含水量进行测定、计算土的可压实含水量、对过湿土实际含水量进行计算、对可压实含水量与实际含水量的差值进行计算，NCS的剂量由差值进行确定。

4.5 基地处理

将积水排除干净，对过湿土进行晾晒，纵向排水沟要在路堤两侧护坡道外开挖，横向排水沟需在路基范围内开挖，将积水有效排除，地下水得到有效控制。排水沟须修筑土埂，避免有外来水流入。小型排水沟可以按照设计要求换填碎石土或石灰土。清理干净地表杂物，使用压路机稳压，确保压实度符合要求。在施工期间在地势低洼路段设置隔离层，确保路基的稳定性。为确保压实度符合稳定性要求，需关注填满试洞所需的质量mb，计算如下：

灌砂时试洞上放有基板的情况：

灌砂时试洞上不放有基板的情况：

式中，m1、m2、m4与m4′、m5-m6分别为灌砂入试洞前筒内的质量、灌砂筒下部圆锥体内砂的平均质量、灌砂入试洞后，筒内剩余砂的质量、灌砂筒下部圆锥体内及基板和粗糙表面间砂的总量。

同时也要对试验点土的湿密度进行计算：

式中，ρ、mt、mb、ρs分别为湿密度、试洞中取出的全部土样的质量、填满试洞所需砂的质量、量砂的密度。

在计算土的干密度时可以使用下面的公式：

式中，ρd——干密度。

4.6 注意事项

（1）石灰堆放时间需合理控制，不能太长，要做好覆盖，避免影响其质量，为其有效应用提供支持。

（2）在使用石灰前要对其进行消解与过筛，如果石灰消解不充分，在对路基碾压之后，当遇到暴雨时石灰将会继续进行消解，造成局部膨胀鼓包的问题。

（3）在施工过程中要对过湿土的含水量进行有效控制，在温度较高的阶段，过湿土表面晾干较快，须及时封土。

（4）在路基压实过程中，要求压实质量符合要求，碾压机械的压实效果须保持合理，可以使用振动压路机[9]。土含粗粒越多，干容量越大，含水量越少。在压实过程中，压路机的时速需控制在4 km/h。

（5）对于材料也有较高要求，填土不能含有杂质或者有害物质；石灰必须符合要求，当选择磨细生石灰时，要求粒径在0.15 mm的颗粒需达到80%。使用ncs-i固化剂。

（6）在完成初步碾压后，要求对碾压土层进行处理，一般在24～28 h后做闷料处理。

（7）施工放样时，必须采用设计文件所提供的导线点、水准点成果资料。中桩放样应采用极坐标法敷设中线桩位，导线点为极坐标原点，并使用高精度的光电测距仪，放样前，先首先对导线点进行复测联测，查明导线点确未破坏或挪动时，方能进行放样，保证放样的整体效果。

5 结束语

省道改建段路基填筑过湿土处治是一项专业性、技术性较强的工作，要想确保工程施工质量，就要在施工期间处理好过湿土，保证过湿土的各项性能均满足实际需求。同时也要注意石灰堆放、石灰消解、路基压实等各个环节的细节，确保施工质量，全面提升省道改建段路基填筑质量，促进我国公路事业的可持续发展。