粉土地区路基施工与病害防治

粉土地区路基施工与病害防治

孔建设

孔建设

（菏泽市公路勘测设计院，山东，菏泽，274000）

【摘要】本论文将对粉土地区路基病害进行调查、研究，找到主要病害，而后对主要病害的产生机理和原因做出分析，并结合菏泽地区的公路施工情况，提出病害预防和处理措施。希望研究成果的应用能提高山东粉土路基的修筑水平，减少和预防路基病害，提高公路的使用性能。

【关键词】粉土；路基病害；措施

1．粉土的定义、成因和分类

按照《岩土工程勘察规范》(GBJ21-92)规定:凡粒径大于0.075mm的颗粒含量等于或不超过全重50%且塑性指数小于或等于10的土为粉土。粉土按其粘粒(粒径小于0.005mm的颗粒)含量可分为：粘粒含量小于或等于全重的10%的砂质粉土和粘粒含量超过全重的10%的粘质粉土。

粉土按形成原因可以分为水成粉土、风成粉土、残积粉土。

1）水成粉土

土粒在水力作用下，经搬运、沉积而形成。根据其搬运距离、沉积环境、沉积位置不同,可以分为山区粉土、平原粉土。

（1）山区粉土：在水力作用下，土粒搬运距离短，一般分布于丘岗、坡麓、冲洪积扇缘、阶地上。这类土一般含僵石结核和一定数量的粗粒组，埋藏较浅，一般位于地下水位以上，属欠固结状态。工程性质与风成黄土相近。

（2）平原粉土：在水力作用下，土体经长途携带、沉积的粉土。广泛分布于冲洪积平原、河流三角洲、沿海平原，是工程建设经常遇到的土层，山东菏泽、聊城等地的粉土大都属于此类水成粉土。

2）风成粉土

由于风力的携带、沉积作用而形成，其含有较大的孔隙，习惯上称之为黄土。由于残坡积作用和重力堆积作用，广泛分布于丘岗、坡麓、河流阶地上的土，也具大孔结构和湿陷性，其物理性质、工程性质与黄土相似，称为次生黄土。黄土、次生黄土中粉粒占优，砂粒和粘粒含量较少，多表现为粉土、粉质粘土、含砂粉质粘土。

3）残积粉土

在由第四纪松散河流堆积物而形成的粉土地区，由于风或水的作用，将表层粉土搬运移走后，剩余的原底部粉土，称为残积粉土。该类粉土比较少见，山东境内没有这类粉土。

2．粉土路基存在的主要病害

采用粉土修筑路基主要存在以下病害：路基边坡坡面的剥落、冲蚀、滑塌、崩塌和整体失稳等（水毁的普遍现象）；填方路基不均匀沉陷和过量沉降；路堑段路基软化和翻浆；浸水地基承载力不足；半刚性基层的裂缝。

3．粉土路基病害产生的原因分析

3.1粉土路基边坡

由于粉土的物质组成主要是原生矿物砂、粉粒，含有较少的次生粘土矿物，蒙脱石含量较高，因此可塑性较弱，粘结性较低，分散性高，从而导致路基边坡易被水冲刷，普通的路基边坡防护难以满足要求，易产生路基边坡坡面损毁病害。

3.2粉土路基压实

粉土路基难以压实。粉土塑性指数较低，粉性颗粒含量较高，属于级配不良的填筑材料。级配不良的土在成型时难以达到理想的压实状态，是由于砂粒和粉粒之间的空隙没有更多的细小粘粒来填充，形成了所谓“搭积木”式的构架，另外更重要的一点，作为粉粒，既不能象粘粒那样与各种稳定剂有效地发生作用，也不能象砂粒那样可在土中起到象混凝土中石料的骨架作用，所以粉土中粉粒含量偏高、级配不合理的特点导致了粉土在施工中压实比较困难，难以达到规范规定的压实标准，同时还易出现表层重皮的现象，严重影响了路基的施工质量。

3.3粉土路基强度

粉土路基强度较低。由于粉土以粉性颗粒为主，粘性和砂性颗粒较少，级配不良，导致粉土路基强度较低，易产生沉降和承载力不足等路基病害。

4．粉土地区路基主要病害防治措施

对粉土路基病害预防和处理措施的研究工作，主要集中在粉土路基压实技术、稳定粉土的稳定机理、施工工艺和措施上。

4.1粉土路基边坡防护措施

粉土边坡的防护分为植物防护和工程防护。植物防护就是在边坡上种植草丛或树木或两者兼有，以减缓边坡上水流速度，利用植物根系固着边坡表层土壤以减轻冲刷，从而达到保护边的目的。这对于一切适合种植的土质边坡都是应当首先选用的防护措施。植物防护还可以绿化环境，和周围景观相协调，所以也是一种符合环境保护要求的防护办法。常用的植物防护有种草、栽草、铺草皮和植树等。对不适宜植物生长的土质填、挖方边坡或风化严重节理发育的岩石路基边坡，以及碎（砾）石土的挖方边坡等，只能采取工程防护措施，即设置人工构造物防护。

4.2粉土路基压实措施

影响粉土压实的关键因素是级配、含水量和碾压组合。

粉土的颗粒组成是一种不良级配，显然要想改善粉土的压实性能，就应改善粉土的颗粒组成、控制其含水量以及选定科学的碾压方式和合理的机械组合。G220菏泽至河南省界路基施工时曾做了外掺石屑改善粉土压实性能的试验。在粉土路基顶层中外掺15%的石屑，洒水后用拌和机拌2～3遍，以将石屑基本拌和均匀为准，含水量控制在最佳含水量～最佳含水量+3%范围内。采用C30型自重12t的全液压双驱单钢振动压路机、静作用压路机（3Y18/21）和25t的轮胎式压路机进行组合碾压，即先用C30型振动压路机采用高幅低频压2遍，而后用3Y18/21型三轮压路机压4遍，最后用轮胎式压路机光面，碾压完毕后经压实度检测验收一次合格，大大提高了粉土路基的碾压效果，并且表层光滑无重皮现象。看来外掺石粉可以提高粉土的碾压性能，但不足之处是造价将增加。

4.3粉土路基强度提高措施

为克服粉土的弊端，综合提高粉土的强度、刚度和稳定性，通常通过在粉土中掺加无机结合料形成半刚性材料从而提高粉土的路用性能。我国使用较多的无机结合料是石灰和水泥，由此形成的石灰土、水泥土、石灰粉煤灰土由于技术性能优良、施工简单且价格低廉近年来在高等级公路中得到推广，并广泛应用于土基表层、基层、底基层和垫层中。在国外应用较多的是水泥土。对粉土这种特殊土使用石灰、水泥进行结合加固的效果并不理想，在这种情况下，土壤加固剂开始引起工程技术人员的关注。

国外发达国家对土壤加固剂的研究起步较早，他们从环境保护的角度出发，从电化学原理入手，综合土壤力学、土壤化学、有机高分子化学、化学工程、材料工程、环境工程等多学科知识，形成一跨多个专业领域的交叉学科－土壤加固学。近几年，随着我国公路建设发展速度的加快，许多国外加固剂开始向国内推广，我国许多省市也采用进口加固剂修筑了不同等级的公路，取得了宝贵的经验和教训，但由于我国经济水平的制约、土质情况的差别、道路标准的差异、试验手段的不同这些因素，这些进口固化剂在我国并没有大规模的应用。近年来，国内工程技术人员开始自主研究开发适合我国国情的固化剂，经过几年的发展，国产固化剂逐渐形成一定的规模，许多品牌的固化剂开始在我国国内推广应用，并取得良好的效果。对于粉土而言，该类土性质不稳定，尤其是水稳性不好，干燥时质地坚硬，遇水容易滑塌，在该类土地区修筑公路，其稳定性就成为我们必须要考虑的问题，同时该种土不易被压实，因此，针对该类土一般都需要进行加固。

结合菏泽的工程实际，本文重点研究了粉土的特性，对粉土地区的路基病害进行了调查和原因分析与探讨，进而提出一些独到的预防措施和处理方法。