一種處理城市道路路基土高含水率的措施

張明星

(中鐵第五勘察設計院集團有限公司鄭州分院，河南 鄭州 450003)

0 引言

隨著我國經濟建設的快速發展，國內大多數城市對于公共基礎設施的規劃建設日益超前，城市道路工程作為市政部分重要的基礎設施需要優先發展，本項目所在地為山東南部城市，地下水位較高，地表水排泄緩慢，為保障某道路工程順利完工，考慮在雨季后加快施工，故此須進行一系列的路床處理措施。

1 項目情況

本項目地質勘查在2021年3月雨水干枯季節完成，測得地下靜止水位在自然地面下平均3.1 m左右，地下水位偏高，土層以粉砂及黏土為主，路基試驗段實施區域位于地面下1.0～2.5 m處粉土及黏土層，原狀土含水量23.6%～33.2%，地基土的干濕類型為過濕。地勘報告建議應先行土層晾曬，達到或接近最佳含水率時，再行碾壓。原設計路床處理方案采用40 cm厚5%的水泥土換填，由于原狀土含水率較高，采用原方案已不可行。路基土干濕類型判別結果如表1所示。

表1 路基土干濕類型判別結果

通過以上數據可看出，施工現場土質較濕，未達到干燥或中濕的狀態，原狀土無法滿足路床壓實度要求，須進行翻挖晾曬及路床處理。

項目實際施工季節為2021年10月，正處于雨季后，由于施工場地地下水位過高，地表雨水不能及時下滲，地表水淤積在原狀土里，導致原狀土黏土層含水量較高，土質十分綿軟，如此時施工會引起施工機械下陷，路基極易形成“彈簧土”狀態，故而無法直接按一般程序施工。考慮到現場地下水位較高，在地面下3.1～4 m，路床開挖后已無法采用壓路機直接分層壓實，故此計劃采用沖擊式壓路機進行整體壓實處理。

2 實施方案

由于項目工期較為緊張，常規的翻挖晾曬、排除地表土滯水方案已無法滿足施工進度，因此計劃采用80 cm原土翻拌(10%生石灰翻拌+頂部20 cm 3%熟石灰補強)，即在路床80 cm厚的原狀土摻加10%的生石灰翻拌(代替原水泥土路基方案)，路基整形后在其頂部摻加20 cm 3%的熟石灰拌合，而后采用沖擊式壓路機進行沖擊碾壓，使其提高路基彎沉值，達到鋪筑路面的條件。2021年10月上旬的現場照片如圖1所示。

圖1 2021年10月上旬的現場照片

沖擊式壓路機在90年代由南非引入中國，當時被稱為“沖擊夯”“沖擊碾壓機”“夯實機”“沖擊壓實機”等多種名稱，已充分應用于我國西北、西南及中原地區的公路高填方路基壓實、舊路床破碎路面及處理濕陷性黃土地基處理。其優勢在于沖擊能量大，作用深度深，對土壤的含水量沒有嚴格要求，尤其是對挖填結合部位和填方路段檢測補壓作用尤為明顯。沖擊式壓路機如圖2所示。

圖2 沖擊式壓路機

針對現狀的道路路床條件，為加快道路路基施工進度，計劃在道路內做100m長的路基試驗段，通過以下幾個步驟實施：組織施工設備及材料→清楚表土及開挖截水溝、排水溝→原狀土翻挖晾曬、摻生石灰翻拌均勻→采用沖擊式壓路機沖擊碾壓→路基碾壓整平→路基彎沉值檢測→檢測結果滿足要求完畢。

2.1 組織施工機械設備及材料

根據路基處理實際情況，主要的施工機械包含原土翻挖、拌合及壓實機械，材料則以生石灰、熟石灰為主。其具體施工機械配置如表2所示。在實施期間，需要考慮對路面標高進行控制，對路面數據進行檢測，因此需要增加測量及試驗方面的儀器設備。測量及試驗儀器配置如表3所示。

表2 施工設備配置表

表3 測量及試驗儀器配置表

在施工材料方面，路基試驗段所處位置為挖方段，考慮采用原狀土進行翻挖晾曬即可，外購的生石灰質量必須保證最低標準為三級灰質量。

2.2 清除表土及開挖截水溝、排水溝

本項目道路寬度為50 m，清除表土按照道路寬度外放1 m實施，由于處于挖方路段，清表深度可根據實際地表遺留情況實施，路基試驗段地表按20～30 cm實施，主要目的是對地表的生活垃圾、植物根莖及其他腐質材料等不適宜材料進行清除。將不適宜的材料作為棄方及時外運出場，妥善處理。

由于雨季后地下水位較高，考慮在路基兩側設置截、排水溝，用于降低路床底部地下水位及防止兩側地塊地下水流入。截、排水溝底口寬度不小于0.5 m，開挖深度超過路床底80～100 cm，水溝邊坡比按1:1進行控制；自北向南排水，截排水溝溝底縱坡不小于0.3%，在最南側挖集水坑。

2.3 原狀土翻挖晾曬、摻生石灰翻拌均勻

將原狀土挖開后，采用液塑限聯合測定儀對試驗段原狀土含水率進行多點測試，含水率多在23%～26%，含水率過高，為加快施工，選擇對原狀土進行翻挖晾曬，再用生石灰翻拌處理。原狀土翻挖晾曬如圖3所示。

圖3 原狀土翻挖晾曬

其具體做法為： 首先，采用挖掘機對路基開挖至路床頂面設計標高；其次，對原狀土進行翻挖晾曬，待土體含水率滿足要求后，將生石灰按計算體積分堆或分條堆放在鋪好的土層上均勻攤開；再用挖掘機翻拌，翻拌深度達到設計要求，翻拌要均勻，翻拌一次悶24 h，翻拌不少于3遍，翻拌完成后，采用挖掘機整平壓實；最后在生石灰翻拌結束后，現場隨機抽取幾處檢測生石灰是否均勻、是否完全消解等情況，待檢測合格后，方可進行下一步處理。

在此階段施工應注意，由于原狀土含水率高，施工過程應選擇晴好天氣。為保障碾壓成型后有較好的養生條件，在施工前應提前做好拌合材料、防雨遮布及壓實機具的準備工作。

2.4 采用沖擊式壓路機沖擊碾壓

用沖擊式壓路機進行地基處理，考慮采用16 t錘頭的沖擊式壓路機，沖擊深度達到80～120 cm，夯實10～15遍，具體遍數可依據現場實際情況進行調整。為保證壓實深度，采用沖擊式壓路機一次性處理，長度要盡可能大，保證牽引設備行駛速度保持在10～15 km/h。由于沖擊施工對作業面平整度要求較高，在平整表面施工時，沖擊壓路機對各點沖擊受力較為均勻，故此在沖擊碾壓前應對地表進行平整處理，一般沖擊6遍后應再次對沖擊后的路基表面進行平整。夯實結束后，測量翻拌土頂面高程，在頂部厚度20 cm范圍內摻加3%的熟石灰，用路拌機充分拌合均勻，再用推土機初步整形，直線段由道路兩側向路中心進行刮平，必要時，再用刮平機反刮一遍，確保路床平整。施工時應控制石灰土高程、壓實度、彎沉等各項指標。路拌機及翻拌后的路基土如圖4所示。

圖4 路拌機及翻拌后的路基土

2.5 路基碾壓整平

路基夯實結束后應對路基進行碾壓整平，壓實施工應在石灰土最佳含水量(經試驗在14%～15%)下進行，每天攤鋪好的石灰土盡可能當天碾壓完畢。一般路基碾壓應執行“先輕后重，先慢后快，先邊后中”的原則，而后采用22 t壓路機碾壓石灰土路基6～8遍，可采用靜壓1遍+弱振2遍+強振2遍+靜壓1遍的組合方式。

壓路機初次碾壓時，速度宜控制在20～30 m/min，待石灰土初步穩定后，碾壓速度宜為30～40 m/min。施工時須確保壓路機碾壓速度均勻，重疊碾壓車輪軌跡，兩次輪跡應重疊20～30 cm。在正在碾壓或已完成的路段上，嚴禁壓路機“調頭”和急剎車，保障土層表面不受損壞。

在壓路機碾壓施工中，如遇到路基有松散、起皮或者“彈簧”等情況，應立刻挖開路基再次拌和或采用其他處理方法，使其滿足質量要求。在碾壓施工完結之前，應采用平地機再次整平，使路基縱向順勢、路基橫坡符合要求。整平時，需要將高出部分刮除并清除至道路外側，對路基低洼處，可不用回填處理，待施工下一層時再處理。碾壓后的路床如圖5所示。

圖5 碾壓后的路床

2.6 路基彎沉值及壓實度檢測

在路基碾壓期間及完成后，應對路基彎沉值及壓實度指標進行測試，彎沉值的測定采用落錘式彎沉儀進行多點檢測。經測定，碾壓后的路基彎沉值為187.34 mm；壓實度采用挖坑灌砂法進行測定，經測定指標達到95%，能夠滿足路基施工要求。碾壓整平后的路床如圖6所示。

圖6 碾壓整平后的路床

2.7 路基雨季施工準備措施

由于路基試驗段施工處于雨季后，存在施工期間繼續下雨的可能，因此應對降雨做好準備措施。其措施為：①做好現場排水和防洪工作，備好排水機具。②注意防潮。石灰等物資要存放置屋內、棚內，墊高存放并保證通風良好。③施工前為保障臨時排水應先施工路基兩側截、排水溝，施工過程中經常疏通排水溝，防止雨水浸泡路基。下雨期間如發現路基積水或阻塞應及時疏通放水。④路床開挖后應抓緊施工，適當控制施工工作面。在石灰土施工時，應注意天氣情況，保證攤鋪和碾壓在下雨前完成，防止石灰土碾壓前被水淋濕，影響后續施工。⑤施工期間應采取必要的防雨措施。如石灰土來不及攤鋪碾壓，可堆成大堆，表面拍實，采用油布覆蓋。⑥注意天氣預報，必要時與氣象部門加強聯系，預防災害性天氣給施工帶來影響。

3 結語

經過現場施工及實際試驗數據可得，在地下水位偏高、接近路床處置位置的區域，對厚度為80～120 cm、含水率為23%～26%的原狀土進行路床處理時，可以通過原狀土翻曬，降低部分含水率，而后采用加摻10%的生石灰進行翻拌，經過3次燜拌后，用沖擊式壓路機進行整體沖擊，然后在頂部厚度20 cm范圍內摻加3%的熟石灰進行拌合，最后再使用壓路機進行壓實處理，經過處置后的路基可達到施工技術指標，滿足下一步施工條件。