齐泰公路粉砂土路基封层技术研究

秦 英

(黑龙江省龙建路桥第五工程有限公司)

1 路基封层对比试验

封层的选择要兼顾抗冻要求，路面结构长期稳定，同时还要解决路基竣工验收的要求。JTGD50指出:不含粘性土的砂砾、级配碎石和未筛分碎石最好用水泥稳定，若无条件只能用石灰稳定时，应采用石灰土稳定，集料应具有良好的级配。

为全面综合地比较各类封层的优劣和适用性，开展了4种封层试验方案的研究，4种封层具体如下:(1)水泥稳定砂砾封层;(2)砂砾石灰土封层;(3)粉土质砂封层，包括砂砾中掺加粉土质砂和掺加黑油砂两类;(4)天然砂砾封层。选取填方均大于1m的4个路段作为试验段，路基处在中湿状态。于是弯沉验收时单点弯沉值不应超过160，弯沉代表值不应超过200。以下具体介绍各种封层方案试验结果并加以对比分析。

2 水泥稳定砂砾封层

水泥的存在使水泥稳定砂砾相对于砂砾和细粒土砂材料整体性更好，强度更高。然而，水泥稳定砂砾由于0.075以下颗粒含量较大，在强度形成过程中会出现干缩裂缝，在冬季施工间歇期会出现温缩裂缝。路面工程正常使用时，车辆作用下这些裂缝处会出现应力集中，导致反射裂缝出现，影响道路服务水平和路面结构稳定性。国内外研究表明，水泥稳定砂砾基层水泥剂量在2.5% ～3.0%是合适的，此时可以有效地减少干缩和温缩裂缝。

采用双河砾石+塔哈砂砾+3%水泥分三段各铺筑100m。试验段弯沉评定结果见表1。

表1 水泥稳定砂砾封层弯沉评定结果

3 砂砾灰土封层

石灰土作为填料，可以有效地粘结松散状的砂砾，使封层材料具有内聚力，增加结构的稳定性。并且石灰土吸水能力强而强度下降小，能够长期处于稳定状态。所以砂砾石灰土封层对于弯沉验收的通过和防止水分自上而下侵入路基都是有利的。

试验段用天然砂砾级配满足JTGD50－2006关于无机结合料材料的级配组成的规定。天然砂砾和6%石灰土按照85∶15掺配得到砂砾石灰土，土的塑性指数为11.1。表2给出了试验段弯沉评定结果。

表2 砂砾石灰土封层弯沉评定结果

4 粉土质砂封层

将黑油砂或者粉土质砂掺入天然砂砾可改善集料级配，使之易于压实。两种封层具有成本优势。封层材料合成级配列于表3。黑油砂和粉土具有相同的级配组成和相同的塑性指数，Ip=3.4。天然砂砾和黑油砂按照85∶15掺配形成砂砾黑油砂，天然砂砾和粉土按照90∶10掺配形成砂砾粉土。表4为试验路段弯沉评定结果。

表3 粉土质砂级配

表4 粉土质砂弯沉评定结果

5 天然砂砾封层

如果天然砂砾具有较好的级配组成，可以将其作为路基封层。其内部空隙大，可以起到排水垫层的作用，能够解决路面表面或中央分隔带的渗水问题，保持路基的干燥状态，具有较高的稳定性。同时砂砾封层能够防止毛细作用，有效隔断路基水分向基层积聚，使冻胀减弱，对结构整体水稳定性有利。

但砂砾属松散类材料，仅靠内摩擦力来抵抗外力作用。在冬季及春季车辆荷载作用下，原本相互挤密的颗粒会相互错动，导致封层平整度下降且其强度下降，给结构整体强度的保障带来困难。砂砾与砂砾黑油砂相同，弯沉评定结果列于表5。

表5 天然砂砾封层弯沉评定结果

6 封层方案弯沉对比分析

综合4种封层弯沉评定结果，可得到封层弯沉代表值排序:砂砾石灰土封层＜砂砾粉土封层＜砂砾黑油砂＜砂砾封层。除砂砾封层外，其他封层方案都能通过验收。4种封层存在的共同问题是弯沉测量值变异性大。如果做好施工质量控制，确保材料均匀性，封层代表弯沉值都是可以降低的。

7 封层试验方案结论

试验段试验结果表明，水泥稳定砂砾和砂砾石灰土封层能够通过弯沉验收，二者具有一定强度，可承受备料车辆荷载的作用;水稳定性好，可以保护路基免受越冬雨雪侵害。

实践表明石灰土具有很好的水稳定性，且能够保护土基不受雨雪侵害。可选择性地使用石灰土封层，但是厚度宜大于砂砾石灰土封层。

建议根据具体情况选择路基封层类型:(1)周边有粘土路段，级配良好的天然砂砾，选用砂砾石灰土封层，砂砾∶6%石灰土=85∶15;(2)周边无粘土路段或者天然砂砾级配不良路段，选用3%水泥稳定砂砾封层，为改善级配可根据具体砂砾级配掺加一定比例的砾石;(3)周边有粘土但无天然砂砾路段，选用石灰土封层。

为解决弯沉测量值变异性大的问题，封层施工中采用厂拌法。同时，水泥稳定砂砾封层要做好养生工作，至少养生7d，到达龄期前严格禁止交通。

8 小结

针对粉砂土渗水性强的特点，路基设计时应考虑根据土的渗透系数和液塑限指标的不同增设下反滤层或封层，以便有利于施工时砂类土中水分的排除和阻断毛细水的上升途径。同时为保证路基整体强度、承载力、稳定性，为路面系施工提供良好作业面，路基顶层应用粘土或综合稳定土进行封层处理，以防止路面系水的下渗和路床顶面的破坏，封层一般不小于20cm。齐泰项目为解决粉土质砂路基弯沉验收问题，同时保护路基免受越冬雨雪侵害和利于工程车辆运输筑路材料，在路基顶面设计时设置了封层。同时铺筑四类封层试验段，测量封层顶面弯沉，开展封层透水试验。综合试验结果确定具体路段封层方案。

齐泰公路嫩江以南路段主线路基封层全部采用20cm85%砂砾+15%灰土(6%石灰)，已取得良好效果，弯沉验收各项指标全部合格，比设计40cm水泥稳定砂砾封层节约造价2000万元。