淺談粉土在路基填筑中的應用

王國慶

摘要：本文主要分析了粉土的力學特性，并詳細闡述了路基填筑中粉土的處理方案，最后結合工程案例探討了粉土在路基填筑中的應用。

關鍵詞：粉土；路基填筑；壓實；堆載預壓；振動碾壓

中圖分類號：U213文獻標識碼： A

一、粉土的力學特性

粉土是介于無黏性土與黏性土間的、一種力學性質差異極大的土種，在我國各地，粉土也難以類同；即使在同一場地、同一土層內的粉土，也常會有不同的塑性、顆粒級配；其物理力學性質差異極為顯著，是難以用同一個定值方程列表加以評價的。

粉質土作為路基不良填料，其主要特點為：在野外觀測時，用手搓捻有干粉末感，肉眼觀察時可明顯看出砂粒與粉土粒狀；干時無膠結，干土塊用手輕壓即碎；潮濕時呈流動的溶解狀態，且潮濕時將土搓捻，搖動時易使土球為餅狀，不能搓成細土條。粉質土為較差的筑路材料，原因主要由于其含有較多的粉土粒，干時雖稍有黏結性，但易被壓碎，揚塵大，浸水時很快被濕透，易成流體狀態(稀泥)，并且粉質土的毛細水上升高度大，在季節性冰凍地區更容易使路基產生水分集聚，造成嚴重的冬季凍脹，春時翻漿。

二、路基填筑中粉土的處理方案

（一）沖擊碾

1、主要技術指標

25kJ壓實機用于原位碾壓和層厚 1 m 以下填料碾壓以及碾壓質量的檢驗。15kJ 壓實機用于層厚 50 cm～ 75 cm 的填料碾壓，由于是五邊形輪子，可比三邊形壓實機用較少遍數獲得所需密實度。

2、質量檢測

（1）壓實度

以 20 m 為一個斷面，分別對兩次不同的碾壓遍數進行檢測。兩試坑向前平移 10 m，相互之間不會產生任何影響。

（2）沉降量

以 20 m 為一個斷面，在進行沉降量測定時先進行基底標高測量，之后在相同點位進行每一輪碾壓后的標高測量，用兩標高之差算出平均沉降量。

（3）橫向位移的變化

以 20 m為一個斷面，每個斷面在路基左、右兩側(沖擊壓實機沖擊不到處)各埋設一鋼釬，控制樁為測沉降時所用控制樁。

（4）落錘式彎沉儀(FWD)檢測。根據公路路基路面現場檢測規程，對沖擊碾壓前后地基土進行 FWD 測定。FWD 測定沖擊未碾壓時及沖擊后各遍測點的動態彎沉及彎沉盆。

（二）堆載預壓處理

1、填筑速率的要求

路基和預壓土的填筑應按設計要求進行各個項目的現場監測，在堆載預壓施工時，應嚴格按照要求控制堆載速率，防止地基發生剪切破壞或產生過大塑性變形。在堆載預壓過程中應每天對沉降、邊樁位移及孔隙水壓力等項目進行觀測。施工期日沉降量控制在不大于10 mm，邊樁水平位移每天控制在不大于 4mm～7 mm，一般路段預壓期末月沉降量控制在不大于 8 mm，橋頭路段預壓期末月沉降量控制在不大于 4 mm，孔隙水壓力系數 μ/p≤0.6。不準在預壓期內進行路基邊溝、坡面防護的鋪砌和橋頭搭板枕梁的澆筑。橋臺、箱式通道和涵洞的二次開挖必須在預壓期滿后進行。

2、堆載預壓施工過程中的監測

為了及時掌握施工動態，根據實際情況變更堆載設計方案，加強施工安全性，必須做好堆載預壓施工過程中沉降觀測。觀測內容包括:1)地表沉降；2)地表水平位移。

（三）強夯處理方案

1、技術要求

（1）夯點布置

夯點布置采用三方形布置，點夯夯點間距為錘底直徑 2 倍，第一遍點夯和第二遍點夯的夯點錯開，滿夯夯跡彼此重疊搭接d/4。

（2）夯擊機械和夯擊能

夯擊能的確定從兩方面考慮:①滿足有效加固深度的要求；②最大限度的壓密地基。路左右兩側均采用 100kN 圓形鑄鐵錘，夯點間距為 2 倍錘底直徑，點夯 1500kN·m，滿夯1 000kN·m。

（3）夯擊遍數和止夯條件

根據試夯確定具體工藝參數和止夯條件。其中止夯條件以連續兩擊夯沉量和單點夯擊數確定。

（4）強夯的間歇時間

兩遍點夯之間的間隔時間不少于 2 d，可按3 d 控制。

（5）其他要求

強夯完成后，應進行場地整平，表層進行碾壓，以達到壓實度要求。施工過程中應進行位移、標貫方面的監測。

2、強夯施工過程中的監測

施工過程中的監測內容包括:1)夯坑沉降；2)地表水平位移；3)孔隙水壓力；4)地下水位；5)標貫試驗。

（四）CFG 樁

1、技術要求

（1）工藝選擇

CFG 樁的施工，應根據設計要求和現場地基土的性質、地下埋深、場地周邊是否有居民等多種因素選用不同的施工工藝。

（2）配比試驗

施工前應按設計要求由試驗室進行配合比試驗，施工時按配合比配制混合料。長螺旋鉆孔成樁施工的坍落度宜為 160 mm ～200 mm。

（3）施工過程控制

長螺旋鉆孔成樁施工在鉆至設計深度后，應準確掌握提拔鉆桿時間，混合料泵送量應與拔管速度相配合，遇到飽和粉土層，不得停泵待料，避免造成混合料離析、樁身縮頸和斷樁。

（4）施工前的工藝試驗

施工前的工藝試驗主要是考查設計的施打順序和樁距能否保證樁身質量。

2、CFG 樁質量控制

施工結束后，一般 28 d 后做樁、土以及復合地基檢測。同時應做室內土工試驗，考查土的物理力學指標的變化;也可做現場靜力觸探和標準貫入試驗，與地基處理前進行比較;必要時做樁間土靜載試驗，確定樁間土的承載力。

（1）CFG 樁的檢測

通常用單樁靜載試驗來測定樁的承載力，也可判斷是否發生斷樁等缺陷。靜載試驗要求達到樁的極限承載力，對 CFG 樁的成樁質量也可用可靠的動力檢測法判斷樁身的完整性。應抽取不少于總樁數 10%的樁進行低應變動力檢測，檢測樁身的完整性。

（2）復合地基檢測

載荷試驗應在樁身強度滿足試驗載荷條件時，并宜在施工結束 28 d 后進行。試驗數量為總樁數的 0.5%～1%。

三、粉土在路基填筑中的應用

（一）工程概況

某公路全線按一級公路標準設計，設計時速為 80km/h，全線采用瀝青混凝土路面。沿線廣泛分布著低液限粉土，考慮到經濟效益和其他因素采用粉土進行路基填筑。粉土級配不良，粘聚力低，保水性差，采用常規的壓實方法難以達到理想的壓實狀態；而且粉土邊坡遇到降雨容易破壞。為確定此地區粉土合理的施工碾壓工藝，選擇 k25+380～k25+460 段路基為試驗段，該試驗段所要填筑的土料即為上述地區粉土。通過現場不同振動碾壓組合的工藝，測試不同碾壓組合下被壓實土體的壓實度和含水量，確定最適合此地區粉土的碾壓工藝。

（二）壓實機理分析壓實是指通過施加外部荷載，使被壓實的土體密度提高的過程。壓實的任務就是，使路基土體擁有足夠的壓實度，進而達到壓實標準。路基的碾壓通常使用兩種方法，靜壓和振動碾壓。

1、靜態碾壓靜態碾壓是依靠壓路機械自身的質量在土體表面產生的靜壓力作用，利用壓路機滾輪在松鋪土體表面反復滾壓，在這種反復滾壓之下，最終土體產生了一定程度的永久變形，達到了壓實的目的。在靜態碾壓過程中，隨著碾壓次數的增加，松鋪土體的密度也相應的增加，但是永久的殘余變形則越來越小，最后的碾壓過后松鋪土體的實際殘余變形幾乎等于零。這種壓實主要是利用壓路機自身的重量產生的靜荷載在松鋪土體土體內產生剪應力，屬于靜壓。2、振動碾壓

振動碾壓是將振動壓路機所產生的高頻振動傳給被壓土體，使其發生接近自身固有頻率的振動，土顆粒間的摩擦力實際上被消除，在這種狀態下，小的顆粒填充到大顆粒的空隙中，土體處于體積盡量小的狀態，壓實度增加。

（三）壓實工藝

由于粉土保水性差，粘聚力小，比較松散，所以在碾壓前需要在松鋪粉土的表面注一定量的水，以保證壓實效果。經過現場觀察，注水兩小時左右可以進行碾壓，但是，如果在碾壓的過程中粉土表面出現干燥松散現象應該再次注水。注水后的粉土并不能立即進行振動碾壓，必須靜壓一遍，這樣既保證了粉土表面的平整度，又為接下來的振動碾壓提供了一定的承載能力，防止振動碾壓對路基填土造成破壞。若不進行靜態初壓一遍，而直接在松散的土體上進行振動碾壓，振動能量被表面松散的土體吸收，振動波不能有效地向深層土體傳遞，初始的靜壓是重要的。在振動碾壓過后還要進行一次靜壓，這次靜壓主要是用來消除振動碾壓所產生的路基表面的不平整度。

碾壓試驗段 k25+380～k25+460，長約 70m，路基面寬度 50m。為了有效的利用試驗段進行碾壓試驗，路面沿中心處分為左右兩部分，并且左右部分采用不同的碾壓工藝，這樣就增加了碾壓組合工藝的種類，最大化的利用了碾壓試驗段。振動碾壓試驗分三次進行，第一次被碾壓粉土的松鋪厚度 30cm，主要采用 yz14jc型振動壓路機，速度為 5.3km/h；第二次被碾壓粉土的松鋪厚度為 40cm，主要采用yz20j-5型振動壓路機，速度為5.9km/h；第三次被碾壓粉土的松鋪厚度為30cm，主要采用 yz14jc 型振動壓路機，左側速度為 2.86km/h，右側速度為 5.3km/h。表2以yz20j-5型振動壓路機為例，分析碾壓工藝。

（四）結果分析水密后的粉土路基，靜壓兩遍+強振碾壓兩遍后，粉土的壓實度能達到 97%。最后一次靜壓起穩壓作用，能有效保護表層光、平。因此，粉土路基碾壓遍數至少 5 遍，碾壓 5～6 遍就能達到粉土壓實度要求。

參考文獻

[1]王秀麗，王軍龍. 淺談京九線粉土路基病害整治方法[J]. 科技資訊. 2011(09)

[2]翟亞峰. 低液限粉土路基施工技術[J]. 交通世界(建養.機械). 2011(10)

[3]呂德亮. 淺談公路工程施工中強夯法軟基處理技術措施[J]. 科技創新導報. 2011(36)