潮濕地區高液限紅粘土路基壓實試驗與壓實控制指標分析

【摘 要】論文對潮濕地區高液限紅粘土工程特性和壓實的物理過程進行了分析，依托工程實例對壓實試驗路段進行了壓實試驗。結果表明：隨著深度的增加壓實度逐漸減小;土體偏濕時，壓實度沿深度變化不大。

【關鍵詞】高液限紅粘土；壓實試驗；壓實控制

高液限紅粘土是一種特殊的路基填筑材料，具有高含水率、高液限、高塑性、高孔隙比等特殊的工程性質，且在路基施工中壓實相當困難。再加上南方地區雨水多，在干濕循環作用和反復的交通荷載作用下紅粘土路基的長期強度和穩定性下降，使得路基產生多種病害。如何使用高液限紅粘土填筑路基、如何壓實及施工等，都是迫切需要深入研究的。

1 潮濕地區高液限紅粘土工程特性分析

紅粘土作為一類典型的特殊土，其工程性質獨特，一方面其具有高含水量、高塑性、高孔隙比、密度低、壓實性差不，良物理性質。湖南的高液限土(紅粘土)普遍具有“高液限(50%~80%)、高塑性指數(IP>26%)、高天然含水量(28%~45%)”的特點。其作為路堤填料主要存在以下幾個工程問題:①天然含水率問題，高液限土的天然含水量高，要降低至最佳含水量附近很困難，如果含水量低至太多，則土體很堅硬，難以粉碎;②水穩定性問題，高液限土的水穩定性不好。按照最佳含水量進行填筑，對路基的穩定性不利;③壓實度問題，由于填筑含水量一般都較高，土塊成團現象普遍，路堤會很難壓實。

2 潮濕地區高液限紅粘土路基壓實的物理過程

用某種工具或機械對路基或路面結構材料進行壓實，在壓實機具的短時間荷載或振動荷載作用下，將產生幾種不同的物理過程。

2.1 路基壓實使大小土塊重新排列或互相靠近。

2.2 砂粒和粉粒在壓實功和粒間水膜的潤滑作用下產生滑動，使單個土顆粒之間重新排列和互相靠近。

2.3 使土塊內部的土顆粒重新排列和互相靠近。

2.4 使小顆粒進入大顆粒的孔隙中。

3 潮濕地區高液限紅粘土路基壓實試驗

3.1 紅粘土試驗段碾壓方案

高液限土路基填筑試驗路段位于M高速6標，該路段填料天然含水率為34~36%，高于最優擊實含水率10個點左右，天然含水率高，要達到較好得碾壓效果必須降低土體的含水率。為此，施工單位配備了拖拉機犁以便翻曬土料，另外開辟場地晾曬填料，這為如期完成試驗提供了有力的保障。本次試驗路段采用環刀法檢測壓實度。在M標試驗段建設過程中，主要考慮了填料的含水率、壓實機械組合和松鋪度三個影響路基壓實效果的主要因素。各因素考慮的水平如下，填料含水率:天然水率(，)、(一3%)、(一6%)，其中(，)表示天然含水率;壓實機械組合光面輪、凸塊碾、光面+凸塊碾;松鋪厚度:25cm、30cm、35cm。

3.2 現場碾壓試驗總結

3.2.1 壓實度隨深度的變化規律

整個試驗過程中，都檢測了每一遍機械壓實后的沿深度變化的壓實度。現選取了2種不同機械組合在某種具體條件下壓實度隨深度的變化情況，如圖1。

(a)光面碾碾壓， (b)凸塊碾碾壓

圖1 含水率32.2%，松鋪厚度30cm

在不同含水率情況下，壓實度沿深度的變化規律也有差異。天然含水率狀態，松鋪30cm進行直接碾壓，土層底部壓實度很難得到顯著的提高。偏干時則由于土顆粒之間缺乏足夠的水分進行潤滑又很難壓實，即使利用強振其有效影響深度也很淺。在含水率27.7%、松鋪厚度25cm的工況下，三種機械組合對應下的壓實度在12cm處就急劇衰減，說明底部壓實效果不佳。

3.2.2 不同含水率和碾壓機械作用下壓實度與碾壓遍數關系

光面和凸塊聯合碾壓的情況:光面先上若干遍至壓實度不再提高后再加凸塊兩遍所有碾壓工況都在碾壓前利用光面輪進行靜碾一遍。

現場碾壓結論：

（1）三種機械組合中，僅用凸塊碾的效果最好，僅用光面振動碾的效果最差，光面振動與凸塊碾兩者聯合作用的效果居中，碾壓遍數以3-5遍為宜。

（2）所有工況下，壓實度沿著深度的變化呈現相同的變化規律，即隨著深度的增加壓實度逐漸減小;土體偏濕時，壓實度沿深度變化不大;偏干時，紅粘土的成團現象比較明顯，尤其是碾壓層下部的土顆粒之間缺乏水分的潤滑作用很難在壓實作用下相互靠攏，壓實度沿深度變化大。

（3）含水率為34.5%時(天然含水率)，土體壓實度最高可達87.5%，在碾壓過程中控制碾壓遍數，否則會出現橡皮土現象;含水率降為犯.2%時，土體壓實度最高可達88.7%;土體含水率為30.4%時，壓實度最高可達91.6%;當含水率降低超過6個百分點，即降為28.2%時，土體壓實度可在93%以上。

3.2.3 碾壓工藝

（1）松鋪厚度:根據試驗路結果，M高速填土松鋪厚度宜控制在25~30cm之間。

（2）碾壓機械及遍數:推薦M高速公路采用自重18T以上的凸塊振動碾作為碾壓機械(碾壓前采用光面輪靜壓一遍)，碾壓遍數以3-5遍為宜，具體遍數可根據各標段試驗路確定。

參考文獻：

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