天然砂砾改良重黏土路基施工工艺

秦银焕

摘 要： 伴随全国公路网的进一步完善，公路建设规模逐步扩大，在公路修筑过程中必须要穿越重黏土区域，作为路基不良填土之一，为提高公路工程质量，必须做好重黏土换填或改良施工。本文以某公路工程重黏土路段为例，提出通过天然砂砾改良施工方案，通过确定最佳天然砂砾掺量，进一步规范施工工艺，满足公路施工质量要求。

关键词： 天然砂砾；重黏土；施工工艺

作为公路的基础，路基质量的优劣直接决定着公路的整体质量。路面病害的产生大多与路基质量密切相关。为此，如何选择路基填料，如何确定施工工艺已经成为人们广泛关注的焦点。土是路基填筑的重要材料之一，由于其组成成分、形成条件不同，工程特性也存在极大差异性。经大量实践可见，填土不同，填筑效果也有所不同，在路基填筑时重黏土是一种常见的不良土，可归于高液限黏土范围，人们普遍认为重黏土是指“黏粒含量在60%以上，且塑性指数在25以上的黏土”。此类土质的特性为易收缩开裂、压实难度大等。为此，在具体施工中应采取一定措施改良重黏土。本文根据施工要求，选用天然砂砾改良重黏土，天然砂砾的掺加，可有效提升强度，改善整体水稳定性，且具有良好压实效果。为此，在试验段铺筑时，应确定填筑工艺参数，规范施工流程，为后续大面积施工提供指导，最终实现缩短工期，降低成本的目的，这对改良重黏土路基具有极大的应用价值。

一、工程概况

某公路工程为双向八车道，37m为道路实施宽度，28m为车行道宽度。该道路处于丘陵-平原结合地貌。地面高程范围为100～140m，相对高差最大值为50m。施工时，发现大量重黏土存于K1+880段，做好此类路基不良填土处治工作，可缩短工期，加快施工进度，降低投资成本。经分析决定选用天然砂砾改良K0+150段。

二、天然砂砾改良机理

相比重黏土颗粒，天然砂砾粒径较大，同时其不具备强亲水性矿物。天然砂砾的特点为渗透性强、水稳性良好，且具有较大强度，是一种性能良好的路基填料。通过天然砂砾进行重黏土改良，主要是利用物理改良方式，对重黏土级配组成进行改变，通过对掺合比的合理控制，确定最佳含水率，通过混合可形成良好的路基填料。相比原状重黏土，土体混合后，可构成新的土力团结构，在受力、水敏感性等方面，此土粒团结构存在极大差异性。

三、最佳天然砂砾掺量的确定

根据现行公路施工规范规定，施工前必须先对最佳天然砂砾掺量的确定，所涉及技术参数包含胀缩总率、CBR值、回弹模量等。具体如下：

1、胀缩总率。根据路基规范规定，高液限土具有膨胀性特点，为此，根据膨胀土路基设计要求，需在0.7%以内控制其胀缩率。据相关研究表明，当掺加10%天然砂砾时，胀缩率可达到0.36%，此时改良效果最佳。

2、作为填筑路基的主要强度指标，CBR值因道路等级、路基深度范围等存在差异，其规定也有所不同，如表1所示。据研究表明，当掺加天然砂砾量达到30%时，则8.15%为CBR值，此时可达到良好改良效果，与整个填筑深度范围CBR值要求相符。

3、回弹模量，针对该指标，规范内未做具体要求，可依据相关施工实践，认为必须在30mpa以上控制路基顶面回弹模量，经研究表明，天然砂砾掺量多少对改良土体回弹模量影响不大，均可保证其满足施工要求。

在对上述三指标充分考虑的基础上，最终确定将30%定为天然砂砾改良重黏土的最佳掺量。

四、天然砂砾改良重黏土路基施工流程

1、施工機械选择

施工前，应做好各项准备工作，如机械设备的选择，应满足路基施工要求，因此次改良施工，需将30%的天然砂砾掺加到重黏土内，现已从原状重黏土转化为半黏性土，为此，可根据土壤具体类型，合理选择压实设备，本工程可采取振动光轮压路机，施工时可选取K0+150段的天然砂砾材料进行填筑，因运输距离较近，运输时可选取推土机+自卸汽车组合方式。同时还需配备其他机械，具体如表2所示。

2、测量放样

路基测量放样施工时，需及时恢复中线边桩，且根据设计高程，将路基填筑宽度、高程等准确放出。

3、填筑施工

根据施工要求，需分层完成路基填筑、压实工作，利用推土机将土均匀铺开，且根据标高进行推土、粗平，要求在试验段确定厚度以内合理控制各层填筑碾压厚度。

4、刮平稳压

选取机械+人工的方式进行整形刮平施工，所选机械以推土机、平地机为主，随后选取压路机进行1～2遍稳压施工，保证均匀压实土体，密实度满足设计要求。随后通过平地机进行刮平，精平过程中同样可选取机械+人工的组合方式，一般可在2～3遍控制精平遍数，随后即可进行碾压施工。

5、碾压施工

为满足最佳含水量需求，碾压过程中，可先选取振动压路机进行1～2遍静压，且在3km/h以内控制该碾压速度。随后再次选取振动压路机进行2～3遍振动压实，此时则需在5km/h以内控制碾压速度。最后选取光轮压路机进行2～3遍碾压，且合理控制碾压速度，一般可控制在4km/h以下。完成上述碾压施工后，待无显著轮迹即可停止施工。

五、天然砂砾改良重黏土路基质量控制

1、最佳含水率

按照室内试验所确定的重型击实参数确定施工最佳含水率，因本工程30%为天然砂砾最佳掺量，因此可在14%控制施工最佳含水量，偏差值需控制+2%～-2%之间。混合土体拌和之后，必须对其含水率加以严控，当出现含水率过低，应及时洒水处理，如含水率过高，则需晾晒混合土体。

2、松铺厚度

于路基压实效果而言，松铺厚度影响较大，如松铺厚度过大，针对路基填料压实功压实设备消散速度极快，此时则无法充分压实松铺层，不能满足预期压实效果。当松铺厚度过小，路基填料极易产生反弹效应，此时同样无法满足预期压实目标。为此，必须严格控制松铺厚度，通常可控制在40cm以内。

3、碾压遍数

根据试验可见，碾压遍数和松铺厚度之间息息相关，且互相作用。在松铺厚度不变的情况下，如碾压遍数较少，则会导致压实功不足，此时松铺层就无法满足预期压实度要求；当碾压遍数较多时，土体极易出现反弹效应，或存在破坏现象。为保证碾压遍数合理，必须做好室内重型击实试验，且根据试验结果确定碾压遍数。本文以松铺厚度25、30、35、40cm为例，对不同组合条件下压实系数（表3）进行分析，由此可见，当5遍为碾压遍数时，各松铺厚度内土体压实系数可处于稳定状态。伴随碾压遍数的增多，其压实系数则变化并不显著。

六、结束语

综上所述，重黏土是路基填料中一种常见不良土质，在路基填筑施工中无法直接用于施工。为此，经室内配比试验等研究，可掺配天然砂砾进行重黏土路基改良处理，通过该改良措施，可对其各项物理性质指标进行有效改善，也能起到抑制开裂的作用。相比其他改良法，该改良法更具经济性，且环保性能良好，为此在重黏土路基施工中得到了广泛应用。

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