熱帶雨林地區(qū)黏土質(zhì)材料作為路基填方的研究及應(yīng)用

曉夏

摘要：根據(jù)所處地形不同，公路路基基本分為兩種：路堤和路塹，即我們?nèi)粘Ｋ追Q的填方和挖方。不論是路堤還是路塹，主要是以天然土石類散性材料構(gòu)成的土工結(jié)構(gòu)體，在經(jīng)受溫度、雨雪等氣候條件侵蝕破壞破壞的同時(shí)，還必須直接承擔(dān)路面結(jié)構(gòu)呈所受到交通帶來(lái)的靜載或動(dòng)載應(yīng)力作用，所以路基要有一定的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性。通常的路基材料都是利用土體作為主要填筑材料，而土質(zhì)的特性在土木工程學(xué)相關(guān)的各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛研究。因?yàn)橥寥佬螒B(tài)的復(fù)雜性，決定其每一種土體都有一定的用途和意義。這里，僅對(duì)雅杜高速公路路基填筑材料做出相關(guān)闡述。

關(guān)鍵詞：公路路基;填筑;材料特性

一、工程概況

（一）本項(xiàng)目區(qū)位于喀麥隆西南部地區(qū)，地形由喀麥隆中西部山區(qū)向?yàn)I海森林平原區(qū)過(guò)渡，總體呈東高西低的趨勢(shì)，海拔高程介于20m-820m之間;其中一期工程屬中西部山區(qū)地形以山嶺重丘為主，地形起伏較大。起點(diǎn)位于雅溫得附近屬于熱帶高原雨林氣候，年均氣溫24.6℃，年均降雨量1600毫米，降雨天數(shù)200天以上。

（二）在地質(zhì)方面，項(xiàng)目所在區(qū)域特點(diǎn)為變質(zhì)類型的混合巖演化的鐵鋁巖土類土壤，土壤質(zhì)地為沙質(zhì)骨料型粉質(zhì)粘土。下層為片麻巖。沿線主要不良地質(zhì)為淺層軟土，主要分布在沿線溝谷低洼處，厚度一般小于3m。

二、材料詳細(xì)研究分析

（一） 向喀麥隆國(guó)家實(shí)驗(yàn)室咨詢，初步了解，工程所處區(qū)域植被茂盛，土體保水效果良好，導(dǎo)致材料天然含水量偏高。

（二） 根據(jù)初步設(shè)計(jì)的地勘資料顯示，本區(qū)域主要材料有黏土類、分化巖土類和巖石（片麻巖）。

（三）項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室對(duì)所有挖方及沿線征地范圍內(nèi)進(jìn)行取樣檢測(cè)、分析。如表1

三、用于填方材料研究

（一）保證質(zhì)量的前提下，結(jié)合成本和進(jìn)度綜合考慮，采取因地制宜、合理選材、便于施工的原則，進(jìn)行工程填方施工。

（二）根據(jù)表1中檢測(cè)結(jié)果和法國(guó)路橋?qū)嶒?yàn)室（LCP）填方工程和地質(zhì)地貌基本原則（以下簡(jiǎn)稱基本原則）中的建設(shè)工程材料特性分類表進(jìn)行分類確定其屬于A類和B類兩種材料。

1、A類和B類材料從廣義上講是可以用作填方材料，由于不同等級(jí)的公路路基對(duì)填方材料的要求不盡相同，根據(jù)本工程實(shí)際勘查結(jié)果并結(jié)合法國(guó)路橋?qū)嶒?yàn)室（LCP）填方和路基工程一般原理（以下簡(jiǎn)稱一般原理）對(duì)A類材料和B類材料按照含水量狀態(tài)對(duì)本工程材料進(jìn)一步的分類，并指出填方使用的部位及施工條件如表2所示。

由表2 可知，B類紅土粒料材料更優(yōu)于用作填方，施工工藝容易操作，受雨水影響輕于黏土類，但是由于此類材料在本工程區(qū)域內(nèi)非常匱乏，因此，只留作路基頂50cm內(nèi)填方和大于10m填方的下部使用。關(guān)于B類分化巖材料不建議直接用作填方，首先因?yàn)榇祟惒牧峡褂晁疀_刷能力較弱，會(huì)導(dǎo)致路基被雨水損壞。其次，此類材料紅土粒料型材料相比，抗剪切強(qiáng)度較小，在邊坡較陡的情況下容易引起路基瞬間失穩(wěn)、滑移等破壞，如果邊坡較緩，會(huì)增加填方數(shù)量，既影響施工進(jìn)度又增加成本。綜合分析在本工程優(yōu)先使用黏土作為路基填料。如果這些材料在某些情況下被利用于工程填方，必須對(duì)路基做防護(hù)或做其它相關(guān)的技術(shù)處理。

2、 根據(jù)設(shè)計(jì)文件及相關(guān)規(guī)范規(guī)定，路基材料指標(biāo)要求（如表3所示）。A類材料中的A2h、A2th、A3h、A3m同樣也滿足填方要求，況且沿線A類材料資源比較豐富，但是這類材料在含水量適中或偏少的時(shí)候粘性很高，在含水量偏多是表現(xiàn)出粘或滑的特性。這大大增加了施工難度以及實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的操作。所以在施工中要根據(jù)工程實(shí)際情況對(duì)此類材料從施工工藝或材料改性方面做相應(yīng)的處理。

3、根據(jù)以上數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)指標(biāo)要求（如表4所示）進(jìn)行研究分析，現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度是按照90%OPM控制，而室內(nèi)CBR是按照95%OPM得到的CBR值，設(shè)計(jì)過(guò)程中參與計(jì)算的CBR值不能直接作為路基填方材料選擇的依據(jù)，為避免實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)CBR值偏小，引起質(zhì)量事故，應(yīng)該在實(shí)際操作過(guò)程中要按照現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)度90%OPM測(cè)得的CBR值作為填料選擇的參考值。如果提高現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度到95%OPM會(huì)給施工帶來(lái)極大的困難，使工程進(jìn)度嚴(yán)重受限。為保證工程質(zhì)量又不影響現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度，所有的填方均使用CBR≧10或CBR≧5的A2h、A2th、A3h、A3m、A3th材料.

四、 施工應(yīng)用

（一）由于此類材料天然含水量高于最佳含水量5%-8%，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)施工難以壓實(shí)并出現(xiàn)嚴(yán)重彈簧現(xiàn)象。如果通過(guò)翻曬的方式降低含水量，旱季至少需要2天才能達(dá)到要求，雖然增加施工成本，但是不能加快施工進(jìn)度。雨季是無(wú)法進(jìn)行填方施工。對(duì)工期影響非常大。為解決此類問(wèn)題，可以通過(guò)優(yōu)化施工工藝對(duì)其進(jìn)行改善。

1、根據(jù)基本原則及材料的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析，此類材料可以采用輕型壓實(shí)，首先可以減少施工過(guò)程中彈簧現(xiàn)象的出現(xiàn)，其次，含水量更加接近于輕型擊實(shí)最佳含水量（OPN）。為確保工程質(zhì)量，對(duì)同種材料的重型擊實(shí)和輕型擊實(shí)下現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)壓實(shí)度所得CBR值進(jìn)行對(duì)比，如表4所示。

例如，本工程就是將現(xiàn)場(chǎng)的壓實(shí)度 90%OPM換作99%OPN，通過(guò)表4可以看出，CBR值保持不變或變化很小。這樣既能加快施工進(jìn)度又能確保施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然這些數(shù)據(jù)僅僅是用于同種材料同區(qū)域的對(duì)比，對(duì)于其它不同的工程應(yīng)該做相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證，以便獲得更優(yōu)的施工工藝。

2、采取薄層填筑方法，施工層厚保持在20-30cm之間，太薄影響施工進(jìn)度還會(huì)增加施工成本，太厚難以壓實(shí)。事實(shí)上，壓實(shí)度會(huì)隨著厚度的變化引起壓實(shí)度也隨之變化。所以壓實(shí)度一般有兩種層位檢測(cè)方法，一種是壓實(shí)土層厚度的平均密度檢測(cè)方法，另一種是壓實(shí)土層底部8cm土層壓實(shí)度檢測(cè)方法?？梢愿鶕?jù)施工工藝和施工機(jī)械在試驗(yàn)段時(shí)確定其中的一種方法作為標(biāo)準(zhǔn)，通常施工采取前一種方法控制現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)狀態(tài)，但必須保證層厚滿足要求。后一種方法可以用于抽檢，對(duì)路基填筑進(jìn)行雙指標(biāo)壓實(shí)控制。

五、 結(jié)語(yǔ)：

經(jīng)過(guò)對(duì)黏土質(zhì)材料的特性和現(xiàn)場(chǎng)施工工藝研究，本工程填方路基各項(xiàng)指標(biāo)均滿規(guī)范要求。在質(zhì)量、進(jìn)度、成本方面都達(dá)到了預(yù)期效果。同時(shí)，希望本文能夠?yàn)榉侵逕釒в炅值貐^(qū)的類似工程提供參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]本工程CCTP

[2]本工程設(shè)計(jì)文件

[3]公路路基施工技術(shù)規(guī)范? JTG F10--2006

[4]Realisation des remblais et des couches de forme? Fascicule I? Prtncipes Generaux

[5]Realisation des remblais et des couches de forme? Fascicule II? Annexes techniques