李丁

邯郸市交通建设投资管理中心

摘要： 以某公路工程实例为依托，对红黏土土石混填路基压实技术及施工控制措施展开分析。通过重型击实试验和振动压实试验分析红黏土土石混填路基压实特性。总结了表层处理、基底层填石、下路堤施工、上路堤与路床施工等方面的施工技术要点，最后介绍了该工程用到的工后沉降检测设备并分析了检测结果，望能为同类工程提供借鉴。

关键词： 红黏土;土石混填;路基压实;

作者简介： 李丁（1982—），男，工程师，从事公路施工工作。;

红黏土地基处理,红粘土路基处理方法

0 引言

红黏土是一类性质较为特殊的土体，这种特殊性体现在其液限、天然含水率、塑性指数均较高。《公路路基施工技术规范》（JTG F10—2006）中指出，红黏土不能直接作为路堤填料使用。为此可将红黏土与石料按比例混合，用于路基填筑。借此就红黏土土石混填路基压实及施工控制展开分析。

1 工程概况

某公路工程全长117.65km，第二合同段的沿线以山地地貌为主，地质条件相对较复杂，红黏土分布较为广泛，主要是由碳酸盐类的母岩，经过长年风化后形成，多分布在缓丘和中低山坡上，具有较高的风化程度，粗颗粒含量相对较少。红黏土液限为50%～100%，塑性指数为25%～75%，天然含水率为30%～60%[1]，均较高。过高的天然含水率，使得红黏土很难通过晾晒的方法达到使用要求。为确保该合同段路基施工的顺利开展，要明确红黏土土石混填路基的压实特性，并在施工中采取有效的控制措施，保证质量达标。

2 红黏土土石混填路基压实及施工控制

2.1 压实特性

在路基填料的所有特性中，压实特性较为重要，与施工质量、工后沉降等具有非常密切的关联性。相关研究结果显示，填料的类型、物理力学性质、含水量、颗粒形状等均对压实特性具有一定程度的影响。路基填料的压实特性就是在压实功的作用下，填料的干密度与含水率之间的关系，通过对填料最大干密度及最佳含水率的确定，能够为路基施工过程中压实质量的提升提供指导依据。研究红黏土压实特性时，需进行如下试验：重型击实试验、振动压实试验等，具体的试验过程如下：

2.1.1 重型击实试验

在对红黏土进行重型击实试验时，可以采用标准击实的方法，以此来测出红黏土的含水率与干密度之间的关系，从而确定红黏土的最大干密度和最佳含水率，以便了解并掌握红黏土的压实特性，为现场压实提供指导。

(1）干法制取红黏土试样的具体步骤如下：先将采集的红黏土晒干，按照其液限预估出最佳含水率的范围，试验阶段，以5%的含水率为单位，在递增或递减的过程中，始终使预估的最佳含水率保持在中间位置处，搅拌均匀后，于夜间闷料12h备用。

(2）湿法制取红黏土试样的具体步骤如下：将采集的红黏土分成若干份试样，选择晴天，将试样在阳光下晾晒，每间隔1.5h收取一份试样，对其含水率进行测定，按测定结果加入水分，使含水率按照5%递增或递减[2]。

(3）由试验结果可知，干法制得试样的最大干密度为1.56g/cm³，湿法为1.43g/cm³；干法和湿法试样的最佳含水率分别为27%和28.1%。在实际工程中，干法击实试验的结果很难达到现行规范标准给出的压实度要求，不仅如此，红黏土在天然状态下具有较高的含水率，采用晾晒的方法处理，会导致工序增加、时间延长，不利于施工成本和进度的控制。所以湿法所得的结果更有利于指导现场施工。

2.1.2 振动压实试验

为了解红黏土土石混合料的振动压实特性，对混合料开展振动压实试验。试验开始前，先准确测定试筒的体积与质量，随后按红黏土最佳含水率配置土石混合料，石料的掺入比例为10%、20%、30%、40%、60%；将制备好的混合料分层装入试筒，对表面振动压实，之后求取干密度，绘制出相应的曲线。由试验结果可知，混合料中的含水量及振动参数一定时，干密度主要与振动时间有关，即振动时间越长，干密度越大，达到4min后，干密度的变化幅度增大，达到5min以后，干密度的变化已经很小，可以忽略不计。基于此，当振动时间为5min时，红黏土土石混合料的压实效率最高。

2.2 施工技术要点

2.2.1 表层处理

在路基稳定性的各类影响因素中，地基表层是较为重要的因素之一，地基不同，土质有所差别，表层清理的难易程度也不相同。为此，要结合现场实际，采取有效的方法全面清理地基表层，满足路基施工需要，避免因清表不到位而引起路基工后沉降。表层处理要点如下：

(1）当地面横坡为1∶5时，可采用挖设台阶的方法，确保台阶的宽度在2.0m以上，若基岩表面的覆盖层厚度较大，并且稳定性高，则可以保留，反之应清除后开挖台阶。地面横坡缓于1∶5时，应对地表看上的草皮、树根、腐殖土、垃圾等予以清除，并压实至规范要求[3]。

(2）场地内的地下水位较高，且地表有水流时，或边坡存在渗水现象时，要做好排水措施，避免水体渗入红黏土，对路基结构的稳定性造成影响。表层处理完毕后，压实整平原地面，并在其上开展红黏土路基填筑施工。

2.2.2 基底层填石

本工程中，按照设计要求，路基底部采用填石路堤，要求选用具有良好水稳定性的石料。具体的施工技术要点如下：

(1）填石从低处开始，以分层的方法水平填筑，控制好每层的厚度，不得超过50cm，渐进摊铺碎石填料。填石路基的碾压过程较为简单，所以不需要作碾压试验，依据同类工程经验，选用重型压路机碾压密实，之后检测质量和平整度，看是否达到现行规范标准要求，未达到的部位，应及时处理。

(2）基底填石施工过程中，以工艺控制为主，在相应的位置处布设观测点，观测沉降情况。碾压最后两遍的沉降差在5.0mm以内时，则可判定为合格。碾压完毕后，为避免红黏土渗入石料层内，可在石料顶面铺设一层无纺土工布，将红黏土与石料隔离开。铺设无纺布时，应控制好反滤层的厚度，即不小于3.0mm[4]。

(3）当路基纵向地形的变化较大时，基底层填石无法沿纵向填筑同一水平高度时，可采取挖设台阶的方法搭接，每一级台阶的高度应控制在50cm以内，台阶的长度及搭接长度应不小于3.0m。

2.2.3 下路堤施工

在施工下路堤时，采用分层填筑的形式，土层之间处于相对分离的状态，路基表土处于干燥状态时，不会出现贯通裂缝，并且能够有效防止雨水下渗，位于中间的填石层，将红黏土夹住，形成双层排水结构，由此能够大幅加快渗水的排出速度。按照高度可将路基断面分为三种情况，即填筑高度在8.0m以下；填筑高度在8.0～13m；填筑高度在13～20m。下路堤填筑施工要点如下：

(1）基底填石铺筑完毕，便可施工下路堤，按一层厚度2.0m的红黏土、一层厚度2.0m的石料、一层厚度2.0m的红黏土，逐层向上铺设，直至接近路床底部[5]。同时，上路堤与路床填筑土石混合料，按试验室给出的配比制备土石混合料，当基底的顶部与路堤底部之间的距离较小时，可适当调整土层和石料层的厚度。

(2）铺设红黏土时，应对松铺厚度加以控制，以30cm以内为宜，碾压时，可使用羊足碾，按照先静压、后弱振，先两侧后中间的原则，确保碾压遍数不少于3遍，达到碾压遍数后，用光轮压路机再压一遍，达到整平的效果。红黏土压实后，在其上铺设一层碎石，松铺厚度与红黏土相同，随后使用钢轮振动压路机碾压，并在压实过程中观测沉降情况，当碾压最后两遍的沉降差小于5.0m时便可停止碾压。

(3）由于红黏土的性质较为特殊，所以在填筑后，需要180d左右的自然沉降期，使土层达到稳定状态，这样才能铺筑路面。因此要优先安排红黏土填筑。为防止红黏土淋湿后含水率发生改变，施工红黏土路堤时，要避开雨季。施工过程中，应确保作业面横坡达到3%以上。下路堤填筑施工的过程中，为防止雨水浸泡路基的情况发生，应挖设边沟，待降雨过后，在施工前将作业面晒干并重新压实。

(4）为确保施工质量达到现行规范标准要求，应在大面积施工前，对试验段得到的相关参数进行优化调整。做好红黏土的沉降观测工作，合理布设观测点，结合地形条件、路基高度变化等情况，适当加密观测点。采用沉降板观测，埋设在红黏土层的底面。在180d的自然稳定期内，每间隔30d观测一次即可，可按沉降量的情况适当调整。路基填筑阶段，每间隔7d观测一次，间歇期每间隔14d观测一次，观测精度误差不得超过1.0mm[6]。

2.2.4 上路堤与路床施工

与下路堤相比，上路堤和路床对压实度的要求更高，经现场测试后，决定采用红黏土碎石混合料作为填筑材料，土石比为7∶3，具体的施工要点如下：

(1）按照试验段的参数，碾压设备选择双钢轮振动压路机。选好碾压设备后，合理确定土石混填料的松铺厚度，同时为加快土石混合料的拌和速度，选用旋耕机作为拌和设备，以分层的方式放料。

(2）本工程中选用的旋耕机翻拌深度为25cm，可以此为依据，控制土石比例。先铺厚度为17.5cm的红黏土，然后再铺厚度为7.5cm的石料，以旋耕机翻拌，在降低红黏土天然含水率的基础上，使土石混合料分布得更加均匀，为后续碾压密实创造有利条件。

(3）土石混合料翻拌完毕后，要及时碾压密实，一层土石混合料压实后，便可重复之前的操作，施工下一层，直至达到设计标高为止。一个路段施工完毕后，采用灌砂法检测压实度，结果为94%，达到规范要求。

2.2.5 注意事项

(1）红黏土的天然含水率较高，运输车辆在压实后的红黏土上行驶，会留下车辙，重载车辆的车轮可能会陷入红黏土层，这在一定程度上增大了运输难度。可在红黏土路基边缘用石渣铺设宽度为3.0～5.0m施工便道，为运输上料提供便利。

(2）红黏土的液限相对较高，因此，路基要连续施工，碾压一层后，经压实度检测合格，立即施工下一层，避免红黏土水分过量蒸发引起开裂。压实后的作业面若无法施工下一层，则应采取临时封盖的方法予以处理。

2.3 工后沉降监测

沉降量、沉降速率、差异沉降率是路基沉降的主要指标，现行规范标准要求，红黏土地区路基工后沉降量不超过30cm。

2.3.1 监测设备

(1）红黏土路基填筑过程中，要对沉降实施监测，可按现场实际合理布设监测点，两个测点之间的距离应满足规范要求。若场地内的地形起伏过大，则可对监测点适当加密。本工程中，沉降监测采用的是直径8.0cm的钢管，下端设正方形混凝土底座，其上连接直径2.0cm的铁管作为观测杆，从钢管中贯穿出地表，裸露在地表外的长度控制在30cm左右，以便观测。路基填筑不断升高，观测杆应随之升高，以满足监测需要。

(2）监测设备布设完毕后，安排专人开展路基监测工作，要定期检查校核仪器设备，确保所得结果的准确性。监测阶段，要如实记录各个测点的数据，并在观测点位置布设水准点，以此来控制水准高程。路基施工期间，每隔10d，或填筑1.0m后观测一次，控制指标为路堤沉降速率小于5.0mm/月，如监测过程中发现沉降速率超标，则应停止施工，分析沉降原因，采取相应的措施解决处理后，方可恢复施工。

2.3.2 监测结果

为使监测结果能够更加真实反映出红黏土土石混填路基的工后沉降情况，选取两个路段作为沉降监测对象，分别用1#和2#表示。其中1#的填筑高度为23m，左右两侧边坡分别为1级和3级，采用的填料为一层红黏土、一层碎石，或土石混填。

(1) 1#路段的下路堤填筑完毕后便开始监测沉降情况，自然沉降的前90d，监测所得沉降曲线下降较大，之后逐渐变缓。由此说明1#路段前期自然沉降较大，后期逐渐变小。每隔30d监测所得的结果呈现为递减的趋势，即20mm、8.0mm、7.0mm、5.0mm、1.0～2.0mm。各观测点的总沉降量约为40～100mm不等，符合现行规范允许的小于300mm标准，1#路段的路基达到稳定状态。

(2) 2#路段选取的一片地势平缓的旱地，其上覆盖2.0m厚的黏土层，下伏的基岩为灰岩，路基的填筑高度为32m左右，左右两侧的边坡分别为4级和2级，填料与1#路段相同。该路段填筑至26m时，通过强夯的方法处理。下路堤填筑完毕后，便对该路段进行沉降监测，沉降曲线的趋势与1#路段相似，沉降的情况基本相同。由于其间开展强夯处理，受此影响，沉降值有所增大，之后开始逐步递减，最终达到1.0～2.0mm。各个监测点的总沉降量为67～98mm，符合现行规范允许的小于300mm标准，说明路基达到稳定状态。

3 结语

由于红黏土在我国分布范围较广，使得公路工程项目建设中会遇到红黏土地区，如果全部挖除换填，则会导致路基填料的需求量增大，不利于工程造价的控制。为此，应明确混合料的压实特性，并在施工中采取有效的控制措施，确保路基填筑质量。

参考文献

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[2] 李兴春.红黏土路基压实施工技术在高速公路建设中的运用[J].黑龙江交通科技，2021(7):46-48.

[3] 张月梅，刘世锦.碎石改良高液限红黏土路基处治研究——以小龙高速军马场互通连接线工程为例[J].工程建设与设计，2020(12):96-97.

[4] 于罗斌，王旭，朱国建.高液限红黏土在非洲热带雨林气候区路基填筑中的施工应用[J].公路交通科技（应用技术版），2020(5):83-86.

[5] 王晨，龙海波.中国规范与法国规范中高液限红黏土填筑路基技术对比研究[J].湖南交通科技，2019(1):29-32.

[6] 杨文青.干湿循环作用下石灰粉煤灰改性红黏土路用性能研究[J].内蒙古公路与运输，2018(5):44-46.