中国与法国规范下土方填料分类及使用条件对比

中国与法国规范下土方填料分类及使用条件对比
齐元新
【摘要】国内土方填料分类并无专门的规范,而是利用土的分类规范.国内填料的使用条件注重的是压实度和最佳含水量,对材料本身特性的要求较少.法国土方填料和土的分类规范是分开的,有着一整套的填料分类的理论及实验体系.在法国填料使用条件除了压实度和最佳含水量外,还考虑了填料对水的敏感度和填料的湿度状态指标.通过对比中法两国规范的土方填料分类及使用条件,以期对国内规范修订及设计和施工质量控制提供有益参考.
【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】2013(000)003
【总页数】5页(P39-43)
【关键词】规范;填料分类;使用条件;对比
【作者】齐元新
【作者单位】中国土木工程集团有限公司北京100038
【正文语种】中文
【中图分类】U414
1 引言
在阿尔及利亚从事公路、铁路等基础设施建设，遵循的规范为欧洲规范。

法国规范是其中重要的组成部分。

法国规范下公路、铁路的土方工程填料分类依据《公路垫层和路堤施工可采用的材料类型》(NF P 11 －300)［1］。

国际铁路联盟 UIC R 719《铁路线路土方工程
和路基的施工》(NF P 11－300)［2］中对土壤进行分类的基础也是。

各种填料的特性及使用条件遵循法国《填方和垫层施工Ⅱ》［3］的说明。

2 土方填料的分类
2.1 国内填料分类方法
国内土方填料分类并无专门的规范，而是利用土的分类规范。

《铁路路基设计规范》(TB 10001－2005)［4］12－17对土的分类考虑了土中的颗粒粒径大小和塑性指标，在粗粒土定名时考虑了土中的细颗粒含量和粗颗粒级配等情况，在给细粒土定名时考虑了土中粗颗粒含量和细颗粒塑性指标。

国家标准《土的工程分类标准》(GB/T 50145 －2007)［5］是依据土土颗粒组成及其特性、土的塑性指标、土的
有机质存在情况分类。

按上述规范分类能了解每一种土的颗粒组成和土性，可对土的抗剪性、压缩性、可压实性、渗透性、抗冻性等进行初步评价。

但是以土的分类作为填料的分类存在较大的局限性。

(1)土和填料的分类对象是有差异的。

土的分类侧重自然界中保持天然结构状态的
地基土，填料的分类针对天然结构已被破坏的扰动土。

利用土的分类代替填料的分类，不能充分反映填料的性质。

(2)分组没有考虑粗细混合填料中对性质的影响较大的细粒成分特性。

这类填料的
工程性质差异巨大。

(3)分组没有关于对水敏感度的指标，同组填料在水稳定性、耐久性和可靠性方面
可能有不同的结果。

(4)同组填料的工程施工效果差异性大。

路基填料分组中，将颗粒大小、细粒成分、湿度状态等差异极大的的土放在了一组。

它们在试验的可击实性、施工的可控制性、
碾压的均匀性等方面相差很大。

2.2 法国规范下填料分类方法
法国规范下土的分类规范和填料的分类规范是分开的。

土的分类规范见欧标NF EN ISO 14688－1(P94－400－1)土壤的名称、描述与分类［6］。

填料分类规范是《公路垫层和路堤施工可采用的材料类型》(NF P 11－300)，填料分为土壤、
石材、有机土壤和工业副产品4类。

2.2.1 土壤
土壤分为A、B、C、D级。

根据性质参数、机械参数和状态参数进行分级定名。

2.2.1.1 性质参数
性质参数是指粒状，塑性指数和土壤的亚甲蓝值。

(1)粒状
①土壤中所含最多元素的最大尺寸Dmax
Dmax的限值是50 mm(法国规范下为方孔筛)，这个值可以区分细质土壤A级，
砂质和砾质土土壤B级(≤50 mm)，粗质土壤C级(＞50 mm)。

D级是A、B、C
级中对水不敏感的材料。

C级材料根据材料中0～50 mm的含量的重要性再进行详细划分。

C1级材料是可揉成团和有“棱角”的部分在0～50 mm的粒径中占较大比例(＞60%)的材料;C2级是有“棱角”的部分在0～50 mm的粒径中占比例较少(≤60%)的材料。

鉴于0～50 mm的含量的重要性，C级材料可细分为C1Ai，C1Bi，C2Ai，C2Bi，其中 Ai，Bi为 C 级材料中0～50 mm的部分的分级名。

②过80 μm筛的材料占填料的百分比
35%:比例超过35%，定为细质土壤A级。

12%:是一限值，可以确定砂质和少砾质和富砾质材料的不同。

③过2 mm筛的材料占填料的百分比
70%:这个界限可以区分砂质土壤(2 mm筛选大于70%)和砾质土壤(2 mm筛选小于70%)。

(2)塑性指数Ip
12:黏性较弱的土壤的上限值。

25:黏性中性的土壤的上限值。

40:黏性和特黏性土壤间的限值。

(3)亚甲蓝值VBS
这是另外一个确定土壤黏性(属性)的参数。

利用了土壤微粒表面对亚甲蓝的吸附性。

限值(VBS值表示100 g土壤中消耗亚甲蓝的克数值):
0.1 :低于该值，可以认为土壤对水不敏感，80 μm筛通过率应小于12%。

0.2 :大于该值显示对水敏感。

1.5 :可以区分黏土砂和淤泥砂。

2.5 :可以区分可塑性很小和可塑性中等的淤泥土。

6:可以区分淤泥和黏土。

8:可以区分黏土和黏土质过高的土。

2.2.1.2 机械性参数
这些参数说明了不同性质的土壤在不同的施工过程或交通流量的不同会产生相应不同的反应。

机械性参数的是洛杉矶磨耗Los Angeles值(LA)，有水时微的瓦尔磨耗Micro-Deval值(MDE)和砂粒的易碎系数(FS)。

45:LA和MDE限值。

60:FS限值。

2.2.1.3 状态参数
这不是土壤固有的参数，根据环境的不同而不同。

(1)土壤的湿度状态
分为特别潮湿(th)、潮湿(h)、一般(m)、干燥(s)，特别干燥(ts)五种状态。

(2)表明土壤的湿度状态的参数
①土壤中0～20 mm的部分的天然含水量Wn和标准击实试验的最佳含水量Wopn的比值。

②阿氏(Atterberg)法液限值WL、塑限值WP和天然含水量Wn确定的稠度指数IC。

IP=WL－WP
IC稳定指数可以准确标识这五种性质(th)、(h)、(m)、(s)和(ts)。

但只针对普通的细土，成分≤400 μm 的土。

③土壤直接显示指数IPI，CBR试验方法测得的无负载正常含水量的值。

直接显示指数通常专门用来标明(h)和(th)的特性，因为它们切实地显示机械在这类土上运转的困难程度。

然而这个指数对参数(s)和(ts)没有意义。

2.2.1.4 土壤分类
(1)Dmax≤50 mm的土壤分类简图见图1。

图1 土壤分类
(2)Dmax≤50 mm的细状砂质和砾质土壤的分类表节选，见表1。

表1 细状砂质和砾质土壤的分类注:(*)为优先选择的参数。

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2.2.2 岩石材料R级
岩石材名料根据岩相学性质、状态参数和材料的力学特点分级定。

2.2.2.1 岩相学性质
岩石材料主要分两级:一种出自沉积岩的岩石，另一种出自岩浆岩和变质岩的岩石材料。

在沉积岩情况下，根据这一类岩石的主要性质进行细分:碳酸岩(白垩，钙质岩)，黏土岩，硅质岩和盐岩等。

对于来自岩浆岩和变质岩的材料，没有必要进行任何补充的再分类。

这些材料在填方和路基中使用时可以被认为和原材具有相似性质。

2.2.2.2 材料的状态和力学参数
这些参数是洛杉矶磨耗Los Angeles值(LA)、有水时微的瓦尔磨耗Micro-Dval值(MDE)、岩石干密度(ρd)、岩石破碎系数(FR)、岩石降解系数(DG)、天然含水量(Wn)、可溶性元素含量(盐岩矿)。

2.2.3 有机土壤、工业副产品F级
这类材料的性质差异很大，很特殊。

而其中一些由于没有足够的经验，还不能完全确定可用于工程上。

规范研究团队对一些常用材料进行了统计并且已经进行了分类，这些材料被证实可以作为路堤或垫层材料，这些材料根据自然状态划分等级为F1～F9。

但是，没有归入的材料根据其参数特点也有使用的可能性。

3 土方填料的使用条件
3.1 国内土方填料的使用条件
《铁路路基设计规范》(TB 10001 －2005)［4］25中对填料的要求是:路堤基床以下部位填料，宜选用A、B、C组填料。

当选用D组填料时，应采取加固或土质改良措施;严禁使用E组填料。

《铁路路基施工规范》(TB 10202 －2002)［7］中要求:路堤各部分及护道，应分层填筑并压实到规定的密实度。

填料含水量控制范围应根据填料性质、要求的压实度和机械压实能力综合确定。

细粒土和粉砂、黏砂填层的压实，应接近其最优含水量时进行。

《公路路基施工技术规范》(JTG F10－2006)［8］中对填料的要求是:含草皮、生活垃圾、树根、腐殖质的土严禁作为填料。

泥炭、淤泥、冻土、强膨胀土、有机质土及融盐超过允许含量的土和液限大于50%、塑性指数大于26，含水量不适宜直
接压实的细粒土，不得直接作为路堤填料。

粉质土不宜直接填筑于路床，不得直接填筑于冰冻地区的路床及浸水部分的路堤。

路基填方材料，应有一定的强度(CBR 值)、满足一定的粒径。

国内路基填料的使用条件主要要求压实度和含水量，但是对填料本身要求却过于简单。

国内填料分组对水敏感度的指标的缺失容易引起工程雨后沉降等工程病害的的发生。

由于缺少填料的湿度状态指标，填料过湿或过干在工程实施过程中均不易被压实，会造成人力、机械的浪费，而且工程质量也很难保证。

3.2 法国规范下土方填料的使用条件
法国路基填料的使用条件对压实度和含水量的要求也是必须的。

法国填料使用条件还考虑了填料对水的敏感度和填料的湿度状态指标。

法国《填方和垫层施工Ⅱ》对不同级的填料给出了具体的使用条件。

节选对水敏感的A3h级土的使用条件，见表2。

通常认为特别潮湿(th)、特别干燥(ts)土是不能直接应用在工程上的。

特别潮湿的土需要经过长时间晾晒、特别干燥土需要长时间的洒水闷料后再进行湿度判定看是否能应用到工程上，这个周期影响了它的使用。

表2 A3h级土的使用条件?
对水极为敏感的A4级填料由于具有收缩膨胀性，容易引起土体稳固问题，不能直接用于工程上。

4 结束语
国内土方填料分类并无专门的规范，而是利用土的分类规范，填料的使用条件也缺乏深入研究。

填方工程的施工很大程度上依靠技术人员的经验，施工质量的可控性较差。

法国土方工程填料的分类及使用条件已研究的较为成熟，有一整套的理论及实验体系。

在土方工程应用中按照法国规范体系能够准确的判断填料的性质，也能够清楚
的了解填料的使用条件和工程特性。

遵循这套体系可以良好的控制土方工程的施工质量，避免一些工程病害的发生。

通过对比中法两国规范的土方填料分类及使用条件，以期对国内规范修订及设计和施工质量控制提供有益参考。

参考文献
［1］AFNOR.NF P 11-300 Classification des matériaux utilisables dans la construction des remblais et des couches de forme d’infrastructures routières ［S］.Paris:AFNOR，1992:17－33.
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［8］中交第一公路工程局有限公司.JTG F10－2006 公路路基施工技术规范［S］.北京:人民交通出版社，2006:9.。