浅析高速公路建设中红黏土路基压实施工技术

（广西路建工程集团有限公司，广西 南宁 530001）

【摘 要】广泛分布于广西各地的红黏土是一种特殊性土。文章结合广西红黏土地质的物理性质与工程特点，分析了利用红黏土修筑高等级公路路基工程中存在的主要问题，总结了红黏土路基填筑压实施工技术和施工检测工艺，为解决不良地质条件下高速公路在施工中遇到的技术难题提供了借鉴。

【关键词】红黏土；路基；施工技术；高等级公路

【中图分类号】U416.1 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2016）04-0085-03

21世纪以来，我国公路建设迎来发展热潮，公里总里程快速增长。依托西部大开发等国家战略，广西的高速公路建设蓬勃发展，截至2015年年底，广西高速公路通车里程约4 300 km，基本建成出海出省出邊的快速运输通道，形成全区高速公路的网络主骨架。广西“十三五”期间高速公路的建设目标是实现全区所有县（市、区）通高速公路，总里程突破8 000 km。应对繁重的建设任务，如何对广西山区特殊地质条件下的高速公路进行施工技术控制，这是道路工作者亟须解决的问题。

1 红黏土及其特征

红黏土指碳酸盐岩经特殊的物理化学作用后形成的棕红、褐黄等色的高塑性黏土。红黏土广泛地分布在我国的云、贵、川、鄂、湘、粤、桂等省份。广西是碳酸盐岩地区，环境湿热多雨，红黏土最为发育，分布十分普遍。红黏土是以胶体形式存在，矿物成分以高岭石、三水铝石针铁矿、绿片石、石英为主。在对广西桂林、柳州、贺州、贵港等地的红黏土样本室内试验数据对比中可以看出，广西的红黏土普遍具有几个突出的特点：①天然孔隙比均为1以上，土质的干密度小；②天然含水率为33%～47%，而作为路基填料的最佳击实含水率是26%；③塑限为32%～42%，液限为58%～80%，塑性指数高于26；④饱和度高于88%，土质黏性强，呈现均匀细腻的状态。可见，红黏土的物理性质十分独特，具有高天然含水率、高饱和度、高液限、高天然孔隙比等不良物理性质，具有高强度和低压缩性的良好力学指标。同时，红黏土的底层剖面分布不均匀，存在上硬下软的工程地质特性，普遍具有失水收缩、裂隙发育等工程地质特性，使得相关工程存在很大的安全隐患。

2 红黏土路基工程的应用及问题

2.1 红黏土路基工程的应用

与其他工程建筑不同，公路工程是一种线性工程，在建设的过程中需要大量的路基填筑材料。红黏土土质塑性指数高、液限高、含水量高，把红黏土作为路基填料，对于高等级的公路建设来说，存在天然含水率过高、压实度不够、水稳定性差的问题。在红黏土地基上修建高等级公路及其他设施，容易引发一些特殊的岩土工程问题，不利于工程施工和运营。与此同时，广西山区常年多雨潮湿、交通不畅，如果弃用红黏土，异地调配换填石料或其他路基填料，需新征弃土场和取土场，一方面工程造价必然增高，另一方面不够节能环保。因此一般来说，为节省工程造价，广西高等级公路要尽量选择就地取材，采用红黏土填筑路基。在这样的现实条件下，如何充分利用红黏土填筑路基，开展铺筑压实等相关施工技术的研究，对降低工程造价、缩短工期具有十分重要的意义。

2.2 红黏土路基工程的主要问题

2.2.1 地基不均匀沉降

地基作为高等级公路的基础，需承受行车荷载、雨雪天气的反复作用，只有保持一定的刚度和强度，才能保证高等级公路建成后的使用安全和寿命。红黏土地基的岩土界面呈现的是水平方向的不均匀性，存在溶沟、溶槽，容易汇集地下水，公路使用过程中进一步风化后，红黏土地基会出现不均匀沉降的情况。

2.2.2 路堤基础沉降

广西的岩溶地质地貌广泛发育的是碳酸盐岩红色风化壳，以残坡积红黏土最为典型。这种红黏土具有难以晾晒、压实的工程特点。用于铺筑路堤时，由于自然风化，黏土湿胀干缩为土块，易出现崩解现象。加上上层路面路基、汽车荷载的重力作用，伴随有软化挤出，路堤同样也会出现不均匀沉降。

2.2.3 路肩纵向开裂、坍塌

由于路肩部位临空，晴雨天气遭遇干湿状态交替频繁的情况，路肩部位失水收缩情况比路堤严重，在施工中机械碾压不到路肩，填土密实度远远低于路堤，因此路肩极易产生纵向开裂，严重的还会产生路肩坍塌现象。

2.2.4 路堤边坡溜塌、坍塌

路堤边坡表面如压实不够，就会出现表土松散、坡面不平整情况，再遭遇雨季及地表水冲刷，在路堤边坡的坡腰或坡脚附近就容易产生溜塌。随着公路使用时间增加，经历数个干湿季节，路面表层填土逐步风化、产生裂隙后，一旦有水渗入路堤，土质膨胀软化，边坡就会出现坍塌。

综合以上分析，广西高等级公路建设工程中，红黏土路基应用广泛。红黏土土质塑性指数高、液限高、含水量高等物理特性容易导致多种工程问题及道路病害，因此，施工单位必须根据我国《公路路基施工技术规范》（JTG F10—2006）的规定，制定合理的地基处治方案，对红黏土土质进行改良，以达到其作为高速公路路堤填料的指标要求；根据地基实际情况，应用科学、合理的施工工艺，如真空预压法、高压喷射注浆法、石灰桩法、强夯法等。红黏土路基的施工科学与否，直接影响到地基处治结果。根据对道路病害成因的分析，红黏土的含水量与压实度对于工程质量起着至关重要的作用，因此在红黏土路基施工中应着重做好红黏土含水量、压实度的控制。

3 红黏土路基填筑压实施工技术

3.1 红黏土路基压实度影响因素分析

3.1.1 含水量

路基填筑材料土质含水量决定了其能否得到规定的压实度，这直接影响施工效果。如果不控制好含水量，将降低路基机构的强度。作为填筑材料，理论上，红黏土的含水量应严格控制在26%为宜，左右偏差不超过2%～3%。在现场填筑前，应分段提取室内含水量实验指标，作为现场填筑时的参考依据。现场对含水量不足的红黏土需进行洒水增湿，对含水量超标的红黏土进行摊铺晾晒。碾压前严控含水量是红黏土路基压实的首要工作。

3.1.2 压实厚度

红黏土的特性决定了选择不同的压实厚度将得到不同的压实效果，若压实厚度过大，压实功作用消散较快，不能将土层整体压实到位，难以达到指定的压实度；同样，若压实厚度过小，红黏土填料在自身的反作用力下将出现反弹效应。因此，压实厚度的选择需要经现场试验确定。

3.1.3 压实机械

在有条件的情况下，应合理选择和组合压实机械，红黏土土质需选择18～20 t的三路压路机进行第一遍压实，根据土质情况再选择是否使用振动压路机进行复压，当红黏土的击实最大干容量为1.8 kN/m3，最佳含水量为15%左右时，选择18 t振动压路机即可，土质膨胀性越强，压路机重量的选取应递增。

3.1.4 碾压次数

与压实厚度的选择同理，不同的碾压次数，应用于同等压实厚度的效果是不一样的。同样的压实厚度，碾压次数不够，铺筑的土层达不到规定的压实程度；碾压次数过多，红黏土同样会产生反弹现象，成为橡皮土。现场试验测试，应设计出不同的压实厚度所适宜的碾压次数，观察压实效果、稳定性后，选择合适的压实厚度、碾压次数组合开展施工。

3.2 压实工艺流程

红黏土压实质量的好坏，关键问题是压实施工技术。压实度是路堤施工质量控制中最为关键的环节。

3.2.1 底层路基准备

施工前，应对底层成型路基进行检查，确保没有任何松散材料和软弱点，其平整度和压实度应符合规范要求，对于压实度不满足规范要求的底层成型路基必须进行复压。

3.2.2 施工测试放样

按照高速公路设计路线进行防线，定出路基边线，并填筑超出路基宽度1 m的砂石包边，防止红黏土路基碾压造成路基弯坡；按照预定的路基压实厚度进行高程放样。

3.2.3 红黏土的运输与填筑

采用挖掘机取土，自卸汽车运土时将红黏土运送至施工路段，采取横向上土的方式，可以减少自卸汽车对下一层路基造成的破坏。

3.2.4 红黏土的碾压

红黏土路基的碾压应分两步走，先用三轮压路机进行初压，初压次数以2～4遍为宜，然后根据土质的不同情况，选择适当吨位的振动压路机复压，复压次数为2～4遍。需要特别注意，复压时每一遍都要进行压实度检查，以便对于之前测试的压实厚度与压实次数组合效果做确认，用于正确指导之后的施工。

3.3 红黏土路基施工控制方法

3.3.1 含水量控制

红黏土路基碾压前，可调整填料土壤含水量略高于最佳含水量，以保障在施工过程中随着碾压而蒸发掉的填料水分，以确保碾压效果；填料含水量應尽量做到均匀。

3.3.2 压实度控制

红黏土在最佳含水量条件下碾压达到压实标准后，其饱和度往往小于85%，在高速公路运营中，路基饱和度低，会吸水膨胀，导致公路病害。建议通过试验路论证的方式，在确保路基强度的情况下，适当降低对压实度的要求。

3.3.3 填料预处理

为确保施工时的压实效率，提升碾压的均匀度，应对填料进行预处理，如存在较大土块，应使用机械打碎至5 mm以下，这也是保证填料含水量均匀的前提条件。

3.3.4 复压处理

对于施工期遇雨或连日暴晒，影响路段碾压效果，或碾压压实度不达标的，必须进行复压补救处理，复压仍难达到压实效果时，应采用夯击板或钢板进行强行击实。

3.3.5 路堤路堑交界压实

路堤与路堑交界处密实程度不相同，土质含水量不一致，极易发生不均匀沉降，碾压时要格外注重达到压实、均匀、紧密，交界处一定范围内应翻松，调整土质含水量至最佳含水量，选择适当吨位的压实机械进行复压。

3.3.6 沉降和稳定检测

路基填筑施工过程中，应做好路基沉降和稳定性检测，以确定填筑速度，填筑加载过快会造成地基破坏。观测控制指标是红黏土路基路堤的中心线沉降速率小于1.0 cm每昼夜；坡脚水平位移速率不大于0.5 cm每昼夜。

4 小结

综上所述，红黏土是具有高含水率、高孔隙比等不良物理性质但却具有良好工程特性的一种特殊土。在山区深层红黏土地区的高等级公路建设工程中存在很大的工程隐患，应从施工工艺方面着手进行研究改善，使之应用到工程建设中，同时加强工程施工中的质量控制。既规避消除各种工程隐患，又能合理利用当地土壤资源，更有利于降低红黏土地区高等级公路的工程造价和缩短建设工期。

参 考 文 献

[1]蒙高磊，刘之葵，雷轶.红黏土的研究现状和展望[J].路基工程，2014（4）.

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[3]穆坤，郭爱国，柏巍，等.循环荷载作用下广西红黏土动力特性试验研究[J].地震工程学报，2015（2）.

[4]谈云志，孔令伟，郭爱国，等.红黏土路基填筑压实度控制指标探讨[J].岩土力学，2010（3）.

[5]卢玉南.广西红黏土地基承载力与标准贯入试验锤击数的经验关系[J].工程勘察，2010（S1）.

[责任编辑：陈泽琦]

【作者简介】罗成江，男，广西忻城人，广西路建工程集团有限公司工程师。

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