省道改建段路基填筑過濕土處治技術探討

王 博

（安徽省高等級公路工程監理有限公司,安徽 合肥 230031）

0 引言

在我國社會經濟的快速發展背景下，由于原有省道已經無法滿足使用需求，所以亟須改造原有道路。該設計在應用中通過對材料與路線平、縱面線性設計，并采取省道改建段路基填筑過濕土處治技術，不僅科學性較強，而且在施工過程中，能控制好細節，提升施工質量，具有較強的理論與實踐意義。

1 工程概述

102省道潁東棗莊至插花（杜老莊）段改建工程為102省道改建段中的一段，也是規劃中的阜陽市東外環線的一部分，建成后將作為阜陽市城北區域重要過境交通線，對完善區域路網、改善市區交通環境和過境車輛通行條件意義重大。該項目設計等級為一級公路，設計速度為80 km/h，路基寬度為26 m。設計使用年限中橋為100年，小橋及涵洞為50年。

2 過濕土概述

含水量過高的潮濕黏性土就是“過濕土”，含水量超過最佳含水量，且對過濕土經過翻曬后依然無法壓實，這種路基會給道路安全產生不利影響，在路基沉降下破壞路面[1]。稠度是過濕土劃分的基本概念，在對稠度進行計算時，可以使用下面的公式：

式中：We、W1、W、Ip分別為稠度、液限、天然含水量、塑性指數。

在對過濕土進行劃分時，主要依據就是稠度，具體如下：

We＜0.5，含水量大，屬于極軟塑狀態，不能直接作為路基土填筑；

We＞1.0，填土處于半固體狀態，通過重型機具碾壓便能達到要求的壓實度；

0.5≤We＜0.75，屬于軟塑狀態，含水量較高，要摻入特定材料才能用于路基填筑；

0.75≤We＜1.0，屬于硬塑狀態，可以利用，其中當0.75≤We＜0.9時需晾曬時間較長并需摻入小劑量的結合料，當0.9≤We＜1.0時稍加晾曬即可壓實。

過濕土主要呈現出的特點為：具有較大的含水量，土顆粒細，含有較高的有機質，路基的穩定性較低。在公路施工中過濕土施工難度較高，必須通過一定處理才能讓其符合施工要求[2]。過濕土的含水率、塑性指數、稠度分別為25%～30%、20～26、0.6～0.85左右。塑性指數可以使用下面的公式進行計算：

式中，ωL、ωp分別為塑限、液限。

3 材料與設計

3.1 材料

項目所在地筑路材料缺乏，石料、砂料、石灰、水泥、鋼材等材料均須外購。項目區域內公路支線密布，主要公路有省道S306（S305）、X025（規劃 S424）及境內其余省、縣道，汽車運輸可作為筑路材料的主要運輸手段。總體來講，該項目區域交通運輸條件良好[3]。

（1）路基填筑土料。由于在該項目施工區域內的地形相對比較復雜，所以要對平縱面進行優化，減少填挖高度。采取全線填方的方法，對于土方量需求較大，且需要考慮節約基本農田，所以該項目中的土方均采用外購。在對周邊地質勘察資料查閱后，確定土源為粉砂土、高液性黏土及過濕土，需摻灰改善后才能用于填筑路基。

（2）石料。使用的石料為優質玄武巖，該石料呈塊狀構造，石質堅硬致密，巖性均一，質量較好，可加工生產各種規格的石料。

（3）砂。工程用砂為河中打撈的河砂，多為中粗砂，具有良好的級配，在路面工程中的應用十分廣泛[4]。

3.2 路線平、縱面線性設計

（1）平面設計。該項目路線起點位于穎東區棗莊鎮西側，與X025（阜展路，規劃S424）平交，路線自南向北，共設置交點4個，其中右偏彎道、左偏彎道均為2個。終點樁號為K12+697.382。平面設計的技術指標如表1。

表1 平面技術指標

（2）縱面設計。在滿足各種構造物凈空標準及沿線水位的基礎上，要科學進行縱面設計，對填土高度進行有效控制，減少工程量。全標段的凸曲線、凹曲線分別為8處、10處。平均每千米變坡次數為2.595處。豎曲線半徑在縱面設計中數量足夠，采用縱向的方式連接相鄰豎曲線，可以讓縱面線形保持柔和，能對實際存在的縱坡進行減緩，可以避免發生斷臂現象。縱面的主要技術指標：最大縱坡、最小縱坡分別為0.8%/1處、0%/1處；最大坡長/m、最小坡長/m分別為700/1處、290/1處[5]；豎曲線占路線總長、平均每千米變更次數分別為70.63%、2.595。

4 省道改建段路基填筑過濕土處治技術

4.1 一般要求

在施工前要對項目所在區域的水文地質等情況予以了解，同時要做好給水與淤泥的處理。操作人員在使用生石灰等外摻劑時必須做好保護措施。在使用外摻劑處理過濕土時，要求在溫度＜5℃，或者下雨時停止施工。須在當天全部完成石灰土的拌和及整形等工作。做好路堤基地處理，將雜物清除干凈并填平夯實。清除深度須合理控制，一般需控制在15 cm以上。當地面橫坡為1∶5～1∶2.5時，要開挖寬度不小于1 m的臺階[6]。

4.2 降低天然含水量

由于過濕土天然含水量較高，遇雨后其含水量還會增大，所以施工中必須嚴格控制最佳含水量。過濕土施工重點宜放在施工工序的連續上，搶時間，搞突擊，經常關注天氣預報，盡量避免雨淋。可以在挖出取土坑后，將過濕土堆放在坑旁進行初步晾曬。也可以在挖出后運送到作業段一側，完成初步晾曬后，在作業段上使用機械粉碎1～2遍，處理整平后在上面將外摻劑均勻撒布。該項目均為外購土，運輸至現場后通過多開作業面的方式完成初步晾曬。

4.3 改善過濕土

在改善過濕土時可以使用生石灰，具體處理方法如下：

（1）機械準備。準備好施工機械，其中灑水車、旋耕機、重型鏵犁、穩定土路拌機的數量分別為1輛、4臺、2臺、1臺。壓路機需在22 t以上，數量最少為3臺（1臺振動2臺靜壓）。使用推土機、平地機與自卸車的數量分別為1臺、1臺、20輛。

（2）排水及材料準備。在取土坑周圍開挖一條排水溝，要求深度超過設計深度1 m，并及時將滲出的地下水用水泵排出溝外，以對天然含水量進行控制。石灰需分批采購進場，在不影響進度的同時，要減少存放數量[7]。

（3）上土控制。每車土的攤鋪面積要按照松鋪系數與壓實厚度確定，松鋪系數與壓實厚度分別為1.3 cm和20 cm。根據自卸車的裝運方量，將路基全幅打為6 m×10 m的方格網，1個方格網中堆放一車土。平整土面，撿出雜質，使用重型鏵犁與旋耕機翻拌晾曬的方式，對含水量進行控制。

（4）石灰攤鋪控制。土質中含水量下降，并大于最佳含水量的13%左右時，為保證布灰的均勻性，可以使用壓路機穩壓一遍后再用平地機刮平，然后進行石灰攤鋪。施工人員在計算每平方穩定土中石灰的用量時，可以按照設計要求的摻灰量進行計算[8]。石灰用量要按照石灰的松密度多次核算，最終確保用量符合要求。

（5）石灰土拌和。二次拌和需使用路拌機，拌和深度為平整層的厚度，拌和機要有專門的工作人員負責，對拌和深度合理控制。在拌和期間要對含水量進行檢查，做好封面與補撒水泥工作，拌和好的混合料要及時碾壓，一般需在6 h以內完成碾壓。

（6）碾壓。先穩壓1遍，并對路面進行初步整平與整形，整平時可以使用平地機，由兩側向路基中心刮平，做出路拱橫坡，要求坡度稍大于2%；一般控制碾壓速度2～3.5 km/h，碾壓4～5遍則能達到壓實度要求。碾壓時無擁土，壓實成型后表面無松散層、無裂紋、壓實平整度高，外觀質量美觀。

（7）接縫。采用表面垂直的拼接縫處理橫向施工縫。

4.4 固化材料NCS處治過濕土

NCS的吸水性較高，施工延遲性較好，能對過濕土壓實條件進行改善，施工進度得以加快。尤其是對含水量過高、塑性指數過大的過濕土處理中作用顯著。將NCS固化材料撒在過濕土上面，通過初拌與碾壓，然后進行粉碎，拌和均勻混合料。在施工過程中NCS能與過濕土中的水分產生化學反應，具有較強的吸水性，相比于生石灰更高。NCS具有良好的壓實性，將NCS摻入濕黏土中，能減少液限，讓黏土的微團粒增多，從而增加土的可壓實性。在具體應用期間路基土可壓實含水量和NCS的劑量確定十分關鍵。根據經驗路基含水量一般確定為±3%，在對含水量進行確定時，采用下面的公式進行計算：

式中，G、ρw、ρd分別為土粒比重、水的相對密度、路基施工控制密度。

在確定NCS的摻量時，要按照下面的步驟進行：對素土最佳含水量進行測定、計算土的可壓實含水量、對過濕土實際含水量進行計算、對可壓實含水量與實際含水量的差值進行計算，NCS的劑量由差值進行確定。

4.5 基地處理

將積水排除干凈，對過濕土進行晾曬，縱向排水溝要在路堤兩側護坡道外開挖，橫向排水溝需在路基范圍內開挖，將積水有效排除，地下水得到有效控制。排水溝須修筑土埂，避免有外來水流入。小型排水溝可以按照設計要求換填碎石土或石灰土。清理干凈地表雜物，使用壓路機穩壓，確保壓實度符合要求。在施工期間在地勢低洼路段設置隔離層，確保路基的穩定性。為確保壓實度符合穩定性要求，需關注填滿試洞所需的質量mb，計算如下：

灌砂時試洞上放有基板的情況：

灌砂時試洞上不放有基板的情況：

式中，m1、m2、m4與m4′、m5-m6分別為灌砂入試洞前筒內的質量、灌砂筒下部圓錐體內砂的平均質量、灌砂入試洞后，筒內剩余砂的質量、灌砂筒下部圓錐體內及基板和粗糙表面間砂的總量。

同時也要對試驗點土的濕密度進行計算：

式中，ρ、mt、mb、ρs分別為濕密度、試洞中取出的全部土樣的質量、填滿試洞所需砂的質量、量砂的密度。

在計算土的干密度時可以使用下面的公式：

式中，ρd——干密度。

4.6 注意事項

（1）石灰堆放時間需合理控制，不能太長，要做好覆蓋，避免影響其質量，為其有效應用提供支持。

（2）在使用石灰前要對其進行消解與過篩，如果石灰消解不充分，在對路基碾壓之后，當遇到暴雨時石灰將會繼續進行消解，造成局部膨脹鼓包的問題。

（3）在施工過程中要對過濕土的含水量進行有效控制，在溫度較高的階段，過濕土表面晾干較快，須及時封土。

（4）在路基壓實過程中，要求壓實質量符合要求，碾壓機械的壓實效果須保持合理，可以使用振動壓路機[9]。土含粗粒越多，干容量越大，含水量越少。在壓實過程中，壓路機的時速需控制在4 km/h。

（5）對于材料也有較高要求，填土不能含有雜質或者有害物質；石灰必須符合要求，當選擇磨細生石灰時，要求粒徑在0.15 mm的顆粒需達到80%。使用ncs-i固化劑。

（6）在完成初步碾壓后，要求對碾壓土層進行處理，一般在24～28 h后做悶料處理。

（7）施工放樣時，必須采用設計文件所提供的導線點、水準點成果資料。中樁放樣應采用極坐標法敷設中線樁位，導線點為極坐標原點，并使用高精度的光電測距儀，放樣前，先首先對導線點進行復測聯測，查明導線點確未破壞或挪動時，方能進行放樣，保證放樣的整體效果。

5 結束語

省道改建段路基填筑過濕土處治是一項專業性、技術性較強的工作，要想確保工程施工質量，就要在施工期間處理好過濕土，保證過濕土的各項性能均滿足實際需求。同時也要注意石灰堆放、石灰消解、路基壓實等各個環節的細節，確保施工質量，全面提升省道改建段路基填筑質量，促進我國公路事業的可持續發展。