浅谈粉土在路基填筑中的应用

王国庆

摘要：本文主要分析了粉土的力学特性，并详细阐述了路基填筑中粉土的处理方案，最后结合工程案例探讨了粉土在路基填筑中的应用。

关键词：粉土；路基填筑；压实；堆载预压；振动碾压

中图分类号：U213文献标识码： A

一、粉土的力学特性

粉土是介于无黏性土与黏性土间的、一种力学性质差异极大的土种，在我国各地，粉土也难以类同；即使在同一场地、同一土层内的粉土，也常会有不同的塑性、颗粒级配；其物理力学性质差异极为显著，是难以用同一个定值方程列表加以评价的。

粉质土作为路基不良填料，其主要特点为：在野外观测时，用手搓捻有干粉末感，肉眼观察时可明显看出砂粒与粉土粒状；干时无胶结，干土块用手轻压即碎；潮湿时呈流动的溶解状态，且潮湿时将土搓捻，摇动时易使土球为饼状，不能搓成细土条。粉质土为较差的筑路材料，原因主要由于其含有较多的粉土粒，干时虽稍有黏结性，但易被压碎，扬尘大，浸水时很快被湿透，易成流体状态(稀泥)，并且粉质土的毛细水上升高度大，在季节性冰冻地区更容易使路基产生水分集聚，造成严重的冬季冻胀，春时翻浆。

二、路基填筑中粉土的处理方案

（一）冲击碾

1、主要技术指标

25kJ压实机用于原位碾压和层厚 1 m 以下填料碾压以及碾压质量的检验。15kJ 压实机用于层厚 50 cm～ 75 cm 的填料碾压，由于是五边形轮子，可比三边形压实机用较少遍数获得所需密实度。

2、质量检测

（1）压实度

以 20 m 为一个断面，分别对两次不同的碾压遍数进行检测。两试坑向前平移 10 m，相互之间不会产生任何影响。

（2）沉降量

以 20 m 为一个断面，在进行沉降量测定时先进行基底标高测量，之后在相同点位进行每一轮碾压后的标高测量，用两标高之差算出平均沉降量。

（3）横向位移的变化

以 20 m为一个断面，每个断面在路基左、右两侧(冲击压实机冲击不到处)各埋设一钢钎，控制桩为测沉降时所用控制桩。

（4）落锤式弯沉仪(FWD)检测。根据公路路基路面现场检测规程，对冲击碾压前后地基土进行 FWD 测定。FWD 测定冲击未碾压时及冲击后各遍测点的动态弯沉及弯沉盆。

（二）堆载预压处理

1、填筑速率的要求

路基和预压土的填筑应按设计要求进行各个项目的现场监测，在堆载预压施工时，应严格按照要求控制堆载速率，防止地基发生剪切破坏或产生过大塑性变形。在堆载预压过程中应每天对沉降、边桩位移及孔隙水压力等项目进行观测。施工期日沉降量控制在不大于10 mm，边桩水平位移每天控制在不大于 4mm～7 mm，一般路段预压期末月沉降量控制在不大于 8 mm，桥头路段预压期末月沉降量控制在不大于 4 mm，孔隙水压力系数 μ/p≤0.6。不准在预压期内进行路基边沟、坡面防护的铺砌和桥头搭板枕梁的浇筑。桥台、箱式通道和涵洞的二次开挖必须在预压期满后进行。

2、堆载预压施工过程中的监测

为了及时掌握施工动态，根据实际情况变更堆载设计方案，加强施工安全性，必须做好堆载预压施工过程中沉降观测。观测内容包括:1)地表沉降；2)地表水平位移。

（三）强夯处理方案

1、技术要求

（1）夯点布置

夯点布置采用三方形布置，点夯夯点间距为锤底直径 2 倍，第一遍点夯和第二遍点夯的夯点错开，满夯夯迹彼此重叠搭接d/4。

（2）夯击机械和夯击能

夯击能的确定从两方面考虑:①满足有效加固深度的要求；②最大限度的压密地基。路左右两侧均采用 100kN 圆形铸铁锤，夯点间距为 2 倍锤底直径，点夯 1500kN·m，满夯1 000kN·m。

（3）夯击遍数和止夯条件

根据试夯确定具体工艺参数和止夯条件。其中止夯条件以连续两击夯沉量和单点夯击数确定。

（4）强夯的间歇时间

两遍点夯之间的间隔时间不少于 2 d，可按3 d 控制。

（5）其他要求

强夯完成后，应进行场地整平，表层进行碾压，以达到压实度要求。施工过程中应进行位移、标贯方面的监测。

2、强夯施工过程中的监测

施工过程中的监测内容包括:1)夯坑沉降；2)地表水平位移；3)孔隙水压力；4)地下水位；5)标贯试验。

（四）CFG 桩

1、技术要求

（1）工艺选择

CFG 桩的施工，应根据设计要求和现场地基土的性质、地下埋深、场地周边是否有居民等多种因素选用不同的施工工艺。

（2）配比试验

施工前应按设计要求由试验室进行配合比试验，施工时按配合比配制混合料。长螺旋钻孔成桩施工的坍落度宜为 160 mm ～200 mm。

（3）施工过程控制

长螺旋钻孔成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与拔管速度相配合，遇到饱和粉土层，不得停泵待料，避免造成混合料离析、桩身缩颈和断桩。

（4）施工前的工艺试验

施工前的工艺试验主要是考查设计的施打顺序和桩距能否保证桩身质量。

2、CFG 桩质量控制

施工结束后，一般 28 d 后做桩、土以及复合地基检测。同时应做室内土工试验，考查土的物理力学指标的变化;也可做现场静力触探和标准贯入试验，与地基处理前进行比较;必要时做桩间土静载试验，确定桩间土的承载力。

（1）CFG 桩的检测

通常用单桩静载试验来测定桩的承载力，也可判断是否发生断桩等缺陷。静载试验要求达到桩的极限承载力，对 CFG 桩的成桩质量也可用可靠的动力检测法判断桩身的完整性。应抽取不少于总桩数 10%的桩进行低应变动力检测，检测桩身的完整性。

（2）复合地基检测

载荷试验应在桩身强度满足试验载荷条件时，并宜在施工结束 28 d 后进行。试验数量为总桩数的 0.5%～1%。

三、粉土在路基填筑中的应用

（一）工程概况

某公路全线按一级公路标准设计，设计时速为 80km/h，全线采用沥青混凝土路面。沿线广泛分布着低液限粉土，考虑到经济效益和其他因素采用粉土进行路基填筑。粉土级配不良，粘聚力低，保水性差，采用常规的压实方法难以达到理想的压实状态；而且粉土边坡遇到降雨容易破坏。为确定此地区粉土合理的施工碾压工艺，选择 k25+380～k25+460 段路基为试验段，该试验段所要填筑的土料即为上述地区粉土。通过现场不同振动碾压组合的工艺，测试不同碾压组合下被压实土体的压实度和含水量，确定最适合此地区粉土的碾压工艺。

（二）压实机理分析压实是指通过施加外部荷载，使被压实的土体密度提高的过程。压实的任务就是，使路基土体拥有足够的压实度，进而达到压实标准。路基的碾压通常使用两种方法，静压和振动碾压。

1、静态碾压静态碾压是依靠压路机械自身的质量在土体表面产生的静压力作用，利用压路机滚轮在松铺土体表面反复滚压，在这种反复滚压之下，最终土体产生了一定程度的永久变形，达到了压实的目的。在静态碾压过程中，随着碾压次数的增加，松铺土体的密度也相应的增加，但是永久的残余变形则越来越小，最后的碾压过后松铺土体的实际残余变形几乎等于零。这种压实主要是利用压路机自身的重量产生的静荷载在松铺土体土体内产生剪应力，属于静压。2、振动碾压

振动碾压是将振动压路机所产生的高频振动传给被压土体，使其发生接近自身固有频率的振动，土颗粒间的摩擦力实际上被消除，在这种状态下，小的颗粒填充到大颗粒的空隙中，土体处于体积尽量小的状态，压实度增加。

（三）压实工艺

由于粉土保水性差，粘聚力小，比较松散，所以在碾压前需要在松铺粉土的表面注一定量的水，以保证压实效果。经过现场观察，注水两小时左右可以进行碾压，但是，如果在碾压的过程中粉土表面出现干燥松散现象应该再次注水。注水后的粉土并不能立即进行振动碾压，必须静压一遍，这样既保证了粉土表面的平整度，又为接下来的振动碾压提供了一定的承载能力，防止振动碾压对路基填土造成破坏。若不进行静态初压一遍，而直接在松散的土体上进行振动碾压，振动能量被表面松散的土体吸收，振动波不能有效地向深层土体传递，初始的静压是重要的。在振动碾压过后还要进行一次静压，这次静压主要是用来消除振动碾压所产生的路基表面的不平整度。

碾压试验段 k25+380～k25+460，长约 70m，路基面宽度 50m。为了有效的利用试验段进行碾压试验，路面沿中心处分为左右两部分，并且左右部分采用不同的碾压工艺，这样就增加了碾压组合工艺的种类，最大化的利用了碾压试验段。振动碾压试验分三次进行，第一次被碾压粉土的松铺厚度 30cm，主要采用 yz14jc型振动压路机，速度为 5.3km/h；第二次被碾压粉土的松铺厚度为 40cm，主要采用yz20j-5型振动压路机，速度为5.9km/h；第三次被碾压粉土的松铺厚度为30cm，主要采用 yz14jc 型振动压路机，左侧速度为 2.86km/h，右侧速度为 5.3km/h。表2以yz20j-5型振动压路机为例，分析碾压工艺。

（四）结果分析水密后的粉土路基，静压两遍+强振碾压两遍后，粉土的压实度能达到 97%。最后一次静压起稳压作用，能有效保护表层光、平。因此，粉土路基碾压遍数至少 5 遍，碾压 5～6 遍就能达到粉土压实度要求。

参考文献

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