浅谈路基"弹簧现象"的换填法处理措施

陈晖

【摘要】在道路路基施工中，由于部分路段地下水位较高，土质粘粒含量过大，在压实时会遇到路基"弹簧现象"。其解决方法较多，有翻晒法、添加掺和料、换填法等。本文就一工程实例中出现的"弹簧现象"进行研究，并就采用换填法展开谈论。

【关键词】路基；弹簧土；换填法；

一、工程概况

1、路基概况

本次研究的道路位处汕头市濠江区，属于城市主干道，为新建道路，原路基为山地农田等原状地形，小部分板块为现状在用的土质道路，使用年限较旧，该部分的路基压实度较高。根据其勘察资料显示，路基范围内为粉砂、粉土层，厚度0.15～2.00m，浅灰-灰黄-灰白色，湿-饱和。该层以粉土为主，呈松软-稍密状，颗粒成分以粉粒为主，含砂粒30-50%，普遍含粘量不少于13%，局部含粘粒量较多变为粉质粘土；部分地段含粘粒、粉粒稍少，变为粉砂和含粘粉细砂。现场开挖后部分为块状粘土，挤压可见颗粒极细的粉砂，粘度较高。场区地面以下20m范围存在第四纪全新世饱和砂土及粉土，粉土中的粘粒含量普遍大于13%，可判为不液化土，局部地段含粘粒较少的、松软的地段存在轻微液化。水位标高均在路基设计线以内，部分进入路面结构层范围内。

2、施工情况

在施工前期，由于该路基土质显示为粉砂粉土层，按照一般工程常规做法，对于非淤泥质的土层，工程上较少进行地基处理，故采用重型压路机按照施工规范要求对其路基进行压实。但随后的检测结果显示，在反复压实后其回弹较为严重，局部达到5～10cm以上，明显无法进行弯沉试验。同时，对路基土层取土，并委托具备检测资质的单位做压实度检测，检测数据均低于80%，明显达不到设计要求。

二、处理措施

1、现象分析

按照现场出现的现象及检测的结果，该项目的路基土层明显存在"弹簧现象"，即工程上通俗所称的"弹簧土"。"弹簧土"又称"橡皮土"，是指因土的含水量高于达到规定压实度所需要的含水量而无法压实的粘性土体。当路基为粘性土且含水量较大，趋于饱和时，夯打后地基踩上去有一种颤动的感觉，故名叫弹簧土。

据工程开挖后土层对比勘察资料，弹簧土的含水率均超过30%，饱和度大于80%，含粘量较高，大部分为灰黄或灰白色，级配差。基本上对照勘察资料，该层土质开挖后为弹簧土。

2、初步解决方案

鉴于其弹簧土的埋深较浅，基本处于路基范围一米以内，且厚度较薄，大部分弹簧土处于100cm至150cm之间，小部分小于80cm。在方案初期，采用7：3的碎石砂进行换填，换填高度在路基面以下，换填厚度80cm。处理的目的是通过80cm厚的碎石砂，通过压实最终达到可作为道路路基使用。

在压实的施工方面，严格遵守"先轻后重、先静后振、先低后高、先慢后快，轮迹重叠"的基本原则，并由于工程上对这种土层换填深度的探索，出于的實践性目的，先行进行100m路段作为试验性路段。

经以上方案压实后，按照道路质量验收规范，对该路段进行相关的压实度检测和弯沉检测。最终检测结果显示，该路段的压实度在填方路基0到0.8m内均超过了95%，在零填及挖方路基0到0.3m内超过了95%，0.3m到0.8m内超过了93%，均达到了设计的要求。但弯沉检测在500～800（0.01mm）之间，明显超出了设计的弯沉值310（0.01mm）。

3、最终解决方案

根据初步方案检测结果，各方进行详细的分析和讨论，具体针对土层的换填，深度应该再加深，作为压实度达到要求，可见换填材料选取的问题不大，但在弯沉检测上难以满足，有可能是因为换填时，对弹簧土以下土层进行了扰动，原本土路基在挖除后，下层土层反而变得松动，而换填后的压实，对换填材料能达到有效的压实，却难以作用至下层土层。因此，在施工方法上，还应进行相应的改进。

据上分析，对初步方案进行改进后，采用7：3的碎石砂进行换填，换填厚度达到1.2m，并采用光轮压路机静压压实，即压实机械不开振动，减少对下层不稳定土层的扰动，同时，增加碾压的频率和次数，减慢碾压机械的行进速度。

经过改进方案后，相关的路基压实度检测和弯沉检测均达到了设计的要求，该方案最终解决浅层路基弹簧土的现象。

三、方案总结

1、弹簧土判别

由于弹簧土层一般到施工阶段开挖后方可判别其是否可作为路基使用，大部分在检测报告出具后方可进行判定，作为影响工程造价的路基处理方案，早期判别是否为弹簧土显得尤为重要。

按照本工程实例，弹簧土在取土勘察时，一般可见为粉土粉砂，或粉细砂，呈灰黄-灰白色，或浅灰-灰黄色，稍湿-湿，松散-稍密。含粉细砂一般超过30%，部分含有淤泥夹砂，级配差。其标贯修正后击数超过16击，含水量超过30%，桩周土的侧摩阻力特征值qs小于10KPa，内摩擦角小于30度，饱和度超过80%。

2、弹簧土的处理

弹簧土的处理方案较多，集中为以下几种：

（1）换填法；（2）翻晒法；（3）掺料法。

以上各种方案均有利弊，在选取上应按照工程的具体概况分析选取。翻晒法对季节性要求较高，南方雨季较长，阴晴难以掌控，翻晒的时间难以把握，且现在大部分的市政道路均面临施工场地不足，交通繁忙难以全围蔽等特点，采用翻晒法对场地要求较为严格，工期较长，现在工程上较少采用，个别里程段较短，处理范围小的高速公路可以采用本方法。掺料法对施工工艺要求较高，需要在掺料的剂量上把握准确，这不但需要弹簧土在含水量及饱和度上各里程段均较为接近，而且拌合时对施工要求较高，需要较为均匀的使生石灰等掺和剂与原土层发生作用，在现在的道路工程上，也较少使用。

综合以上，采用翻晒法是较为合适的处理方法，其在经济上、工期上、施工难度上，以至处理后使用上，均能达到较好的效果。

3、翻晒法的处理

按照对应工程实例，在采用换填法处理弹簧土时，其处理的深度一般在路面结构层以下，即路基面以下至少1.2m，一般不超过1.5m为宜，超过1.5m其换填深度过大，额外处理的深度效果并不能反映至路基位置，相当于处理效果失效。如弹簧土层为夹层，且厚度较薄，在50cm以内，局部可采用换填80cm作为试验段处理，如检测可通过，则可大大减少换填深度，对于工程造价上能做到节约而不影响处理效果。

在换填的材料上，中粗砂、石屑、级配碎石、或者碎石砂均可满足要求。但采用级配碎石是较为经济合理的材料，综合砂和碎石的单价，按照当地或者施工时的价格选取比例，采用7：3碎石砂或者6：4碎石砂的效果均可。

在道路换填的横向宽度上，鉴于车行道的压实度及弯沉要求相对较高，推荐对车行道进行换填，人行道、绿化带及非机动车道由于相对来说对路基的稳定性要求较低，从工程节约角度讲，可趋向于不进行处理。

在换填法的施工上，尚且应注意以下几点：

（1）换填的材料应分层填筑压实，分层最大松铺厚度不应超过30cm。

（2）路堤填土宽度每侧应宽于设计宽度30cm，压实宽度不得小于设计宽度，最后削坡。

（3）机械作业时，压路机进行路基压实作业行驶速度在4km/h以内为宜，压实路线，直线段宜先两侧后中间，小半径曲线段由内侧向外侧，纵向进退进行。横向接头，对压路机重叠0.4～0.5m，对三轮压路机重叠轮宽的1/2，前后相邻两区段宜纵向重叠1.0-1.5m，使路基各点都得到压实。

四、总论

道路工程的路基弹簧现象作为目前路基施工中遇到的不良现象之一，其根源在于其土层难以直接作为路基使用。本次研究主要利用一工程上的施工实例，对这种现象进行分析和探索，并就采用换填法进行讨论，最终解决了路基弹簧现象。