高速公路紅粘土路基填筑施工技術

1、高速公路紅粘土路基填筑施工技術 摘 要針對紅粘土液限高，隨含水量的增加壓實強度顯著降低的特性，嚴格控制填筑土層厚度、最佳含水量及選擇合理碾壓機具，優(yōu)化碾壓遍數直接進行路基填筑，能達到路基壓實強度的要求; 通過對紅粘土摻入合理級配的碎石進行改良施工，抑制紅粘土路基遇水變形大、土體強度大幅降低等病害，能保證紅粘土路基的填筑質量。紅粘土路基填筑與改良措施可為今后的紅粘土路基處治提供借鑒，具有重要的現(xiàn)實意義。 關鍵詞路基; 紅粘土; 碎石改良; 包邊處理 中圖分類號：u213.1 文獻標識碼：a 文章編號： 前言： 湖南某高速公路項目地處湖南省南部，沿線多紅粘土，是本項目的一大特色。紅粘土的顯著特點就

2、是液限較高，一般都在60%以上，按照路基施工規(guī)范的規(guī)定，是不適合于做路基填料的。但由于紅粘土數量太大，又因造價原因，不可能全部換填或改良，因此，該項目的紅粘土直接填筑及在96區(qū)進行部分改良，也就成為了一種必然。本文就紅粘土的特點、紅粘土施工及碎石土改良提出個人淺見。 1 紅粘土的特點 紅粘土在物理力學性質指標、礦物成分與工程力學特性等多方面與膨脹土有相似之處，主要是由于第四紀季風環(huán)流形成以來，在熱帶 亞熱帶高溫濕條件下經歷了復雜的紅土化過程而形成的，具有較高的粘粒含量、天然含水量、孔隙比與液塑限，卻具有明顯優(yōu)于膨脹土的力學特性。 紅粘土具有2種特殊性質: 厚度變化很大，而且因為發(fā)育較多的網狀裂

3、隙，破壞了土體結構的完整性，促使地下水在土層中活動，降低了土體強度，一般愈往深處土體愈益變軟，因此紅粘土的結構和強度在水平方向和垂直方向都有很大的不均勻性; 通常它有較強的脹縮性，因此造成不同程度的脹縮災害。有的地區(qū)紅粘土浸水膨脹后的體積比在天然含水量狀態(tài)下的體積增加15%，膨脹力可達0.18106pa。紅粘土表層常含有機質，下部逐漸過渡到基巖，二者接觸面常成為軟弱結構面; 特別是在地勢低洼處常有地下水集聚，使紅粘土呈軟塑和流塑狀態(tài)，強度降低，壓縮性增大，除了對地基不利外，若處于斜坡 l 則常沿接觸面發(fā)生滑動。 紅粘土的危害主要表現(xiàn)為邊坡失穩(wěn)地基不均勻變形、道路開裂等。現(xiàn)將部分有代表性的現(xiàn)場土

4、樣數據，見表 1。 表 1 典型土樣特性數據 通過表 1 可以看出: 紅粘土的成分復雜，其主要力學指標 cbr 的差異也較大，編號 7、8、9 土樣已不能在94區(qū)以上使用，應加以改良。因此在選用前應當格外重視。 2 紅粘土的施工 按現(xiàn)行規(guī)范，紅粘土施工應符合以下規(guī)定: 壓縮系數大于0.5mpa1的紅粘土不得直接用于填筑路堤。 路堤施工前應做好臨時排水及防滲設施，截斷流向路堤作業(yè)區(qū)的水源，疏干地表水。 路堤填筑應符合下列規(guī)定。 應盡量避免雨季施工。雨季施工時，應防止松土被雨淋濕。施工中應保持作業(yè)面橫坡不小于3%。雨后作業(yè)面，應經晾干且重新壓實合格后方可進行下道工序的施工。 填料應隨挖隨用。攤鋪后

5、必須及時碾壓，做到當天攤鋪當天完成碾壓。 路堤填筑應連續(xù)，碾壓完成后，應采取措施防止路堤作業(yè)面曝曬失水。 但由于紅粘土的施工與普通的素土施工有較明顯的差異，除按正常的施工規(guī)范所要求的一般作法外，還應著重注意以下各點: 首先，紅粘土的液限較高，土團不易粉碎，含水量不易均勻散失，因此在晾曬時，應多次翻曬才能達到效果。其次，一般素土應在最佳含水量 2%時碾壓為佳，但紅粘土則很難達到這種含水量控制效果。從實際情況看，在最佳含水量以上5%時碾壓效果反而會更好。 碾壓機具的選擇上，采用羊角碾為最佳選擇，其次膠輪壓路機對紅粘土的壓實效果也不錯。普通的振動壓路機的效果反而是較差的，其壓實效率只能達到前兩者的

6、50% 左右。由于紅粘土具有一定的弱膨脹性，并在雨水浸潤后，其強度有明顯減小，因此，及時碾壓，不使其被雨水侵蝕，就顯得更加重要。紅粘土大多處于南方多降水地帶，重視降水與施工的關系，并合理優(yōu)化施工段落的意義非常突出。 同樣原因，在碾壓后，應及時對碾壓層進行封閉，以避免長時間曝曬，引發(fā)土體裂縫的出現(xiàn)。如在路面下用兩布一膜復合土工布覆蓋，而后在其上及時鋪設一層10cm厚的中細砂保護層，平整碾壓，并形成 4%的排水橫坡再填筑上部基床材料，達到保溫隔離和防止表面開裂的目的。 3 紅粘土的改良 紅粘土的改良方法一般有置換改良、碎石土改良、石灰土改良等。現(xiàn)分述如下: 置換改良法。 路塹地段的紅粘土路基，一般

7、位于紅粘土土坡、丘的下部，含水量往往超過了最佳含水量，因此很難達到95%的壓實度。當施工期間的氣候條件不利時，可采用墊層換填處理，即將路 基基底超挖不小于30cm的厚度，改用其他好粘土、砂土、灰土、粉煤灰等材料鋪填碾壓密實 后形成置換墊層，并做好防水處理，然后再在其上進行路面工程施工。這樣不僅解決了壓實 度的問題，進一步提高了路基強度，而且可以消除紅粘土的膨脹性對路面的影響。 石灰土良法。 石灰土改良的原理是，利用石灰溶解的鈣離子與紅粘土中所含的金屬離子反應，同時消耗土體中的水分，從而降低土的塑性指數及含水量，固化土體，使土體具有較高的硬化強度，大幅改善土體的物理性能。 在實際操作中，用石灰進

8、行改良應根據實際情況靈活采用，才能達到應有效果。對于較分散的土體，可直接摻加生石灰粉或消石灰水進行充分拌合，使其均勻。對于土塊較多，含水量較高的土體，采用以上辦法則不能達到均勻程度，即使采用旋耕機等進行拌合，也效果不佳。此時最好采用以下方法: 將紅粘土在路基填筑面上分做若干土堆，堆頂留成火山口狀凹型，將經過計算的生石灰塊放置其內，并加適量水，然后用土封口，令其在土體中消解。消解時產生的高熱將大量消耗土體中原有水分，從而達到降低土體含水量的作用，使其盡快達到易于分解的狀態(tài)。為達到更好的效果，可在其消解過程中，增加幾次翻拌過程。 碎石土改良法。 碎石土改良，是該項目對96區(qū)路床所采用的方法，通過實

9、踐，得出以下體會:所用碎石應采用大顆粒單級配碎石，13、24碎石均可，也可兩者混合使用，但不得采用連續(xù)級配碎石。因連續(xù)級配中的碎石很難與紅粘土土體充分拌合均勻，反倒對路床的均勻變形產生不利影響。所用碎石比例最好大于60%(體積比)，才能達到改良效果，尤其對于強度有較高要求的路床部分而言，更是如此。 土體應進行適當的晾曬后，再與碎石進行摻拌，才能達到效果，否則，即使碎石含量較高，其耐久性也必然大打折扣。碎石土的覆蓋十分重要，不能認為已進行了改良，就可以高枕無憂。竟紅粘土的液限很高，且大都具有一定的膨脹性，如任由水體進入，其強度會大幅降低，影響路基穩(wěn)定。因此，路基頂面最好采用加石灰的處理方式，封住

10、降水的滲入。或者在進行完路床部分施工后，立即進行底基層施工，以保證其路用效果。 4 紅粘土路基的包邊 水是公路工程最大的危害，對紅粘土路基更是如此。即使紅粘土路基的施工質量很好，在施工過程中沒發(fā)生任何問題，但如果不能真正地控制水對路基的侵潤，路基也會在經過二、三個雨季后產生大量變形。因為紅粘土的親水性遠高于一般路基，在毛細作用下，水分會更快地侵入路基內部，且不易排出，從而大幅降低土體強度，產生病害。包邊材料應為透水性較小的低液限粘土、石灰土等，cbr 應符合規(guī)定。嚴禁用粉土、砂土等低塑性土包邊。包邊土厚1.5m左右，夯實后防止坡面開裂及地表水的滲入。 分層填筑時，先攤鋪包邊土，后攤鋪紅粘土。碾壓前，應控制兩種填料的各自含水量，使兩種填料在同一壓實工藝下能達到壓實標準。包邊土的壓實度應符合的規(guī)定。對于高路堤也可采用土工格柵加固邊坡，約束紅粘土的側向膨脹。將土工格柵分層攤鋪，與過濕的紅粘土層一道填筑壓實。土工格柵沿橫斷面的鋪設寬度應不小于2m，鋪網垂直間距為兩層填土填筑壓實厚度，土工格柵應反包坡面，用u形釘固定，并種植草皮。良好的草皮覆蓋，能有效地抑制坡面開裂。 5 結論 依據紅粘土液限高，隨含水量的增加壓實強度顯著降低的特性，在路基94區(qū)以下嚴格控制填筑土層厚度、最佳含水量及選擇合理碾壓機具，優(yōu)化碾壓遍數直接進行路基填筑，能達到路基壓實強度的要求，在 96 區(qū)通過對紅粘土摻入合理級