路基工程填筑施工及質量控制技術開發部申立剛前言路基工程是公路、鐵路工程中的重要組成部分。一般情況下，占到工程總量的60%以上，因其是長條型的建筑物，因此，施工的長度較大，遇到的各種影響因素較多。我國鐵路10萬余公里，路基問題嚴重地制約了交通運輸和提速的要求。由于當前路基病害、水害及路基事故，每年國家承受著巨大的損失。早年間，鐵道部科技司的一篇論文，談到影響鐵路運輸的因素時，詳盡闡述了路基病害對鐵路運輸造成的較大的干擾。有70%的鐵路病害屬于路基病害，維修費用占到了80%以上。因此，在加快工程建設的過程中，我們需要更加重視路基工程的施工，確保路基工程的質量。路基工程填料2.1路基填料的基本要求填料是指構成路基工程等土工建筑物的原材料。多年的工程實踐證明，填料質量的好壞，直接關系到建筑物的強度和變形，已經越來越被工程界所重視。填料根據巖石工程性質及其適用條件劃分類別：2.1.1路基基本要求--剛度要求--強度要求--水穩性與排水性要求--耐久性要求2.1.2國內外路基填料分類標準國外關于土的分類標準很多，有的根據土的結構構造分類；有的依據土的工程性質分類；有的考慮的土的級配和可塑性分類，不同國家根據各自的地域特點和需要，制定了相應的分類系統和分類方法。日本A群—容易確保地基系數K30大于等于1.1Mpa/cm，且殘余下沉量很??；在重復荷載作用下，塑形變形量和彈性變性量小，是一種適宜做路基填料的優質填料。B群—容易確保地基系數K30大于等于0.7Mpa/cm，且在自重作用下壓縮下沉的時間不長；另外，填料經過適當改良處理后，能容易的確保地基系數，K30大于等于1.1Mpa/cm，是一種施工性能好，適宜做路基填料。C群—有機物、含火山灰質細粒土的礫質土和細粒土，是一種低液限粘土，如果施工管理得當，能確保地基系數K30大于等于0.7Mpa/cm，填料經過適當改良處理后，能確保地基系數，K30大于等于1.1Mpa/cm；壓縮性比B群的差，它是用作路基填料的最低限度的普通土。上述級配的特性，在工程上很有用處。但是必須注意，石渣料和礫質土、風化料、冰磧上的級配變化范圍很大，其不均勻系數一般都大于5，并具有壓碎性大的特點。因此，在對粗粒土級配優劣的判別時，應結合實際用料的情況和曲率系數進行具體分析。）的粗圓礫、粗角礫、細圓礫、細角礫，級配良好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細圓礫、含土細角礫。級配良好的礫砂、粗砂、中砂、，含土礫砂、含土粗砂、含土中2）B組——良好填料：級配不好的碎石、含土碎石，細粒含量15%～30%土質碎石，級配不好的粗圓礫、粗角礫、細圓礫、細角礫，級配不好的含土粗圓礫、含土粗角礫、含土細圓礫、含土細角礫，細粒含量15%～30%的土質粗圓礫、土質粗角礫、土質細圓礫、土質細角礫、級配良好的級配不好的礫砂，粗砂、中砂，細粒含量大于15%的含土礫砂、含土粗砂、含土中3）C組——可以使用的填料，細粒含量大于30%的土質碎石，級配不好的細砂，含土細砂、粉砂，低液限粉土、粉質粘土、粘土。4）D組——不應使用的填料，高液限粉土、粉質粘土、粘土。5）E組——嚴禁使用的填料。如有機土。5、我國公路路基填料分類標準用于公路路基的填料要求挖取方便,壓實容易,強度高,水穩定性好。其中強度要求是按CBR值確定,應通過取土試驗確定填料最小強度和最大粒徑。最小強度和最大粒徑的要求見表路基填方材料最小強度和最大粒徑表

項目分類（路面底面以下深度）填料最小強度（CBR）（％）填料最大粒徑（cm）高速公路及一級公路二級及二級以下公路路堤上路床（0～30cm）8.06.010下路床（30～80cm）5.04.010上路堤（80～150cm）4.03.015下路堤（>150cm）3.02.015零填及路塹路床（0～30cm）8.06.0106、不同類型填料的工程性質1）堅硬的石塊如花崗巖、石灰巖、石英巖等巖石塊體，具有最高的抗壓強度和抗剪強度，作為填料，浸水后強度不變，耐風化、抗凍、抗磨，為最佳的路堤填料。適用于各種條件下的路堤，最適合浸水路堤。在施工時，不應亂堆亂填，否則石塊間的空隙過大，可能引起沉降變形。路基碎石填料路基碎石類土填料2）粗砂、中砂、礫石土、碎石土、卵石土這些土無粘聚力或粘聚力很小，其抗剪強度以內摩擦角為主，這類砂石土體顆粒間的摩擦系數大，壓縮性小，透水性好，強度不受含水量影響，是很好的填料，適合浸水路堤。路基砂類土填料路基卵石類土填料路基砂類土填料3）粘土土體抗剪強度以粘聚力為主，內摩擦角較小，土體浸水后，強度將大大降低，土體膨脹；干燥時龜裂，且冬季凍漲劇烈，雨季容易翻漿冒泥，因而不宜用做填料。4）一般粘性土包括粘砂土和砂粘土，其抗剪強度由內摩擦角和粘聚力組成，強度的大小主要取決于土體密實程度和含水量，密實程度越高，強度越大；土體浸水后，其抗剪強度顯著降低，粘土顆粒越多，強度降低越顯著。這類土體分布廣泛，是常用的路堤填料之一。按規定夯填壓實后，得到足夠的強度和穩定性，是較好的路堤填料。施工時宜在最佳含水量的條件下進行壓實。路基一般粘性土填料5）粉砂、細砂這類土的抗剪強度較低，穩定性差。干燥時容易被風蝕流散，遇到水容易液化，是較差的填料之一。若不得不用時，應放緩邊坡。并應該采取相應的邊坡防護。由于這類土體容易發生振動液化，故不宜作浸水路堤。其他填料易風化軟巖是穩定性較差的填料。工業礦渣是較好的填料。淤泥、淤泥質土，白堊及滑石類土一般不宜用作填料。特殊類土應考慮其對路基的特殊影響。3、路基填筑施工工藝3.1工藝性試驗3.1.1試驗目的1）確定施工機械的最佳組合；2）確定壓實機械的數量及規格；3）計算松鋪厚度；4）確定碾壓遍數及壓實速度3.1.2試驗流程以某客專為例介紹工藝性試驗。該項目試驗段200米（試驗長度不宜小于100m），平均寬14.15米,填方數量900m3。1、原地面壓實路基正式填筑之前，以進行清表及原地面壓實處理。壓實度滿足規范要求（實測結果大于90%）。監理工程師在現場驗收完畢并認可。用灌砂法作壓實度的試驗。2、測量放線按每20米樁號分別測設左右兩側邊樁，控制填筑邊線及路面高程，樁面用紅漆寫清里程樁號。采用5*5cm木樁作為測量標志。根據設計測設路基邊坡線，測量出各樁位的高程，作好記錄，并用紅漆將該填筑層頂面高程在木樁上標記清楚。填土寬度為每側設計寬度再加50cm（規范規定30~50cm）,以保證邊坡的壓實度和壓路機械的行駛安全。放邊線點,用白灰撒出邊線作為填土寬度的明顯標記。3、上土從一端開始,以25m為一個施工段根據攤鋪用土量計算卸土車數.首層填土平均寬度為14.75m,虛鋪厚度30cm、35cm、40cm分別試驗（路基兩側分別掛30cm、35、40的虛鋪厚度線）,每一個施工段需166方土。本試驗段需用5輛30T以上自卸車，每車裝土18m3，每輛自卸車需卸土9車。卸土現場由負責人指揮,要左右成排前后成行布置卸土點位,要求點位呈梅花形布置等距離布土。路基填方材料最大粒徑應小于50mm。分層填筑厚度應根據壓實機械壓實能力、填料種類和要求的壓實質量，通過現場工藝性試驗確定。采用塊石類填筑時，分層的最大壓實厚度不應大于60cm；碎石類填料填筑時，分層的最大壓實厚度不應大于40cm；采用砂類土和改良細粒土填筑時，分層的最大壓實厚度不應大于30cm。分層填筑的最小厚度不宜小于10cm。4、推土機粗平上土完畢后由推土機將土均勻攤鋪平整。5、測含水量精平前由試驗人員測填土含水量，含水量應控制在最佳含水量的+2%和-3%之內（該種土最佳含水量為12.8%），如含水量偏高則應將土攤鋪涼曬。（這個地方可以根據實際情況選擇悶料或者攤開灑水）如含水量偏低則應采用灑水車灑水的辦法調整含水量，使其達到最佳含水量。需要加的水應在碾壓的前一天用灑水車均勻、適量地澆灑在土中，并用拌和機械拌和均勻。加水量按下式估算：m=（w-w0）Q/（1+w0）m——所需加水量（kg）w0——土原來的含水量（以小數計）w——土的壓實最佳含水量（以小數計）Q——需要加水的土的質量（kg）6、平地機精平填筑土的含水量達到規范要求時，再由平地機迅速精平。精平后測出攤鋪層頂面高程并作好記錄。精平時適當整出橫坡以有利于排水。精平后檢測松鋪厚度，合格后再進行碾壓。7、碾壓采用25T振動壓路機以4km/h的速度遵循先輕后重、先靜后振、先邊后中、先慢后快、錯輪1/3的原則進行碾壓。振動壓路機靜壓1遍、弱振1遍后再強振。從第一遍強振碾壓開始每一遍碾壓完畢后測一次K30、Evd、K，從而確定壓實度達到規范要求時的碾壓遍數，當壓實度滿足規范要求時再用壓路機靜壓一遍。碾壓時各區段交接處應互相重疊壓實，縱向搭接長度不應小于2m，縱向行與行之間的輪跡重疊不小于40cm，達到無漏振、無死角，確保碾壓均勻。碾壓完成后路基表面應平整，無翻漿、起皮、起皺現象。壓實成型后由測量人員測量壓實后的路基頂面標高，并與虛鋪時的標高相比較，計算從而得出該種土質的虛鋪系數。（8）質量檢驗壓實完成后按照要求進行自檢。3.1.3堆載預壓是否進行預壓需要按照設計要求，這里根據需要預壓的路基工程介紹預壓過程。1、預壓土填筑之前，應先在填筑面全鋪一層土工布，土工布幅寬不小于5m，并考慮10%搭接，以利于預壓均勻并防止土方卸除時造成路基污染，然后進行預壓土填筑。2、土工布材料主要指標及要求：土工布的重量不少于200g/m3，最大延伸率≤65%，CBR頂破強度≥2.0kN，刺破強度及撕裂強度≥0.4kN，垂直滲透系數不小于1*10-2cm/s，等效孔徑O95≤0.2mm。3、預壓土填筑橫斷面邊坡坡率為1:1，縱向邊坡坡率為1:4，填筑完成后，將土工布回折，每側寬度不小于3m，并用土壓好，防止預壓土流失，污染坡面。3.1.4試驗結論（參考）根據例子中試驗方法，得出以下結論：1）最佳機械組合：通過試驗總結出最佳機械組合為：ZL50裝載機2臺，運輸車10輛，GD511A平地機一臺，STR30C振動壓路機1臺，寶馬壓路機1臺，T－140型推土機1臺，以上機械組合為單工作面施工設備配備最佳組合；2）松鋪系數及松鋪厚度：壓實厚度：經試驗得出，最佳壓實厚度為35cm。松鋪系數：經過測量數據統計分析，土方填筑在達到規范要求的指標下，松鋪系數為1.16。松鋪厚度：最佳壓實厚度×松鋪系數=35×1.16=40cm。3）碾壓速度、遍數及方式：通過現場實測得出土方填筑在靜壓一遍、弱振一遍、強振三遍后，壓實系數K能滿足設計要求，壓實機械選用25t寶馬壓路機。4、路基填料改良技術要點4.1石灰改良填料技術消解的石灰石灰4.1.1石灰改良填料的原理

石灰土的化學反應：石灰與土之間的作用，迄今研究的還不夠，主要可能是石灰水溶液中的鈣離子取代土粒表面一價鈉、鉀離子，使土顆粒的結合水膜變薄而聚集成團粒，增大石灰土的內摩阻力；石灰是氧化鈣（生石灰）和氫氧化鈣（消石灰）的統稱。不論生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅或三氧化二鋁以及三氧化二鐵等物質結合，即可生成不溶性膠結體的含水硅酸鈣、鋁酸鈣以及鐵酸鈣，將土顆粒粘結起來，使灰土強度得到改善和水穩定性?；彝林饾u硬化，增加了土壤顆粒間的附著強度4.1.2石灰質量標準石灰的技術指標類別指標

項目鈣質生石灰鎂質生石灰鈣質消石灰鎂質消石灰等

級IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII有效鈣加氧化鎂含量（%）≥85≥80≥70≥80≥75≥65≥65≥60≥55≥60≥55≥50未消化殘渣含量（5mm圓孔篩的篩余，%）≤7≤11≤17≤10≤14≤20

含水量（%）

≤4≤4≤4≤4≤4≤4細度0.71mm方孔篩的篩余（%）

0≤1≤10≤1≤10.125mm方孔篩的篩余（%）

≤13≤20—≤13≤20—鈣鎂石灰的分類界限，氧化鎂含量（%）≤5＞5≤4＞44.1.3石灰土改良的試驗1、石灰穩定土的抗壓強度標準石灰穩定土的抗壓強度標準公路等級

層位二級和二級以下公路高速公路和一級公路基層（Mpa）≥0.8①—底基層（Mpa）0.5~0.7②≥0.8注：①在低塑性土（塑性指數小于7）地區，石灰穩定砂礫土和碎石土的7d浸水抗壓強度應大于0.5Mpa（100g平衡錐測液限）。②低限用于塑性指數小于7的粘性土，且低限值宜僅用于二級以下公路。高限用于塑性指數大于7的粘性土。2、石灰穩定土的組成設計應根據強度標準，通過試驗選取最適宜于穩定的土，確定必需的或最佳的石灰劑量和混合料的最佳含水量，在需要改善混合料的物理力學性質時，還應確定摻加料的比例。采用綜合穩定土時，如水泥用量占結合料總量的30%以下，則按本章的技術要求進行組成設計。3、原材料試驗在石灰穩定土層施工前，應取所定料場中有代表性的土樣進行下列試驗：（1）顆粒分析；（2）液限和塑性指數；（3）擊實試驗；（4）碎石或礫石的壓碎值；（5）有機質含量（必要時做）；（6）硫酸鹽含量（必要時做）。如碎石、碎石土、砂礫、砂礫土等的級配不好，宜先改善其級配。應檢驗石灰的有效鈣和氧化鎂含量。4、混合料的設計步驟按下列石灰劑量配制同一種土樣、不同石灰劑量的混合料：1）做基層用砂礫土和碎石土：3%，4%，5%，6%，7%塑性指數小于12的粘性土：10%，12%，13%，14%，16%塑性指數大于12的粘性土：5%，7%，9%，11%，13%2）做底基層用塑性指數小于12的粘性土：8%，10%，11%，12%，14%塑性指數大于12的粘性土：5%，7%，8%，9%，11%5、確定混合料的最佳含水量和最大干（壓實）密度，至少應做三個不同石灰劑量混合料的擊實試驗，即最小劑量、中間劑量和最大劑量，其余兩個混合料的最佳含水量和最大干密度用內插法確定。按規定的壓實度，分別計算不同石灰劑量的試件應有的干密度。按最佳含水量和計算得的干密度制備試件。進行強度試驗時，作為平行試驗的最少試件數量應不小于表4.3.3中的規定。如試驗結果的偏差系數大于表中規定的值，則應重做試驗，并找出原因，加以解決。如不能降低偏差系數，則應增加試件數量。試件在規定溫度下保溫養生6d，浸水24h后，進行無側限抗壓強度試驗。計算試驗結果的平均值和偏差系數。表4.3.3

最少試件數量偏差系數試件數量土類＜10%10%~15%15%~20%細粒土69根據強度標準，選定合適的石灰劑量。此劑量試件室內試驗結果的平均抗壓強度R應符合公式的要求：R≥Rd/(1-ZaCv)式中：Rd——設計抗壓強度(表4.3.1);Cv——試驗結果的偏差系數(以小數計);Za——標準正態分布表中隨保證率(或置信度a)而變的系數，高速公路和一級公路應取保證率95%，即Za=1.645;其他公路應取保證率90%，即Za=1.282。無側限抗壓試驗儀工地實際采用的石灰劑量應比室內試驗確定的劑量多0.5%~1.0%。采用集中廠拌法施工時，可只增加0.5%;采用路拌法施工時，宜增加1%。4.2（石灰+水泥）綜合穩定土5、鹽漬土路基施工5.1什么是鹽漬土路基鹽漬土地區路基是指：在深1米的地表土層內，易溶鹽含量大于0.3%的土地。在道路工程上，鹽漬土可按含鹽性質分為氯鹽漬土（5%）、亞氯鹽漬土（5%）、亞硫酸鹽漬土（5%）、硫酸鹽漬土（2.5%）和碳酸鹽漬土（2%）；也可按含鹽量分為弱鹽漬土、中鹽漬土、強鹽漬土和過鹽漬土等。土中的易溶鹽能改變土的物理性質，需要采取措施，才能保證路基的穩定和正常使用。5.2鹽漬土對路基穩定性的影響鹽漬土對路基穩定性的影響同環境條件有關。氯鹽漬土易遭溶蝕而產生濕陷、坍塌等病害，但在干燥條件下,氯鹽卻可起粘固作用。硫酸鹽漬土在氣溫下降時,因硫酸鹽結晶結合一定數量的水分子而膨脹，產生鹽脹現象。碳酸鹽漬土遇水膨脹，并且泥濘不堪。此外，硫酸鹽、碳酸鹽都對瀝青路面有很強的侵蝕性。5.3工程上一般采取的對策（工程處理原則）1、控制填料的含鹽量和密實度，2、控制路堤的高度。3、隔斷毛細水4、降低地下水位和排水5、防止溶蝕的措施。（包裹）6、地基換填處理7、礫石樁加固地基（在鹽漬土的含水量較大區）8、強夯法加固地基9、浸水預溶法（使用在礫石類土中）6、風沙路基6.1