淺談路基"彈簧現(xiàn)象"的換填法處理措施

陳暉

【摘要】在道路路基施工中，由于部分路段地下水位較高，土質(zhì)粘粒含量過大，在壓實(shí)時(shí)會(huì)遇到路基"彈簧現(xiàn)象"。其解決方法較多，有翻曬法、添加摻和料、換填法等。本文就一工程實(shí)例中出現(xiàn)的"彈簧現(xiàn)象"進(jìn)行研究，并就采用換填法展開談?wù)摗?/p>

【關(guān)鍵詞】路基；彈簧土；換填法；

一、工程概況

1、路基概況

本次研究的道路位處汕頭市濠江區(qū)，屬于城市主干道，為新建道路，原路基為山地農(nóng)田等原狀地形，小部分板塊為現(xiàn)狀在用的土質(zhì)道路，使用年限較舊，該部分的路基壓實(shí)度較高。根據(jù)其勘察資料顯示，路基范圍內(nèi)為粉砂、粉土層，厚度0.15～2.00m，淺灰-灰黃-灰白色，濕-飽和。該層以粉土為主，呈松軟-稍密狀，顆粒成分以粉粒為主，含砂粒30-50%，普遍含粘量不少于13%，局部含粘粒量較多變?yōu)榉圪|(zhì)粘土；部分地段含粘粒、粉粒稍少，變?yōu)榉凵昂秃撤奂?xì)砂?，F(xiàn)場(chǎng)開挖后部分為塊狀粘土，擠壓可見顆粒極細(xì)的粉砂，粘度較高。場(chǎng)區(qū)地面以下20m范圍存在第四紀(jì)全新世飽和砂土及粉土，粉土中的粘粒含量普遍大于13%，可判為不液化土，局部地段含粘粒較少的、松軟的地段存在輕微液化。水位標(biāo)高均在路基設(shè)計(jì)線以內(nèi)，部分進(jìn)入路面結(jié)構(gòu)層范圍內(nèi)。

2、施工情況

在施工前期，由于該路基土質(zhì)顯示為粉砂粉土層，按照一般工程常規(guī)做法，對(duì)于非淤泥質(zhì)的土層，工程上較少進(jìn)行地基處理，故采用重型壓路機(jī)按照施工規(guī)范要求對(duì)其路基進(jìn)行壓實(shí)。但隨后的檢測(cè)結(jié)果顯示，在反復(fù)壓實(shí)后其回彈較為嚴(yán)重，局部達(dá)到5～10cm以上，明顯無法進(jìn)行彎沉試驗(yàn)。同時(shí)，對(duì)路基土層取土，并委托具備檢測(cè)資質(zhì)的單位做壓實(shí)度檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)均低于80%，明顯達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

二、處理措施

1、現(xiàn)象分析

按照現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)的現(xiàn)象及檢測(cè)的結(jié)果，該項(xiàng)目的路基土層明顯存在"彈簧現(xiàn)象"，即工程上通俗所稱的"彈簧土"。"彈簧土"又稱"橡皮土"，是指因土的含水量高于達(dá)到規(guī)定壓實(shí)度所需要的含水量而無法壓實(shí)的粘性土體。當(dāng)路基為粘性土且含水量較大，趨于飽和時(shí)，夯打后地基踩上去有一種顫動(dòng)的感覺，故名叫彈簧土。

據(jù)工程開挖后土層對(duì)比勘察資料，彈簧土的含水率均超過30%，飽和度大于80%，含粘量較高，大部分為灰黃或灰白色，級(jí)配差。基本上對(duì)照勘察資料，該層土質(zhì)開挖后為彈簧土。

2、初步解決方案

鑒于其彈簧土的埋深較淺，基本處于路基范圍一米以內(nèi)，且厚度較薄，大部分彈簧土處于100cm至150cm之間，小部分小于80cm。在方案初期，采用7：3的碎石砂進(jìn)行換填，換填高度在路基面以下，換填厚度80cm。處理的目的是通過80cm厚的碎石砂，通過壓實(shí)最終達(dá)到可作為道路路基使用。

在壓實(shí)的施工方面，嚴(yán)格遵守"先輕后重、先靜后振、先低后高、先慢后快，輪跡重疊"的基本原則，并由于工程上對(duì)這種土層換填深度的探索，出于的實(shí)踐性目的，先行進(jìn)行100m路段作為試驗(yàn)性路段。

經(jīng)以上方案壓實(shí)后，按照道路質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范，對(duì)該路段進(jìn)行相關(guān)的壓實(shí)度檢測(cè)和彎沉檢測(cè)。最終檢測(cè)結(jié)果顯示，該路段的壓實(shí)度在填方路基0到0.8m內(nèi)均超過了95%，在零填及挖方路基0到0.3m內(nèi)超過了95%，0.3m到0.8m內(nèi)超過了93%，均達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。但彎沉檢測(cè)在500～800（0.01mm）之間，明顯超出了設(shè)計(jì)的彎沉值310（0.01mm）。

3、最終解決方案

根據(jù)初步方案檢測(cè)結(jié)果，各方進(jìn)行詳細(xì)的分析和討論，具體針對(duì)土層的換填，深度應(yīng)該再加深，作為壓實(shí)度達(dá)到要求，可見換填材料選取的問題不大，但在彎沉檢測(cè)上難以滿足，有可能是因?yàn)閾Q填時(shí)，對(duì)彈簧土以下土層進(jìn)行了擾動(dòng)，原本土路基在挖除后，下層土層反而變得松動(dòng)，而換填后的壓實(shí)，對(duì)換填材料能達(dá)到有效的壓實(shí)，卻難以作用至下層土層。因此，在施工方法上，還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。

據(jù)上分析，對(duì)初步方案進(jìn)行改進(jìn)后，采用7：3的碎石砂進(jìn)行換填，換填厚度達(dá)到1.2m，并采用光輪壓路機(jī)靜壓壓實(shí)，即壓實(shí)機(jī)械不開振動(dòng)，減少對(duì)下層不穩(wěn)定土層的擾動(dòng)，同時(shí)，增加碾壓的頻率和次數(shù)，減慢碾壓機(jī)械的行進(jìn)速度。

經(jīng)過改進(jìn)方案后，相關(guān)的路基壓實(shí)度檢測(cè)和彎沉檢測(cè)均達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，該方案最終解決淺層路基彈簧土的現(xiàn)象。

三、方案總結(jié)

1、彈簧土判別

由于彈簧土層一般到施工階段開挖后方可判別其是否可作為路基使用，大部分在檢測(cè)報(bào)告出具后方可進(jìn)行判定，作為影響工程造價(jià)的路基處理方案，早期判別是否為彈簧土顯得尤為重要。

按照本工程實(shí)例，彈簧土在取土勘察時(shí)，一般可見為粉土粉砂，或粉細(xì)砂，呈灰黃-灰白色，或淺灰-灰黃色，稍濕-濕，松散-稍密。含粉細(xì)砂一般超過30%，部分含有淤泥夾砂，級(jí)配差。其標(biāo)貫修正后擊數(shù)超過16擊，含水量超過30%，樁周土的側(cè)摩阻力特征值qs小于10KPa，內(nèi)摩擦角小于30度，飽和度超過80%。

2、彈簧土的處理

彈簧土的處理方案較多，集中為以下幾種：

（1）換填法；（2）翻曬法；（3）摻料法。

以上各種方案均有利弊，在選取上應(yīng)按照工程的具體概況分析選取。翻曬法對(duì)季節(jié)性要求較高，南方雨季較長(zhǎng)，陰晴難以掌控，翻曬的時(shí)間難以把握，且現(xiàn)在大部分的市政道路均面臨施工場(chǎng)地不足，交通繁忙難以全圍蔽等特點(diǎn)，采用翻曬法對(duì)場(chǎng)地要求較為嚴(yán)格，工期較長(zhǎng)，現(xiàn)在工程上較少采用，個(gè)別里程段較短，處理范圍小的高速公路可以采用本方法。摻料法對(duì)施工工藝要求較高，需要在摻料的劑量上把握準(zhǔn)確，這不但需要彈簧土在含水量及飽和度上各里程段均較為接近，而且拌合時(shí)對(duì)施工要求較高，需要較為均勻的使生石灰等摻和劑與原土層發(fā)生作用，在現(xiàn)在的道路工程上，也較少使用。

綜合以上，采用翻曬法是較為合適的處理方法，其在經(jīng)濟(jì)上、工期上、施工難度上，以至處理后使用上，均能達(dá)到較好的效果。

3、翻曬法的處理

按照對(duì)應(yīng)工程實(shí)例，在采用換填法處理彈簧土?xí)r，其處理的深度一般在路面結(jié)構(gòu)層以下，即路基面以下至少1.2m，一般不超過1.5m為宜，超過1.5m其換填深度過大，額外處理的深度效果并不能反映至路基位置，相當(dāng)于處理效果失效。如彈簧土層為夾層，且厚度較薄，在50cm以內(nèi)，局部可采用換填80cm作為試驗(yàn)段處理，如檢測(cè)可通過，則可大大減少換填深度，對(duì)于工程造價(jià)上能做到節(jié)約而不影響處理效果。

在換填的材料上，中粗砂、石屑、級(jí)配碎石、或者碎石砂均可滿足要求。但采用級(jí)配碎石是較為經(jīng)濟(jì)合理的材料，綜合砂和碎石的單價(jià)，按照當(dāng)?shù)鼗蛘呤┕r(shí)的價(jià)格選取比例，采用7：3碎石砂或者6：4碎石砂的效果均可。

在道路換填的橫向?qū)挾壬?，鑒于車行道的壓實(shí)度及彎沉要求相對(duì)較高，推薦對(duì)車行道進(jìn)行換填，人行道、綠化帶及非機(jī)動(dòng)車道由于相對(duì)來說對(duì)路基的穩(wěn)定性要求較低，從工程節(jié)約角度講，可趨向于不進(jìn)行處理。

在換填法的施工上，尚且應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）換填的材料應(yīng)分層填筑壓實(shí)，分層最大松鋪厚度不應(yīng)超過30cm。

（2）路堤填土寬度每側(cè)應(yīng)寬于設(shè)計(jì)寬度30cm，壓實(shí)寬度不得小于設(shè)計(jì)寬度，最后削坡。

（3）機(jī)械作業(yè)時(shí)，壓路機(jī)進(jìn)行路基壓實(shí)作業(yè)行駛速度在4km/h以內(nèi)為宜，壓實(shí)路線，直線段宜先兩側(cè)后中間，小半徑曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)，縱向進(jìn)退進(jìn)行。橫向接頭，對(duì)壓路機(jī)重疊0.4～0.5m，對(duì)三輪壓路機(jī)重疊輪寬的1/2，前后相鄰兩區(qū)段宜縱向重疊1.0-1.5m，使路基各點(diǎn)都得到壓實(shí)。

四、總論

道路工程的路基彈簧現(xiàn)象作為目前路基施工中遇到的不良現(xiàn)象之一，其根源在于其土層難以直接作為路基使用。本次研究主要利用一工程上的施工實(shí)例，對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行分析和探索，并就采用換填法進(jìn)行討論，最終解決了路基彈簧現(xiàn)象。