膨脹土填芯路基施工技術(shù)研究

蔣 芳

(湖南省第四工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

膨脹土填芯路基施工技術(shù)研究

蔣 芳

(湖南省第四工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

膨脹土是指具有膨脹結(jié)構(gòu)、多裂隙性、強(qiáng)脹縮性與強(qiáng)度衰減性的高塑性粘土。針對(duì)公路路基施工中的膨脹土問(wèn)題，以膨脹土填芯施工技術(shù)為核心，結(jié)合某公路實(shí)際情況，從施工前準(zhǔn)備工作入手，分別闡述基底處理、封層、填筑、碾壓等內(nèi)容，以探究技術(shù)具體應(yīng)用方法，最后通過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證了技術(shù)的可行性和有效性。

膨脹土；填芯路基；施工技術(shù)

1 工程概況

某公路全長(zhǎng)為23 km，路基總土方量為135萬(wàn)m3。根據(jù)工程的地質(zhì)勘查成果可知，本公路全段分布大量膨脹土，實(shí)踐表明，在膨脹土地區(qū)建設(shè)公路工程最為普遍的問(wèn)題是基床變形與邊坡變形。將公路就近弱膨脹土和中等膨脹土作為路基主要填料。針對(duì)路基施工問(wèn)題，經(jīng)研究決定使用膨脹土填芯施工方案，路基的底部、邊側(cè)及頂部均使用灰土材料實(shí)施封閉處理。

2 施工技術(shù)分析

2.1 施工方案

路基施工方案內(nèi)容為：方案一：先對(duì)路基底部實(shí)施封層處理，封層選用7%石灰改善土，封層厚度在40 cm左右。路基頂部路床與底部的封層處理方式相同，厚度也在40 cm左右，同時(shí)使用7%石灰改善土。路基兩側(cè)使用7%石灰改善土實(shí)施整體處理，處理厚度較大，在250 cm左右。方案二：挖除路基膨脹土，換填新土，如砂土、碎石土、爆破石渣與含水量滿足壓實(shí)需求的粘性土等。通過(guò)對(duì)兩套方案的對(duì)比可知，方案二雖然可以徹底消除膨脹土影響，但工程量較大，開(kāi)挖土料無(wú)法二次利用，填料全部從外引進(jìn)，費(fèi)用較大，經(jīng)濟(jì)性差。方案一既能避免膨脹土影響，確保施工質(zhì)量，還能降低施工成本，經(jīng)濟(jì)性好。因此，本工程采用方案一進(jìn)行施工。

2.2 施工前準(zhǔn)備

摻灰土公路路基的石灰材料等級(jí)不得低于三級(jí)。在使用生石灰以前，需采取措施實(shí)施消解，以免在填筑后發(fā)生不良反應(yīng)。通常而言，每噸石灰材料大約要使用500～800 kg清水進(jìn)行消解，確保消解的質(zhì)量。消解完成后石灰需要保持濕度，既不能過(guò)干產(chǎn)生塵土，也不能過(guò)濕產(chǎn)生結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象。消石灰需要保證完全消解。在對(duì)消石灰進(jìn)行使用以前，需要切實(shí)做好保存和管理，普通石灰材料的最長(zhǎng)保存時(shí)間為15 d，超過(guò)15 d或發(fā)現(xiàn)石灰變質(zhì)后禁止使用。

2.3 基底處理

本公路主要將截水溝與排水溝作為路基的防滲排水措施。根據(jù)工程與規(guī)范的要求，防滲排水設(shè)施的長(zhǎng)度與寬度均為80 cm。若路基表面橫坡保持在1∶5之內(nèi)，應(yīng)對(duì)其實(shí)施相應(yīng)的處理，去除表面雜草與垃圾，并進(jìn)行碾壓，保證壓實(shí)度，以滿足后續(xù)施工要求；若路基表面橫坡在1∶1.25～1∶5范圍內(nèi)，需在表層清理的基礎(chǔ)上將其開(kāi)挖成臺(tái)階，臺(tái)階開(kāi)挖要求如表1所示。基面清理完畢，同時(shí)經(jīng)過(guò)駐地監(jiān)理工程師檢查確認(rèn)合格以后，即可通過(guò)施工組織進(jìn)行填筑施工。

表1 臺(tái)階開(kāi)挖要求

2.4 底部封層施工

本公路路基底部使用7%石灰改性土實(shí)施封層處理，有效處理厚度一般不低于40 cm。在封層施工的過(guò)程中，可采取分層的方法，共分為兩層進(jìn)行施工，每一層的厚度相等，均在20 cm左右。除需對(duì)分層厚度進(jìn)行控制外，還應(yīng)注意松鋪厚度不能超過(guò)25～28 cm范圍。

2.5 填筑施工

本公路路基的填筑施工方法為水平分層法，每個(gè)填筑層在完成填筑以后都需按要求進(jìn)行碾壓。若原地面實(shí)際標(biāo)高存在明顯差異，可由最低端開(kāi)始施工。施工過(guò)程中，嚴(yán)格控制素土與灰土的實(shí)際含水量，具體控制標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。其中，含水量的計(jì)算公式為

含水量(重量%)=(原土重-烘干土重)/烘干土重×100%=水重/烘干土重×100%

(1)

含水量(體積%)=水分容積/土壤容積×100%=含水量(重量%)×土壤容重

(2) 表2 素土與灰土含水量控制

填筑施工流程為：

(1)全斷面鋪筑素土，素土未經(jīng)處理時(shí)的含水量比室內(nèi)試驗(yàn)最佳含水量高7%左右，需采取有效措施進(jìn)行處理。

(2)晾曬素土2～3 h后進(jìn)行翻松，翻松時(shí)間一般為1～2 h，翻松過(guò)程中對(duì)于個(gè)別土塊需要進(jìn)行破碎處理，以免影響鋪筑。

(3)包邊部位實(shí)施布灰，使用刮板等工具均勻攤開(kāi)石灰，確保其表面完全均勻，并進(jìn)行檢查布灰效果，不能留有空白區(qū)域。

(4)灰土使用路拌機(jī)與旋耕機(jī)進(jìn)行拌和，有效拌和深度不能低于下承層1 cm，拌和次數(shù)一般為1～2次。拌和時(shí)若發(fā)現(xiàn)灰土的含水量過(guò)低，可按要求適量添加清水。

(5)若填芯素土土體顆粒大小不滿足要求，可使用路拌機(jī)對(duì)其實(shí)施拌和，以此破碎當(dāng)中較大的顆粒。通常在經(jīng)過(guò)拌和處理以后，素土中<5 cm粒徑的顆粒總數(shù)不能小于總量90%。

(6)攤鋪完成后使用壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，初壓后使用平地機(jī)找平，如局部存在不平整問(wèn)題，需由人工實(shí)施二次找平。

(7)本公路路基填筑施工采取的碾壓方案為：1～2次靜壓+1次弱振壓+1次強(qiáng)振壓+1～3次靜壓(先對(duì)路基進(jìn)行靜壓，次數(shù)為1～2次，使松散土體固結(jié)成型；然后對(duì)路基進(jìn)行1次弱振壓，使路基形成一定初始強(qiáng)度；隨后對(duì)路基進(jìn)行1次強(qiáng)振壓，進(jìn)一步提高路基強(qiáng)度；最后對(duì)路基進(jìn)行靜壓，次數(shù)為1～3次，目的在于消除碾壓輪跡、整平與達(dá)到預(yù)期壓實(shí)度)。碾壓施工后，需對(duì)路基土體實(shí)施抽檢，若通過(guò)抽檢發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，需在保持含水量不變的條件下增加1次靜壓或強(qiáng)振壓；如果土體過(guò)干，則需向其中添加一定量的清水，然后再增加1次靜壓或強(qiáng)振壓。

(8)為驗(yàn)證本公路工程所用膨脹土填芯路基施工方案的實(shí)效性與合理性，選取某段未經(jīng)過(guò)填芯處理的路段進(jìn)行比較。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，經(jīng)填芯處理的路基強(qiáng)度比未經(jīng)過(guò)填芯處理的高20%左右，說(shuō)明方案切實(shí)有效。

2.6 注意事項(xiàng)

(1)包邊施工過(guò)程中，所用灰土必須滿足規(guī)范要求，按標(biāo)準(zhǔn)厚度進(jìn)行施工。兩側(cè)包邊最佳厚度為2.5 m。填芯與包邊可同時(shí)鋪筑，再使用路拌機(jī)等處理填料顆粒，然后輕壓1～2次，最后灑布石灰，拌和均勻。

(2)路基施工盡量在晴天進(jìn)行，避開(kāi)雨季。此外，施工現(xiàn)場(chǎng)還需做好防滲與排水，以此防止路基內(nèi)積水，影響施工。

(3)施工時(shí)，應(yīng)采取有效的措施控制填料含水量變化。可采用的方法除設(shè)置完善現(xiàn)場(chǎng)排水系統(tǒng)外，還可通過(guò)減少土體施工時(shí)間來(lái)避免其含水量的增大。

(4)為避免填料因施工作用而出現(xiàn)含水量快速下降的問(wèn)題，應(yīng)做到施工快速成型，保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上，加快攤鋪和碾壓的速度，攤鋪時(shí)所有填料實(shí)際含水量可略大于室內(nèi)試驗(yàn)確定的最佳含水量，以確保碾壓施工時(shí)填料處于最佳含水量狀態(tài)。

(5)施工中應(yīng)減少或避免裂縫等問(wèn)題的產(chǎn)生，可使用的方法有：①對(duì)施工時(shí)間進(jìn)行合理安排；②強(qiáng)化不同工序間的配合與銜接，避免出現(xiàn)中斷；③保證施工連續(xù)性，減少擱置的時(shí)間。雨季來(lái)臨前，可通過(guò)對(duì)路基實(shí)施預(yù)壓來(lái)避免裂縫的產(chǎn)生，實(shí)踐證明這一方法簡(jiǎn)單有效；路基碾壓時(shí)嚴(yán)格按照由兩側(cè)至中央的順序，避免路基中間出現(xiàn)過(guò)壓現(xiàn)象，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。此外，在不影響路基整體性要求的情況下，可在路基的邊部適當(dāng)增加填筑施工寬度。

3 總 結(jié)

(1)本公路工程所用膨脹土填芯路基施工方案技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，工后路基質(zhì)量合格，壓實(shí)度、平整度、坡度、強(qiáng)度等均滿足規(guī)范要求，并且與未采用填芯路基施工方案的路段相比，路基強(qiáng)度大幅提升，可以提高20%左右。

(2)膨脹土填芯路基施工中，填料含水量應(yīng)得到有效控制，確保碾壓時(shí)填料含水量處于最佳狀態(tài)，以保證路基壓實(shí)度。

(3)除嚴(yán)格按照規(guī)范和技術(shù)方案進(jìn)行施工外，還應(yīng)加強(qiáng)施工管理，減少或消除由人為因素造成的問(wèn)題，為路基施工提供良好質(zhì)量保障。

[1] 王青. 膨脹土填芯路基施工技術(shù)研究[J]. 科技與企業(yè),2015,10(7):145-146.

[2] 曹恒. NCS固化劑改善膨脹土填筑路基施工技術(shù)[J]. 焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2015,10(3):232-234.

[3] 代學(xué)靈,趙輝. NCS固化劑改善膨脹土填筑路基施工技術(shù)[J]. 徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào),2015,10(6):41-43.

U416.1

B

1008-3383(2017)09-0020-02

2017-04-28

蔣芳(1985-)，女，長(zhǎng)沙人，工程師，主要從事公路橋梁建設(shè)工作。