一种处理城市道路路基土高含水率的措施

张明星

(中铁第五勘察设计院集团有限公司郑州分院，河南 郑州 450003)

0 引言

随着我国经济建设的快速发展，国内大多数城市对于公共基础设施的规划建设日益超前，城市道路工程作为市政部分重要的基础设施需要优先发展，本项目所在地为山东南部城市，地下水位较高，地表水排泄缓慢，为保障某道路工程顺利完工，考虑在雨季后加快施工，故此须进行一系列的路床处理措施。

1 项目情况

本项目地质勘查在2021年3月雨水干枯季节完成，测得地下静止水位在自然地面下平均3.1 m左右，地下水位偏高，土层以粉砂及黏土为主，路基试验段实施区域位于地面下1.0～2.5 m处粉土及黏土层，原状土含水量23.6%～33.2%，地基土的干湿类型为过湿。地勘报告建议应先行土层晾晒，达到或接近最佳含水率时，再行碾压。原设计路床处理方案采用40 cm厚5%的水泥土换填，由于原状土含水率较高，采用原方案已不可行。路基土干湿类型判别结果如表1所示。

表1 路基土干湿类型判别结果

通过以上数据可看出，施工现场土质较湿，未达到干燥或中湿的状态，原状土无法满足路床压实度要求，须进行翻挖晾晒及路床处理。

项目实际施工季节为2021年10月，正处于雨季后，由于施工场地地下水位过高，地表雨水不能及时下渗，地表水淤积在原状土里，导致原状土黏土层含水量较高，土质十分绵软，如此时施工会引起施工机械下陷，路基极易形成“弹簧土”状态，故而无法直接按一般程序施工。考虑到现场地下水位较高，在地面下3.1～4 m，路床开挖后已无法采用压路机直接分层压实，故此计划采用冲击式压路机进行整体压实处理。

2 实施方案

由于项目工期较为紧张，常规的翻挖晾晒、排除地表土滞水方案已无法满足施工进度，因此计划采用80 cm原土翻拌(10%生石灰翻拌+顶部20 cm 3%熟石灰补强)，即在路床80 cm厚的原状土掺加10%的生石灰翻拌(代替原水泥土路基方案)，路基整形后在其顶部掺加20 cm 3%的熟石灰拌合，而后采用冲击式压路机进行冲击碾压，使其提高路基弯沉值，达到铺筑路面的条件。2021年10月上旬的现场照片如图1所示。

图1 2021年10月上旬的现场照片

冲击式压路机在90年代由南非引入中国，当时被称为“冲击夯”“冲击碾压机”“夯实机”“冲击压实机”等多种名称，已充分应用于我国西北、西南及中原地区的公路高填方路基压实、旧路床破碎路面及处理湿陷性黄土地基处理。其优势在于冲击能量大，作用深度深，对土壤的含水量没有严格要求，尤其是对挖填结合部位和填方路段检测补压作用尤为明显。冲击式压路机如图2所示。

图2 冲击式压路机

针对现状的道路路床条件，为加快道路路基施工进度，计划在道路内做100m长的路基试验段，通过以下几个步骤实施：组织施工设备及材料→清楚表土及开挖截水沟、排水沟→原状土翻挖晾晒、掺生石灰翻拌均匀→采用冲击式压路机冲击碾压→路基碾压整平→路基弯沉值检测→检测结果满足要求完毕。

2.1 组织施工机械设备及材料

根据路基处理实际情况，主要的施工机械包含原土翻挖、拌合及压实机械，材料则以生石灰、熟石灰为主。其具体施工机械配置如表2所示。在实施期间，需要考虑对路面标高进行控制，对路面数据进行检测，因此需要增加测量及试验方面的仪器设备。测量及试验仪器配置如表3所示。

表2 施工设备配置表

表3 测量及试验仪器配置表

在施工材料方面，路基试验段所处位置为挖方段，考虑采用原状土进行翻挖晾晒即可，外购的生石灰质量必须保证最低标准为三级灰质量。

2.2 清除表土及开挖截水沟、排水沟

本项目道路宽度为50 m，清除表土按照道路宽度外放1 m实施，由于处于挖方路段，清表深度可根据实际地表遗留情况实施，路基试验段地表按20～30 cm实施，主要目的是对地表的生活垃圾、植物根茎及其他腐质材料等不适宜材料进行清除。将不适宜的材料作为弃方及时外运出场，妥善处理。

由于雨季后地下水位较高，考虑在路基两侧设置截、排水沟，用于降低路床底部地下水位及防止两侧地块地下水流入。截、排水沟底口宽度不小于0.5 m，开挖深度超过路床底80～100 cm，水沟边坡比按1:1进行控制；自北向南排水，截排水沟沟底纵坡不小于0.3%，在最南侧挖集水坑。

2.3 原状土翻挖晾晒、掺生石灰翻拌均匀

将原状土挖开后，采用液塑限联合测定仪对试验段原状土含水率进行多点测试，含水率多在23%～26%，含水率过高，为加快施工，选择对原状土进行翻挖晾晒，再用生石灰翻拌处理。原状土翻挖晾晒如图3所示。

图3 原状土翻挖晾晒

其具体做法为： 首先，采用挖掘机对路基开挖至路床顶面设计标高；其次，对原状土进行翻挖晾晒，待土体含水率满足要求后，将生石灰按计算体积分堆或分条堆放在铺好的土层上均匀摊开；再用挖掘机翻拌，翻拌深度达到设计要求，翻拌要均匀，翻拌一次闷24 h，翻拌不少于3遍，翻拌完成后，采用挖掘机整平压实；最后在生石灰翻拌结束后，现场随机抽取几处检测生石灰是否均匀、是否完全消解等情况，待检测合格后，方可进行下一步处理。

在此阶段施工应注意，由于原状土含水率高，施工过程应选择晴好天气。为保障碾压成型后有较好的养生条件，在施工前应提前做好拌合材料、防雨遮布及压实机具的准备工作。

2.4 采用冲击式压路机冲击碾压

用冲击式压路机进行地基处理，考虑采用16 t锤头的冲击式压路机，冲击深度达到80～120 cm，夯实10～15遍，具体遍数可依据现场实际情况进行调整。为保证压实深度，采用冲击式压路机一次性处理，长度要尽可能大，保证牵引设备行驶速度保持在10～15 km/h。由于冲击施工对作业面平整度要求较高，在平整表面施工时，冲击压路机对各点冲击受力较为均匀，故此在冲击碾压前应对地表进行平整处理，一般冲击6遍后应再次对冲击后的路基表面进行平整。夯实结束后，测量翻拌土顶面高程，在顶部厚度20 cm范围内掺加3%的熟石灰，用路拌机充分拌合均匀，再用推土机初步整形，直线段由道路两侧向路中心进行刮平，必要时，再用刮平机反刮一遍，确保路床平整。施工时应控制石灰土高程、压实度、弯沉等各项指标。路拌机及翻拌后的路基土如图4所示。

图4 路拌机及翻拌后的路基土

2.5 路基碾压整平

路基夯实结束后应对路基进行碾压整平，压实施工应在石灰土最佳含水量(经试验在14%～15%)下进行，每天摊铺好的石灰土尽可能当天碾压完毕。一般路基碾压应执行“先轻后重，先慢后快，先边后中”的原则，而后采用22 t压路机碾压石灰土路基6～8遍，可采用静压1遍+弱振2遍+强振2遍+静压1遍的组合方式。

压路机初次碾压时，速度宜控制在20～30 m/min，待石灰土初步稳定后，碾压速度宜为30～40 m/min。施工时须确保压路机碾压速度均匀，重叠碾压车轮轨迹，两次轮迹应重叠20～30 cm。在正在碾压或已完成的路段上，严禁压路机“调头”和急刹车，保障土层表面不受损坏。

在压路机碾压施工中，如遇到路基有松散、起皮或者“弹簧”等情况，应立刻挖开路基再次拌和或采用其他处理方法，使其满足质量要求。在碾压施工完结之前，应采用平地机再次整平，使路基纵向顺势、路基横坡符合要求。整平时，需要将高出部分刮除并清除至道路外侧，对路基低洼处，可不用回填处理，待施工下一层时再处理。碾压后的路床如图5所示。

图5 碾压后的路床

2.6 路基弯沉值及压实度检测

在路基碾压期间及完成后，应对路基弯沉值及压实度指标进行测试，弯沉值的测定采用落锤式弯沉仪进行多点检测。经测定，碾压后的路基弯沉值为187.34 mm；压实度采用挖坑灌砂法进行测定，经测定指标达到95%，能够满足路基施工要求。碾压整平后的路床如图6所示。

图6 碾压整平后的路床

2.7 路基雨季施工准备措施

由于路基试验段施工处于雨季后，存在施工期间继续下雨的可能，因此应对降雨做好准备措施。其措施为：①做好现场排水和防洪工作，备好排水机具。②注意防潮。石灰等物资要存放置屋内、棚内，垫高存放并保证通风良好。③施工前为保障临时排水应先施工路基两侧截、排水沟，施工过程中经常疏通排水沟，防止雨水浸泡路基。下雨期间如发现路基积水或阻塞应及时疏通放水。④路床开挖后应抓紧施工，适当控制施工工作面。在石灰土施工时，应注意天气情况，保证摊铺和碾压在下雨前完成，防止石灰土碾压前被水淋湿，影响后续施工。⑤施工期间应采取必要的防雨措施。如石灰土来不及摊铺碾压，可堆成大堆，表面拍实，采用油布覆盖。⑥注意天气预报，必要时与气象部门加强联系，预防灾害性天气给施工带来影响。

3 结语

经过现场施工及实际试验数据可得，在地下水位偏高、接近路床处置位置的区域，对厚度为80～120 cm、含水率为23%～26%的原状土进行路床处理时，可以通过原状土翻晒，降低部分含水率，而后采用加掺10%的生石灰进行翻拌，经过3次焖拌后，用冲击式压路机进行整体冲击，然后在顶部厚度20 cm范围内掺加3%的熟石灰进行拌合，最后再使用压路机进行压实处理，经过处置后的路基可达到施工技术指标，满足下一步施工条件。