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建筑粒料在公路过湿土地基处理中的应用

何璠

中国电建昆明勘测设计研究院有限公司云南省昆明市650032

摘要：本项目地处粉土和粉质黏土为主的地基，地势平坦且排水困难，特别是雨季期间，积水严重，导致地基过湿，压实困难，影响施工质量和进度。为解决这些问题，本文分析了过湿土地基的形成原因，并通过对比试验验证了多种工程处理方案的可行性和效果，包括4%水泥土换填、建筑粒料填筑及强夯处理等方法。研究结果可为类似地质条件下的道路建设提供参考。

关键词：建筑粒料;压实度;水泥土;强夯;

1工程概况

路线全长93.288km，采用双向四车道的高速公路标准，路基宽度27m。项目地处鲁北黄河冲积平原，地基主要以粉土、粉质黏土为主，地势平缓，排水困难，雨季积水严重。

2过湿土地基的形成原因分析

本次地基土天然含水率达19%～32%，压实机械难以进入施工现场，局部路段在压实过程中涌水严重，并伴随着弹簧土现象，压实工作无法进行。项目工期紧，且雨季长达3个月，不具备翻挖晾晒处理的条件，只能通过工程方法来解决上述问题。经过实地调查，分析过湿土的成因如下：a）项目所处区域年降雨量达800mm并且地势平坦，大部分原地表在雨季处于积水状态。b）地下水水位浅、补给迅速。根据地勘资料，项目沿线地下水距离地表约1.5～5m，雨季地下水距离地表仅为0.5～3m，局部路段甚至距离地表仅0.3m。项目走向基本与黄河平行，间距约2.4～6.8km，地下水补给迅速。c）地表土以粉土为主，毛细作用强烈，粉土本身也存在难以压实的特点。针对平原区过湿土地基，常规的处治方法主要有掺水泥改良、换填建筑粒料（或其他透水性材料）两种，下面通过对比试验来验证方案的可行性。

3对比试验

3.150cm（25cm+25cm）4%水泥土处理过湿土方案

选取K56+960—K57+114段过湿土地基作为4%水泥土换填方案试验段，经测得此段地基土含水率约为26%。a）首先对原地基压实，由于地表过湿，只能采用小吨位压路机压实，局部路段地表压实过程中出现涌水现象。测得每10m一个点（下同）压实度分别为85.3%、84.8%、86%、84%、83.5%、85.6%，均小于90%。b）整平后，采用路拌法实施第一层25cm水泥土的施工。养护7d后，压实度分别为88.5%、87.8%、89.6%、86.9%、87.5%、88.5%，均小于90%。在原地表涌水点设置了碎石渗沟，解决了涌水问题，但是由于原地基受毛细水上升的影响，第一层水泥土压实度仍小于90%。c）然后进行第二层25cm水泥土的施工，养护7d后进行压实度检测，压实度分别为92.6%、92.0%、93.5%、91.3%、92.1%、93.0%，均大于90%，满足《公路路基设计规范》（JTGD30—2015）（以下简称“路基规范”）要求。试验表明，回填50cm4%水泥土后，压实度满足规范要求。

3.250cm建筑粒料+重型压路机/冲击碾压方案

选取K56+480—K56+650左右幅分别作为50cm建筑粒料+重型压路机/冲击碾压试验段。

a）清表后，采用小型压路机压实，测定各点压实度分别为83.3%、84.2%、83.6%、85%、84.5%、83.8%，均小于90%，地表土的平均含水率为26.1%，超过地基土最优含水率15.3%，不满足设计要求。

b）路基填筑按路基横断面全宽分层填筑，填筑厚度50cm。

c）左幅采用32t重型压路机进行压实，先静压2遍，再振动碾压2遍，压实速度应先慢后快，运行路线应从路基边缘向路基中心线，再从路基中心线向两旁顺次碾压[4]；右幅采用冲击碾压，冲击能选取30kJ，压实遍数为20遍，速度12～15km/h，临近构筑物、管道和建筑物路段采取保护措施。

d）分别对左右两幅进行压实度检测。左幅压实度分别为88.2%、90.1%、89.8%、90.3%、90.2%、90.5%，局部不满足90%的压实度要求；右幅压实度分别为90.6%、92.1%、93%、92.4%、92.2%、92%，满足90%的压实度要求，方案可行。

3.3回填80cm建筑粒料+强夯方案

选取K48+446—K48+546作为试验段，路基清表后回填80cm建筑粒料进行强夯，采用锤底直径2.25m的圆形铸钢锤，夯锤重200kN，采用主夯、副夯、全幅满夯的次序进行，两遍强夯间歇7d。左右幅夯击能分别采用1000kN·m和2000kN·m进行对比。

3.3.1回填80cm建筑粒料+2000kN·m夯击能方案

a）清表后测定地基土的含水率为25.2%，压实度为83.1%、82.0%、83.2%、86.0%、84.0%、85.0%。b）回填80cm建筑粒料后，进行第1遍强夯。在强夯过程中发现地基夯沉量过大，夯坑内涌水，提锤困难，无法继续进行强夯，该方案不可行。

3.3.2回填80cm建筑粒料+1000kN·m夯击能方案

a）清表后测定地基土的含水率为23.1%，压实度为81.0%、83.2%、84.6%、83.3%、81.5%、84.0%。

b）回填80cm建筑粒料后，进行第1遍强夯。强夯的夯沉量经历了由大变小再变大的过程。单击夯沉量均大于5cm，不满足《建筑地基处理技术规范》（JGJ79—2012）中所规定的最后两击夯沉量不大于5cm的止夯条件，该方案不可行。究其原因是地表土含水率远高于土的最佳含水率，夯击过程中出现了弹簧土现象，夯坑周围出现隆起，强夯使土体产生了侧移。

3.4路床换填80cm建筑粒料方案（低填浅挖）

以该项目终点枢纽AK0+300—AK0+350作为试验段，建筑粒料除满足路基规范所规定的要求外还应满足建筑垃圾规范Ⅱ类C级建筑垃圾再生材料的相关规定。选取合格的建筑粒料进行相关试验，试验过程如下：a）路基清表后开挖至路床底标高，因路基土太湿，普通压路机无法碾压，直接回填80cm建筑粒料。b）先采用冲击压路机碾压30遍，然后采用32t重型压路机振动碾压3遍，最后静压1遍整平。c）测定建筑粒料的压实度分别为95.2%、94.0%、94.3%、95.6%、95.1%、96.0%，满足路基规范中路床压实度大于94%的要求。d）试验段施工完成两个月后，路面水泥稳定碎石基层施工前，发现路床毛细水上升严重，路床回填建筑粒料的含水率达28%，路床处于过湿状态。e）该项目路床顶面验收弯沉176.4mm，实测路床顶面弯沉代表值为250mm以上，路床顶面弯沉不满足设计要求。试验表明，低填浅挖段路床采用回填80cm建筑粒料方案不可行。

4试验结果分析

根据上述试验结果，分析可得：a）采用两层水泥土处治过湿土地基，第二层水泥土满足设计要求，但是原地基含水率过高，第一层水泥土难以达到规范要求的压实度。b）铺筑50cm建筑粒料，采用重型压路机压实，不满足规范要求的压实度。c）铺筑50cm建筑粒料，采用冲击压路机压实20遍，满足规范要求的压实度。d）回填80cm建筑粒料进行强夯，由于地下水浅，地基土含水率过大，2000kN·m夯击能方案出现涌水现象，而1000kN·m夯击能方案达不到止夯条件，出现了弹簧土现象，回填建筑粒料强夯方案不可行。e）低填浅挖段路床采用80cm建筑粒料换填，由于毛细水的上升作用，路床处于过湿状态，路床顶面弯沉不满足设计要求。事实上，水泥土方案因地基土含水率过高，第一层水泥土难以形成强度，无法达到隔水的作用，随着时间的增长和毛细水的上升，会对第二层水泥土及以上的填土造成不利的影响。建筑粒料方案中，建筑粒料粒径较大，能在一定程度上减少毛细水上升作用。

5结束语

通过对本项目过湿土地基的处理方案进行详细分析和对比试验，可以得出以下结论：4%水泥土换填方案因地基含水率过高，第一层水泥土难以达到规范要求的压实度，且无法形成有效隔水层；建筑粒料填筑结合重型压路机压实难以满足压实度要求，而冲击压实方案可行；强夯处理由于地下水位高，导致涌水和弹簧土现象，不可行。最终，建议在类似地质条件下优先考虑建筑粒料填筑结合冲击压实的方法，以确保工程质量和进度。本文的研究结果为过湿土地基的处理提供了科学依据和技术参考。

参考文献

[1]李富强.建筑粒料在公路过湿土地基处理中的应用[J].山西交通科技,2023,(05):53-55+81.

[2]FARUKUA.建筑拆除固废再生粒料基层填料力学性能试验与预测模型研究[D].中南大学,2023.

[3]肖源杰,孔坤锋,姜钰,等.建筑固废再生粒料基层填料动回弹模量特性及统一预估模型研究[J].岩石力学与工程学报,2022,41(11):2337-2352.