高速公路红粘土路基填筑施工技术

高速公路红粘土路基填筑施工技术
［摘要］针对红粘土液限高，随含水量的增加压实强度显著降低的特性，严格控制填筑土层厚度、最佳含水量及选择合理碾压机具，优化碾压遍数直接进行路基填筑，能达到路基压实强度的要求; 通过对红粘土掺入合理级配的碎石进行改良施工，抑制红粘土路基遇水变形大、土体强度大幅降低等病害，能保证红粘土路基的填筑质量。

红粘土路基填筑与改良措施可为今后的红粘土路基处治提供借鉴，具有重要的现实意义。

［关键词］路基; 红粘土; 碎石改良; 包边处理
前言：
湖南某高速公路项目地处湖南省南部，沿线多红粘土，是本项目的一大特色。

红粘土的显著特点就是液限较高，一般都在60%以上，按照路基施工规范的规定，是不适合于做路基填料的。

但由于红粘土数量太大，又因造价原因，不可能全部换填或改良，因此，该项目的红粘土直接填筑及在96区进行部分改良，也就成为了一种必然。

本文就红粘土的特点、红粘土施工及碎石土改良提出个人浅见。

1 红粘土的特点
红粘土在物理力学性质指标、矿物成分与工程力学特性等多方面与膨胀土有相似之处，主要是由于第四纪季风环流形成以来，在热带－亚热带高温湿条件下经历了复杂的红土化过程而形成的，具有较高的粘粒含量、天然含水量、孔隙比与液塑限，却具有明显优于膨胀土的力学特性。

红粘土具有2种特殊性质: ①厚度变化很大，而且因为发育较多的网状裂隙，破坏了土体结构的完整性，促使地下水在土层中活动，降低了土体强度，一般愈往深处土体愈益变软，因此红粘土的结构和强度在水平方向和垂直方向都有很大的不均匀性; ②通常它有较强的胀缩性，因此造成不同程度的胀缩灾害。

有的地区红粘土浸水膨胀后的体积比在天然含水量状态下的体积增加15%，膨胀力可达0.18×106Pa。

红粘土表层常含有机质，下部逐渐过渡到基岩，二者接触面常成为软弱结构面; 特别是在地势低洼处常有地下水集聚，使红粘土呈软塑和流塑状态，强度降低，压缩性增大，除了对地基不利外，若处于斜坡L 则常沿接触面发生滑动。

红粘土的危害主要表现为边坡失稳﹑地基不均匀变形、道路开裂等。

现将部分有代表性的现场土样数据，见表1。

表 1 典型土样特性数据
通过表 1 可以看出: 红粘土的成分复杂，其主要力学指标CBR 的差异也
较大，编号7、8、9 土样已不能在94区以上使用，应加以改良。

因此在选用前应当格外重视。

2 红粘土的施工
按现行规范，红粘土施工应符合以下规定:
①压缩系数大于0.5MPa－1的红粘土不得直接用于填筑路堤。

②路堤施工前应做好临时排水及防渗设施，截断流向路堤作业区的水源，疏干地表水。

③路堤填筑应符合下列规定。

④应尽量避免雨季施工。

雨季施工时，应防止松土被雨淋湿。

施工中应保持作业面横坡不小于3%。

雨后作业面，应经晾干且重新压实合格后方可进行下道工序的施工。

⑤填料应随挖随用。

摊铺后必须及时碾压，做到当天摊铺当天完成碾压。

⑥路堤填筑应连续，碾压完成后，应采取措施防止路堤作业面曝晒失水。

但由于红粘土的施工与普通的素土施工有较明显的差异，除按正常的施工规范所要求的一般作法外，还应着重注意以下各点:
首先，红粘土的液限较高，土团不易粉碎，含水量不易均匀散失，因此在晾晒时，应多次翻晒才能达到效果。

其次，一般素土应在最佳含水量±2%时碾压为佳，但红粘土则很难达到这种含水量控制效果。

从实际情况看，在最佳含水量以上5%时碾压效果反而会更好。

碾压机具的选择上，采用羊角碾为最佳选择，其次胶轮压路机对红粘土的压实效果也不错。

普通的振动压路机的效果反而是较差的，其压实效率只能达到前两者的50% 左右。

由于红粘土具有一定的弱膨胀性，并在雨水浸润后，其强度有明显减小，因此，及时碾压，不使其被雨水侵蚀，就显得更加重要。

红粘土大多处于南方多降水地带，重视降水与施工的关系，并合理优化施工段落的意义非常突出。

同样原因，在碾压后，应及时对碾压层进行封闭，以避免长时间曝晒，引发土体裂缝的出现。

如在路面下用两布一膜复合土工布覆盖，而后在其上及时铺设一层10cm厚的中细砂保护层，平整碾压，并形成4%的排水横坡再填筑上部基床材料，达到保温隔离和防止表面开裂的目的。

3 红粘土的改良
红粘土的改良方法一般有置换改良、碎石土改良、石灰土改良等。

现分述如下:
①置换改良法。

路堑地段的红粘土路基，一般位于红粘土土坡、丘的下部，含水量往往超过了最佳含水量，因此很难达到95%的压实度。

当施工期间的气候条件不利时，可采用垫层换填处理，即将路基基底超挖不小于30cm的厚度，改用其他好粘土、砂土、灰土、粉煤灰等材料铺填碾压密实后形成置换垫层，并做好防水处理，然后再在其上进行路面工程施工。

这样不仅解决了压实度的问题，进一步提高了路基强度，而且可以消除红粘土的膨胀性对路面的影响。

②石灰土良法。

石灰土改良的原理是，利用石灰溶解的钙离子与红粘土中所含的金属离子反应，同时消耗土体中的水分，从而降低土的塑性指数及含水量，固化土体，使土体具有较高的硬化强度，大幅改善土体的物理性能。

在实际操作中，用石灰进行改良应根据实际情况灵活采用，才能达到应有效果。

对于较分散的土体，可直接掺加生石灰粉或消石灰水进行充分拌合，使其均匀。

对于土块较多，含水量较高的土体，采用以上办法则不能达到均匀程度，即使采用旋耕机等进行拌合，也效果不佳。

此时最好采用以下方法:
将红粘土在路基填筑面上分做若干土堆，堆顶留成火山口状凹型，将经过计算的生石灰块放置其内，并加适量水，然后用土封口，令其在土体中消解。

消解时产生的高热将大量消耗土体中原有水分，从而达到降低土体含水量的作用，使其尽快达到易于分解的状态。

为达到更好的效果，可在其消解过程中，增加几次翻拌过程。

③碎石土改良法。

碎石土改良，是该项目对96区路床所采用的方法，通过实践，得出以下体会:所用碎石应采用大颗粒单级配碎石，1－3、2－4碎石均可，也可两者混合使用，但不得采用连续级配碎石。

因连续级配中的碎石很难与红粘土土体充分拌合均匀，反倒对路床的均匀变形产生不利影响。

所用碎石比例最好大于60%(体积比)，才能达到改良效果，尤其对于强度有较高要求的路床部分而言，更是如此。

土体应进行适当的晾晒后，再与碎石进行掺拌，才能达到效果，否则，即使碎石含量较高，其耐久性也必然大打折扣。

碎石土的覆盖十分重要，不能认为已进行了改良，就可以高枕无忧。

竟红粘土的液限很高，且大都具有一定的膨胀性，如任由水体进入，其强度会大幅降低，影响路基稳定。

因此，路基顶面最好采用加石灰的处理方式，封住降水的渗入。

或者在进行完路床部分施工后，立即进行底基层施工，以保证其路用效果。

4 红粘土路基的包边
水是公路工程最大的危害，对红粘土路基更是如此。

即使红粘土路基的施工质量很好，在施工过程中没发生任何问题，但如果不能真正地控制水对路基的侵润，路基也会在经过二、三个雨季后产生大量变形。

因为红粘土的亲水性远高于一般路基，在毛细作用下，水分会更快地侵入路基内部，且不易排出，从而大幅降低土体强度，产生病害。

包边材料应为透水性较小的低液限粘土、石灰土等，CBR 应符合规定。

严禁用粉土、砂土等低塑性土包边。

包边土厚1.5m左右，夯实后防止坡面开裂及地表水的渗入。

分层填筑时，先摊铺包边土，后摊铺红粘土。

碾压前，应控制两种填料的各自含水量，使两种填料在同一压实工艺下能达到压实标准。

包边土的压实度应符合的规定。

对于高路堤也可采用土工格栅加固边坡，约束红粘土的侧向膨胀。

将土工格栅分层摊铺，与过湿的红粘土层一道填筑压实。

土工格栅沿横断面的铺设宽度应不小于2m，铺网垂直间距为两层填土填筑压实厚度，土工格栅应反包坡面，用U形钉固定，并种植草皮。

良好的草皮覆盖，能有效地抑制坡面开裂。

5 结论
依据红粘土液限高，随含水量的增加压实强度显著降低的特性，在路基94区以下严格控制填筑土层厚度、最佳含水量及选择合理碾压机具，优化碾压遍数直接进行路基填筑，能达到路基压实强度的要求，在96 区通过对红粘土掺入合理级配的碎石进行改良，及对红粘土路基的包边处理控制水对路基的侵润，抑制红粘土路基遇水变形大、土体强度大幅降低等病害，能保证红粘土路基的填筑质量。

［参考文献］
［1］罗斌，赵雄．碎石改良高液限红粘土的实验研究［J］．公路工程，2009，( 2) ，131－134．
［2］胡冰，万智．潮湿地区粉砂土路基填筑技术研究［J］．公路工程，2009，( 3) ，127－131．。