红粘土路用性能及施工技术分析

何 颖，李 君

（1.长沙理工大学 交通运输工程学院，湖南 长沙 410076；2.湖南联智桥隧技术有限公司，湖南 长沙 410076）

红粘土工程性质独特，具有压实性较差、密度较低、含水量偏高等不良物理性质，也有强度高、压缩性较低的力学特性。近年来，在红粘土地区修筑的公路逐渐增多，在湖南省由于各方面条件的影响，红粘土分布很广。2008年以来湖南省开工的大部分高速公路沿线分布着大量的红粘土，初步估计，路基填筑中涉及的红粘土量超过1000万m3。本文结合洞新高速红粘土示范路段的施工建设实践，根据试验数据及理论分析，提出了施工性强且合理可行的施工技术措施。

1 红粘土室内试验结果对比分析

1.1 土样基本物理性能指标

本试验用土为洞新高速公路第20合同段的取土场土样，根据公路土工试验规程（JTG E40－2007）进行试验。由此可知，该土为典型性高液限、高塑性红粘土，其基本的物理性能指标如表1所示。

1.2 土样击实特性

本试验针对所选取的填料按照湿法和干法备样，如表2所示。分别进行击实试验以便求出其最佳含水量（wopt）和最大干密度（ρdmax）。在每层击数都为98击的条件下，得到其最佳含水量和最大干密度，如表3所示。

表1 红粘土基本物理性能指标

表2 击实试验结果

表3 干湿法的最佳含水量与最大干密度对比

试验结果分析：由表3可得，按干土法重型击实求得的土样最大干密度要大于按湿法重型击实求得的最大干密度；而前者干土法击实所对应的最佳含水量却比后者湿土法击实的要小，前后相差达到4.3%。两者在击实曲线上有着非常大的不同之处，这也说明，红粘土的压实特性通过不同的制备方式能引起相应的变化。通过干法、湿法击实的最佳含水率与原状土天然含水率分别为26.4%、30.7%、33.5%。湿法击实与天然含水率更为接近，对于炎热多雨、红粘土天然含水率较高的湖南省西南部地区，湿法显然更加符合现实施工条件。在实际施工现场由于红粘土的天然含水率都会比较大，填实前必须经过晾晒，降低其含水率后才能进行碾压，其内部的结合水必然存在，而湿土法所得出的最佳含水率包括了其内部的结合水含量，更加准确地反映了红粘土矿物成份与结合水的特性，因此，湿土法在实际施工应用中采用得较多。

1.3 土样强度（CBR）特征

本试验配置了3组击实含水率，取在最佳含水率和天然含水率之间，3种击实次数（功）试验分别为98次、50次、30次。具体试验结果如表4所示。

表4 最佳含水量与最大干密度

从表4可以得知，该土膨胀性较低，其3种含水率试样在3种不同的击实作用下，CBR指标基本都能满足路基93区的设计强度规范要求。同等条件下，击实次数越少，干密度越小，说明土颗粒间较大的空隙为水分的储藏提供了相应的空间。所以，在初始状态含水率较低时，较小击实功得到试样的膨胀量、吸水量更大，从路基填料长期质量及稳定性考虑，红粘土在大于最佳含水量的状态下碾压比较有利，能够获得较高且稳定的CBR值及高饱和度，从而具有良好的水稳定性。

2 红粘土路基质量控制

2.1 填料利用原则

高液限土在强度满足规范要求的前提下，压实度可适当降低为标准的1%～5%，依据填料的天然含水量（wn）与最优含水量（wopt）的范围大小，确定填料的利用原则（见表5）。

表5 高液限填料的利用原则

2.2 填筑前准备及填筑要求

2.2.1 填筑准备

1）高液限土路堤填筑前应按设计做好地基处理、清表、斜坡地形开挖的反向台阶等基础工作。

2）基底应具有较高的强度，压实度不小于90%，基底的承载力不低于设计要求。

3）在低洼和地下水位较高的路段路堤基底应设置排水隔离垫层，厚度为30～50cm的砂砾或碎石等透水性材料，以防止基底毛细水上升进入路堤。

4）由于高液限土的天然含水率普遍较高，因此，应配备能够翻拌较深的土料翻晒设备。

2.2.2 填筑碾压设备要求

填筑碾压设备如表6所示。

表6 填筑碾压设备要求

2.2.3 路堤填土高度及坡率要求

边坡高度不大于10m的路堤边坡坡率应为1∶1.5～1∶1.75，当边坡高度大于6m时，宜设置边坡平台，其宽度不应小于2m。当边坡高度为10～15m时，宜采用土工合成材料对一级平台以下的路堤边坡进行处治，加筋层间距60cm，每侧加筋长度不小于路堤高度的1／3。采用包边土施工时，可按普通填土的坡率要求施工。

2.3 路基质量控制

2.3.1 路堤边坡高度不大于10m

1）便于施工的季节（7～10月），施工应当连续不间断，应采用光轮静压1遍＋振动凸块碾强振3～5遍＋光轮振动碾压2遍（行速应≤3.5km／h），松铺厚度为25～30cm，碾压时填料含水率应控制在5%。

2）雨季施工应防止松土被雨淋湿。不得长时间堆放开挖出的土方，应及时运走，也不宜停放过久，含水率符合要求后应及时碾压，可采用光轮静压1遍＋振动光轮碾强振2～4遍（行速≤3.5km／h），松铺厚度为20cm，碾压时填料含水率须控制在5%。

2.3.2 路堤边坡高度为10～15m

一级平台以下的路堤边坡宜采用土工格栅进行处治，加筋层间距60cm，每侧加筋长度不小于路堤高度的1／3。

1）便于施工的季节（7～10月），土工格栅加筋间距为60cm；加筋层间土应分3层铺筑，先填筑1层松铺厚度为25～30cm的高液限土，用光轮静压1遍＋振动凸块碾强振3～5遍（行驶速度≤3.5 km／h）＋光轮振动碾压2遍；然后填筑1层松铺厚度为25～30cm的高液限土，用光轮静压1遍＋振动凸块碾强振3～5遍（行驶速度≤3.5km／h）＋光轮振动碾压2遍；再填筑1层松铺厚度为10～15 cm的高液限土，用光轮静压1遍＋振动光轮碾强振2～4遍（行速应≤3.5km／h），碾压时填料含水率须控制在5%。最后，平铺土工格栅一层，用U型钉固定。

2）加筋路堤雨季施工时，土工格栅加筋间距为60cm，采用光轮静压1遍＋振动光轮碾强振2～4遍（行驶速度≤3.5km／h）；松铺厚度为20cm，填料含水率应控制在5%；加筋层间土（厚度为60cm）分4层铺筑，平铺土工格栅一层，用U型钉固定。

2.4 防开裂及处治措施

1）连续施工，碾压完成后，路基工作面不宜长时间暴晒，避免压实路基表面因暴露时间较长，风干失水而出现龟裂。

2）对已开裂的填筑层应翻松、含水量控制在5%，再重新压实，然后及时进行下一层施工。

3）在高液限土路基顶层采用胀缩性很小的粘土或碎石、砂砾及粉煤。

3 结 论

1）红粘土按湿土法求得的红粘土的最佳含水率较干土法求得的要高，更加接近红粘土的天然含水率，且采用湿土法更符合实际施工过程，同样，在较高的含水率下进行压实，能获得较高、较稳定的CBR值，具有较好的水稳定性，有利于红粘土路基的长期稳定性。

2）依据洞新高速红粘土路基施工技术及试验对比，提出了红粘土路基的施工工艺与质量控制可供参考。由于各地区红粘土的工程性质有很大差异，本文针对洞新高速公路的红粘土路基，可能样本单一，稍有局限性，需要在以后的研究及工程实践中进一步验证，继续研究和完善。

[1] JTG E40－2007.公路土工试验规程[S].

[2] JTG D30－2004.公路路基设计规范[S].

[3] 杨献章.结合规范对高速公路红粘土路基中几个问题的探讨[J].湖南交通科技，2010（6）：33－34.

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