淺談路基"彈簧現象"的換填法處理措施

陳暉

【摘要】在道路路基施工中，由于部分路段地下水位較高，土質粘粒含量過大，在壓實時會遇到路基"彈簧現象"。其解決方法較多，有翻曬法、添加摻和料、換填法等。本文就一工程實例中出現的"彈簧現象"進行研究，并就采用換填法展開談論。

【關鍵詞】路基；彈簧土；換填法；

一、工程概況

1、路基概況

本次研究的道路位處汕頭市濠江區，屬于城市主干道，為新建道路，原路基為山地農田等原狀地形，小部分板塊為現狀在用的土質道路，使用年限較舊，該部分的路基壓實度較高。根據其勘察資料顯示，路基范圍內為粉砂、粉土層，厚度0.15～2.00m，淺灰-灰黃-灰白色，濕-飽和。該層以粉土為主，呈松軟-稍密狀，顆粒成分以粉粒為主，含砂粒30-50%，普遍含粘量不少于13%，局部含粘粒量較多變為粉質粘土；部分地段含粘粒、粉粒稍少，變為粉砂和含粘粉細砂?，F場開挖后部分為塊狀粘土，擠壓可見顆粒極細的粉砂，粘度較高。場區地面以下20m范圍存在第四紀全新世飽和砂土及粉土，粉土中的粘粒含量普遍大于13%，可判為不液化土，局部地段含粘粒較少的、松軟的地段存在輕微液化。水位標高均在路基設計線以內，部分進入路面結構層范圍內。

2、施工情況

在施工前期，由于該路基土質顯示為粉砂粉土層，按照一般工程常規做法，對于非淤泥質的土層，工程上較少進行地基處理，故采用重型壓路機按照施工規范要求對其路基進行壓實。但隨后的檢測結果顯示，在反復壓實后其回彈較為嚴重，局部達到5～10cm以上，明顯無法進行彎沉試驗。同時，對路基土層取土，并委托具備檢測資質的單位做壓實度檢測，檢測數據均低于80%，明顯達不到設計要求。

二、處理措施

1、現象分析

按照現場出現的現象及檢測的結果，該項目的路基土層明顯存在"彈簧現象"，即工程上通俗所稱的"彈簧土"。"彈簧土"又稱"橡皮土"，是指因土的含水量高于達到規定壓實度所需要的含水量而無法壓實的粘性土體。當路基為粘性土且含水量較大，趨于飽和時，夯打后地基踩上去有一種顫動的感覺，故名叫彈簧土。

據工程開挖后土層對比勘察資料，彈簧土的含水率均超過30%，飽和度大于80%，含粘量較高，大部分為灰黃或灰白色，級配差?；旧蠈φ湛辈熨Y料，該層土質開挖后為彈簧土。

2、初步解決方案

鑒于其彈簧土的埋深較淺，基本處于路基范圍一米以內，且厚度較薄，大部分彈簧土處于100cm至150cm之間，小部分小于80cm。在方案初期，采用7：3的碎石砂進行換填，換填高度在路基面以下，換填厚度80cm。處理的目的是通過80cm厚的碎石砂，通過壓實最終達到可作為道路路基使用。

在壓實的施工方面，嚴格遵守"先輕后重、先靜后振、先低后高、先慢后快，輪跡重疊"的基本原則，并由于工程上對這種土層換填深度的探索，出于的實踐性目的，先行進行100m路段作為試驗性路段。

經以上方案壓實后，按照道路質量驗收規范，對該路段進行相關的壓實度檢測和彎沉檢測。最終檢測結果顯示，該路段的壓實度在填方路基0到0.8m內均超過了95%，在零填及挖方路基0到0.3m內超過了95%，0.3m到0.8m內超過了93%，均達到了設計的要求。但彎沉檢測在500～800（0.01mm）之間，明顯超出了設計的彎沉值310（0.01mm）。

3、最終解決方案

根據初步方案檢測結果，各方進行詳細的分析和討論，具體針對土層的換填，深度應該再加深，作為壓實度達到要求，可見換填材料選取的問題不大，但在彎沉檢測上難以滿足，有可能是因為換填時，對彈簧土以下土層進行了擾動，原本土路基在挖除后，下層土層反而變得松動，而換填后的壓實，對換填材料能達到有效的壓實，卻難以作用至下層土層。因此，在施工方法上，還應進行相應的改進。

據上分析，對初步方案進行改進后，采用7：3的碎石砂進行換填，換填厚度達到1.2m，并采用光輪壓路機靜壓壓實，即壓實機械不開振動，減少對下層不穩定土層的擾動，同時，增加碾壓的頻率和次數，減慢碾壓機械的行進速度。

經過改進方案后，相關的路基壓實度檢測和彎沉檢測均達到了設計的要求，該方案最終解決淺層路基彈簧土的現象。

三、方案總結

1、彈簧土判別

由于彈簧土層一般到施工階段開挖后方可判別其是否可作為路基使用，大部分在檢測報告出具后方可進行判定，作為影響工程造價的路基處理方案，早期判別是否為彈簧土顯得尤為重要。

按照本工程實例，彈簧土在取土勘察時，一般可見為粉土粉砂，或粉細砂，呈灰黃-灰白色，或淺灰-灰黃色，稍濕-濕，松散-稍密。含粉細砂一般超過30%，部分含有淤泥夾砂，級配差。其標貫修正后擊數超過16擊，含水量超過30%，樁周土的側摩阻力特征值qs小于10KPa，內摩擦角小于30度，飽和度超過80%。

2、彈簧土的處理

彈簧土的處理方案較多，集中為以下幾種：

（1）換填法；（2）翻曬法；（3）摻料法。

以上各種方案均有利弊，在選取上應按照工程的具體概況分析選取。翻曬法對季節性要求較高，南方雨季較長，陰晴難以掌控，翻曬的時間難以把握，且現在大部分的市政道路均面臨施工場地不足，交通繁忙難以全圍蔽等特點，采用翻曬法對場地要求較為嚴格，工期較長，現在工程上較少采用，個別里程段較短，處理范圍小的高速公路可以采用本方法。摻料法對施工工藝要求較高，需要在摻料的劑量上把握準確，這不但需要彈簧土在含水量及飽和度上各里程段均較為接近，而且拌合時對施工要求較高，需要較為均勻的使生石灰等摻和劑與原土層發生作用，在現在的道路工程上，也較少使用。

綜合以上，采用翻曬法是較為合適的處理方法，其在經濟上、工期上、施工難度上，以至處理后使用上，均能達到較好的效果。

3、翻曬法的處理

按照對應工程實例，在采用換填法處理彈簧土時，其處理的深度一般在路面結構層以下，即路基面以下至少1.2m，一般不超過1.5m為宜，超過1.5m其換填深度過大，額外處理的深度效果并不能反映至路基位置，相當于處理效果失效。如彈簧土層為夾層，且厚度較薄，在50cm以內，局部可采用換填80cm作為試驗段處理，如檢測可通過，則可大大減少換填深度，對于工程造價上能做到節約而不影響處理效果。

在換填的材料上，中粗砂、石屑、級配碎石、或者碎石砂均可滿足要求。但采用級配碎石是較為經濟合理的材料，綜合砂和碎石的單價，按照當地或者施工時的價格選取比例，采用7：3碎石砂或者6：4碎石砂的效果均可。

在道路換填的橫向寬度上，鑒于車行道的壓實度及彎沉要求相對較高，推薦對車行道進行換填，人行道、綠化帶及非機動車道由于相對來說對路基的穩定性要求較低，從工程節約角度講，可趨向于不進行處理。

在換填法的施工上，尚且應注意以下幾點：

（1）換填的材料應分層填筑壓實，分層最大松鋪厚度不應超過30cm。

（2）路堤填土寬度每側應寬于設計寬度30cm，壓實寬度不得小于設計寬度，最后削坡。

（3）機械作業時，壓路機進行路基壓實作業行駛速度在4km/h以內為宜，壓實路線，直線段宜先兩側后中間，小半徑曲線段由內側向外側，縱向進退進行。橫向接頭，對壓路機重疊0.4～0.5m，對三輪壓路機重疊輪寬的1/2，前后相鄰兩區段宜縱向重疊1.0-1.5m，使路基各點都得到壓實。

四、總論

道路工程的路基彈簧現象作為目前路基施工中遇到的不良現象之一，其根源在于其土層難以直接作為路基使用。本次研究主要利用一工程上的施工實例，對這種現象進行分析和探索，并就采用換填法進行討論，最終解決了路基彈簧現象。