高速公路紅粘土路基填筑施工技術及改進措施

歐青明

（中交二公局第三工程有限公司 陜西西安 710000）

1 工程概況

本文涉及高速公路合同段全長5.3km，路基挖方量和填方量分別是253萬m3、76萬m3，另外該項目還包含一座長度為1447m的寶鈦高架橋，2座長度為90.8m的中小橋；2座長度為156m的天橋。該項目施工需要應用到預制箱梁、預制板梁的數量分別是543片、30片。為了提高紅粘土路基填筑質量，深入探索和研究紅粘土路基填筑技術具有一定的現實意義。

2 紅粘土的特點

在物理力學性能、工程力學性能以及礦物質組成方面，紅粘土和膨脹土之間有一定的相似之處。在季風環流以及熱帶-亞熱帶高溫濕天氣條件的影響下，土壤會經歷紅土化過程，使得原有的土壤天然含水量以及孔隙率明顯提高，具備了某些膨脹土不具備的力學特征[1]。總的來看，紅粘土的特殊性質包含：

厚度變化較大，因為土壤經過發育，成為數量較多的網狀裂隙，使得原有的土體結構的完整性遭到了嚴重破壞，原有土體強度大大降低，通常來說深度越大土體越軟，所以，不管是紅粘土的結構還是強度，在垂直方向和水平方向都具有一定的不均勻性。

紅粘土具有一定的脹縮性，所以可能會導致不同程度的漲縮災害發生。紅粘土表層含有一定數量的有機質，越往深處，粘土會慢慢過渡到基巖，紅粘土和基巖的接觸面之間會形成軟弱結構面。在地質相對較低的位置一般會有地下水聚集，在這樣的位置紅粘土的壓縮性會增加，強度也會有所降低。紅粘土較為常見的危害有三種：道路路面發生開裂、路基邊坡失穩以及地基出現不均勻的變形。具有代表性的現場土樣數據見表1。通過對表1的數據進行研究可以看出：紅粘土的組成成分較復雜，力學指標之間的差異也較大。編號7、8、9土樣的各項性能指標已經達不到項目的設計要求，必須加以適當改良。

表1 典型土樣特性數據

3 紅粘土路基填筑施工技術

3.1 紅粘土施工

為了保證紅粘土更好地應用到項目施工過程中，其必須符合以下規定：

（1）如果紅粘土的壓縮系數＞0.5MPa不能用于路堤填筑施工。

（2）在路堤施工之前必須提前設置好防滲以及排水設置，用以截斷流向路堤的水源，同時疏干地表水。

（3）避免雨季施工，在開展路基填筑施工作業時需要合理控制作業面橫坡＞3%，如果實際施工在雨后進行必須經過晾曬，待干燥度合格后方可開展下一道工序。

（4）路基填筑施工所用到的填料盡量隨挖隨用，完成攤鋪施工后及時碾壓。

（5）填筑必須連續進行，碾壓工作完成后及時養護，避免路面失水。

和普通土壤相比紅粘土的施工具有一定的特殊性，所以在施工過程中還要注意以下內容：首先，紅粘土土團不易粉碎，水分散失不夠均勻，因此為了保證晾曬效果需要多次進行翻曬。其次，通常來說普通土壤的最佳含水量為±2%時碾壓效果最好，但是施工實踐證明紅粘土的含水量必須達到5%其碾壓效果才能達到最佳。碾壓施工時應用的碾壓機具為羊角碾，普通振動壓路機對紅粘土的碾壓效果較差。因為紅粘土具有弱膨脹性，一旦被雨水浸濕其強度就會明顯下降，所以要注意避免紅粘土被雨水浸濕。紅粘土一般分布在南方多雨的區域，在施工過程中綜合考慮降水和施工之間的關系，對于優化施工效果具有重要的現實意義。也正是因為降雨的關系，完成紅粘土路基的碾壓施工后需要及時進行封閉，避免長時間暴曬，導致土體裂縫的產生。

3.2 紅粘土路基的包邊

對于公路工程來說水的危害性較大，紅粘土路基也是如此。即使在實際施工時沒有出現任何問題，紅粘土路基的施工效果較好，但如果沒有控制好水導致水分浸潤到紅粘土路基中，那么隨著時間的延續路基也會發生較大程度的變形。和普通土壤相比紅粘土親水性更高，所以水分侵入紅粘土路基的速度更快且排除難度較大，長此以往紅粘土土體的強度就會大大降低，甚至導致公路病害的發生。為了避免這種情況應盡量選用透水性較小的低液限粘土作為包邊材料，禁止運用低塑性土。合理控制包邊土的厚度1.5m左右，并對其夯實后以避免坡面發生開裂導致地表水發生滲入。在開展分層填筑施工時首先應該完成包邊土的攤鋪，再進行紅粘土的攤鋪。這里需要格外注意，包邊土的壓實度必須符合相應的設計規定。針對高路堤需要應用土工格柵對邊坡進行加固，旨在更好地約束紅粘土的側向膨脹。在分層攤鋪土工格柵的過程中，注意對過濕的紅粘土層一道進行填筑壓實。控制土工格柵沿橫斷面的鋪設寬度＞2m，另外控制鋪網垂直間距約為兩層填土填筑壓實厚度，應用U形釘對土工格柵反包坡面進行固定，同時種植草皮，通過覆蓋草皮可以防止坡面開裂。

4 紅粘土改良技術及措施

4.1 置換改良法

路塹地段的紅粘土路基含水量一般較高，其壓實效果很難達到含95%的壓實度。如果施工氣候條件較差，那么可以應用墊層換填進行處理，具體來說就是開挖路基基底，然后應用性能更好的材料進行填筑，形成置換層，同時做好放水處理，只有以上工作完成后才能開展路面施工，以提高路基強度，同時避免紅粘土對路面造成影響。

4.2 石灰土良法

石灰土改良其實就是紅粘土中的金屬離子會和石灰中的鈣離子進行反應時，會消耗土體中的水分，使得土壤的含水量降低，達到固化土體的目的，最后土體硬度大大提高，物理性能也得到較大的改善。針對分散性較大的土體可以將其和生石灰粉進行充分拌和。而對于含水量較高的土體一般需要應用旋耕機等設備將土體和生石灰粉進行拌和，但實踐證明拌和效果并不好，對此可以應用以下方法優化：在路基的填筑面上將紅粘土分成若干土堆，然后將適量的生石灰塊放置其內并添加適當的水、封口，保證生石灰徹底消解在土體中。生石灰消解的過程中會產生大量的熱量，這些熱量的產生會消耗原有土體中的水分，使得原有土體的含水量大大降低，使其處于易于分解的狀態。

4.3 碎石土改良法

碎石改良法所應用到的碎石為大顆粒單級配碎石，一般不應用連續級配碎石，這是因為后者和紅粘土進行拌和時均勻性往往得不到保證，反而會影響路床的均勻變形。為了提高碎石改良的效果一般應用體積比＞60%的碎石，特別是對強度較高要求的路床來說，更需要嚴格控制施工所應用碎石的體積比。在實際施工時所有應用到的土體必須經過晾曬，然后將其和碎石拌和在一起以提高改良效果。同時，碎石土覆蓋范圍的控制也十分重要，施工技術人員不能錯誤認為碎石改良是保證項目質量的唯一因素。紅粘土具有較高的液限、膨脹性較大，如果受到水分的浸潤其強度就會大大降低，路基的穩定性也會受到較大程度的影響。所以，針對路基頂面一般需要應用加石灰的處理方式，以避免地表水的滲入。

5 結束語

紅粘土具有較高的液限，隨著含水量的增加其壓實強度會顯著降低，因此，在開展紅粘土路基填筑施工的過程中必須嚴格控制土層的含水量以及填筑土層的厚度，應用合理的碾壓機具進行碾壓，保證路基的強度達到設計要求。另外，將適當級配的碎石摻入到紅粘土中可實現對紅粘土的改良，并運用合適材料對紅粘土路基進行包邊處理，避免水分浸潤，可以防止紅粘土路基變形、土體強度降低，對于提高高速公路紅粘土路基填筑質量具有積極的意義。