G1501(同三段)高速公路大修工程路基处治综述

G1501(同三段)高速公路大修工程路基处治综述

高峰

上海城投公路投资（集团）有限公司上海200335

摘要：高等级公路工程路基或路床部分是道路面层结构的基础，是处于路面车辆荷载作用范围的路基工作区深度之内，路床的强度是关系到路面结构质量的重要因素。本文从分析各种常用的路基浅层处理的特点及适用性着手，对路基土质与路基处治的关系进行归纳总结，并论证了G1501(同三段)公路大修工程的路基处治方法的必要性与合理性。

关键词：高等级公路；大修工程；路基；路基处治

1前言

G1501上海绕城高速（同三段）为交通部规划的国道主干线系统中的一条纵向主干线——同三国道的组成部分，在上海境内是G1501上海绕城高速公路的一部分。具体范围为北起沪宁高速公路（G2），南至亭枫公路（G320），全长46.41km。

在同三北段沪宁～沪杭段进行路面大修开挖过程中，发现现场的路基填筑土土质较差，路基的填筑方式为素土间隔砾石砂；土体含水量较高，土质较软，表现为淤泥质土与粘性土混杂土，且淤泥质土成分居多；部分段落路基中存在大石块、建筑垃圾等材料。路基土质达不到高速公路的路基土质要求，该不良土质路基也是同三段高速公路路面未达设计年限而发生严重破坏的重要原因。因而，本次大修对路基进行处理是十分必要的。

2路基土质状况

根据现场的样洞开挖情况，基本上可以判定路床回填土均为淤泥质土与粘土的混杂土，其厚度根据路堤填筑高度基本上在60cm～2m。现场开挖的路基情况如下图：

图1：K145+689-K147+624现状路基土质

为进一步了解土性指标，对现场不良土质进行钻孔取土作室内试验，以获取相关物理力学性质参数，

根据上述现场同三段北段路基填筑土的现场土样状况及室内试验结果，G1501高速公路同三段北段路基土为软弱饱和土，未经处治，为非合格的高速公路路基填筑土。整体路基填筑土状况为：

1）整体处于饱和可塑状态，含水量高，具有显著的触变性和较高的压缩性。

2）部分土体有机质含量较高，CBR远未达到设计规定值不属于合格填土。

3）通车运营后，道路承受了重载交通，路基工作区深度大，湿软路基产生显著的永久残余变形，进而逐渐影响到路面结构，带来路面一系列病害。

因此，本次大修工程，针对现场不良土质的路基填土，采用合理的路基填料、因地制宜对路基予以处治，以保证路基的强度及稳定，使本工程在大修完后设计年限内，路基能成为是道路面层结构的坚固基础，使得处于路面车辆荷载作用范围的路基工作区深度之内，路床的强度能满足重载交通荷载的要求。

3路基处治处理方法

对于高速公路而言，路基的处治的方法较多，如：石灰土、二灰土、水泥土、石灰水泥土、粉煤灰水泥土、砾石砂及碎石垫层，以及合理利用老路路面铣刨料、及再生石换填等，本文即是通过对各种路基处理方法的特点进行归纳和总结，阐述各种路基处治方法的适用性及针对性，并论证了本工程路基处治方法的合理性。

3.1石灰处治土

石灰土处治路基是最常用的路基浅层处理方法，石灰土处治掺入剂量是由土质性质决定的，常用4％～12％不等，根据需处理各种不同土质，可掺入不同剂量，一般细粒土掺入的剂量可取高值，而粗粒土掺入的剂量可取低值。

石灰处治土适宜于塑性指数大于17的细粒土。石灰原材料技术指标应为Ⅲ级以上生石灰或消石灰，磨细生石灰，可不经消解直接使用；块灰应在使用前2～3d完成消解，未能消解的生石灰块应筛除，消解石灰的粒径不得大于10mm。

石灰处治土养生期不得少于7～15天。

3.2水泥处治土

水泥处治土适宜于液限不超过40，塑性指数不超过17的细粒土。水泥应采用42.5级及以上普通硅酸盐、矿渣硅酸盐、火山灰硅酸盐水泥，其初凝和终凝时间应大于3h和6h。

水泥掺入量宜为3～6％，水泥处治土层完成后，养生期宜在7d以上，才可在其上进行其他工序作业。

3.3石灰粉煤灰处治土

石灰粉煤灰处治土适宜于塑性指数12～20的细粒土。其剂量一般为10:20:30（质量比）。粉煤灰中的SiO2、Al2O3和Fe2O3的总含量应大于70%，粉煤灰的烧失量宜小于20％，粒径宜在0.001～1.18mm之间，小于0.075mm的颗粒含量宜大于45％，粉煤灰的含水量不宜超过25％。

2.4砾石砂及碎石垫层

砾石砂及碎石垫层路基浅层处理层对于地下水位较高路段，效果明显。在某些湿软路段，灰土等处理手段难以压实，压实度达不到技术规定要求，可采用砾石砂及碎石垫层换填一层厚约30cm的地表土。砾石砂及碎石垫层对路堤填筑有二个好处：一是为路堤填筑层起承托作用，便于上面路堤填筑压实施工；二是可以割断地面毛细水位的上升，可使路堤处于疏干状态。

3.5老路铣刨料及再生石

本工程大修将会产生大量老路面铣刨料，如何合理利用老路铣刨废旧料，对于节约资源、保护环境较为有利。大修过程中产生的老路废旧料，又能在本工程中综合平衡、消化利用是工程建设所倡导的。

4路基处治土性能分析

4.1石灰处治土

石灰土施工分为厂拌和路拌，厂拌的石灰土拌和均匀，质量较能得到保证，但施工成本较高，一般对于路面垫层和上路床建议采用厂拌法施工。路拌法施工较为简便，施工费用较低，是下路床和地表表层土土层处治的常用方法。

石灰处治土在潮湿和地下水位较高路段，石灰土由于受地下水的影响，不宜形成较高强度的板体。石灰处治土对于含水量稍有超高的土质，掺入一定剂量的石灰可提高土质的最优含水量2～3个百分点。使某些含水量偏高的土质也可达到相应的压实度。路基填筑土石灰的掺入，改善路基的性能是明显的。

但本工程由于土质不良、含水量过高，石灰土难以发挥效用，而且还需较长的路基处治施工工期。

4.2石灰粉煤灰处治土

若路基填土为塑性指数与含水量不符合规范要求的土，仅靠石灰稳定难以取得良好的效果，二灰的加入起到了改善作用。

二灰土形成强度、板结及良好的水稳性的主要原理是：首先是由于石灰、粉煤灰含有许多化学活性物其中氧化钙、二氧化硅物质所形成的离子与粘土颗粒的离子发生化学、物理反应，从而形成大团粒结晶体，具有很高的强度；其次是由于机械的物理力学作用，二灰土摊平后，经过重型压实机具将其密实，使二灰土形成紧密的结合体；因此，二灰土经过密实后具有良好的路用性能。

因而二灰土由于掺加了粉煤灰，具有良好的板体性、水稳性和抗冻性，比石灰土要好。且二灰土强度增长较为缓慢，不宜产生早期收缩裂缝，所以二灰土的路用性能优于石灰土。

但由于需掺加较多的粉煤灰，增加了工程造价，一般路基处治难以大规模使用。

4.3水泥处治土

水泥处治土具有良好的板结性，他的水稳定性和抗冻性都较石灰处治土要好，水泥处治土初期强度高，且强度增长迅速。但水泥处治土有如下缺点：

水泥处治土由于水泥终凝时间较短，从拌和到施工碾压要求时间都较为紧迫，给施工带来较大困难。如果采用终凝时间长的水泥，采取延缓终凝时间的措施，则对水泥土的密实度和强度有明显降低；水泥处治土的干缩系数较大，容易产生严重的收缩裂缝。所以道路路基路床处理一般很少采用水泥土处治。且水泥处治土造价费用较高。

4.4砂砾及碎石垫层

砂砾及级配碎石作为路基浅层换填方法，对于地下水位高，路基较为湿软，土质含水量很高，采用石灰及二灰处治土都难以奏效的条件下，不失为一种合适的方法。

砂砾级配碎石应有一定粗细粒料级配，透水性良好，质地坚硬，不含杂质，集料颗粒级配范围应符合下表规定：

砂砾或碎石换填路基的处治方法的缺点是：造价高、路基板体性不好，不宜作为整个路床范围内的路基处治，仅作为路基处治垫层是合适的。

5.5老路铣刨料及再生石

根据本工程中分带拓宽路段路基60cm铣刨料旧料回填试验表明，现场顶面回弹模量测试结果基本能保证在40MPa以上，满足设计要求。表明采用铣刨旧料换填路基不良土质，效果良好，由于无需养生工期，为大修快速施工创造了条件。因而，本工程不良土质路床，路基处治采用铣刨旧料换填，方案是合理的、有效的。

5路基浅层处治层的质量检测

5.1处治细粒土

处治细粒土包括石灰处治土、水泥处治土和二灰处治土，其压实度控制采用常规的环刀法或灌砂法均可检测，简便快速，易于操作，在此不再赘述。

5.2铣刨旧料等粒料路基

对于粒料类路基的压实度的检测，规范没有给出明确统一的检测技术要求。对于各类规范综述归纳如下：

上海市《城市道路桥梁工程施工质量验收规范》（DG/TJ08一2152-2014）,采用干密度指标检测，采用灌砂法或挖坑法，要求干密度≥2.1t/m3。

建设部《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ1-2008），对于碎石砾石路基，采用12t以上压路机，碾压至稳定密实、表面平整，轮迹沉降差小于5.0mm。

交通部《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）,对于填石路基的检测要求是：采用试验路段确定达到设计要求的回弹模量的碾压遍数或轮迹沉降差，或采用固体体积率指标确定压实度。

通过上述行业与地区现行有效版本规范的综合分析，采用碾压遍数或轮迹沉降差，结合现场实测路基回弹模量指标，是准确检测铣刨旧料等粒料路基是否合格的有效方法。

6结语

本文针对对G1501（同三段）大修工程路基不良土质，对各种路基处治方法进行了系统总结与分析，针对不同的土质条件采用较为合理的处治方法进行了阐述，并对道路各种常用的路基处治方法的路用性能进行了综合对比分析。并对G1501（同三段）大修工程实例的路基处治方法的必要性及合理性进行了论证。为类似高等级道路的路基设计与施工积累了经验，具有一定的工程借鉴意义。