黃土路基工程施工技術控制和組織管理

馬來有

摘 要：本文結合西合二級公路改建工程濕陷性黃土路基施工過程中的施工技術、質量控制，主要對濕陷性黃土路基的碾壓工藝、控制不均勻沉降、臺背回填、灰土施工工藝及質量過程控制的總結歸納，形成了系列施工控制方法，以便于類似項目施工管理的交流和參考。

關鍵詞：黃土路基施工；技術控制；組織管理

黃土的工程特性

在我國黃土覆蓋面積多達60萬km2，占國土面積的6%以上，其中西北黃土高原是我國濕陷性黃土最集中的地區。 一般呈黃色或黃褐色，粉土含量常占60%以上，含有大量的碳酸鹽、硫酸鹽等可溶鹽類，天然孔隙比在1左右，肉眼可見大孔隙。在自重壓力或自重壓力與附加壓力共同作用下，受水浸濕后土的結構迅速破壞而發生顯著下沉。具有濕陷性和易溶蝕、易沖刷、各向異性等工程特性，導致黃土地區的路基易產生多種問題及病害。

黃土路基施工準備工作

1.技術準備工作。測量精度要求。

平面控制導線點：平均邊長300m，每邊測距中誤差30mm，測角中誤差8.0″，導線全長相對閉合差1/10000，方位角閉合差±16√n，測回數1。

平面放樣精度要求：容許偏位100mm 。

高程控制測量：偶然中誤差±8mm、全中誤差16mm，水準閉合差±30√L或±12√n 。

高程放樣精度要求：容許偏位+10mm，-20mm。

為確保路基成品保護，必須做好臨時排水設施的銜接、貫通。

黃土路基填筑施工

水平分層填筑壓實法

為確保結合部位良好，必須按照設計及規范要求用挖掘機進行臺階開挖。對于填挖結合部、原地面橫坡大于1： 5、縱坡大于12%的路段開挖臺階寬度不小于2m，并設置向內4%的橫坡；為了對填挖結合部加強，西合項目在填挖結合部還采用土工格柵進行處理（填筑2米高放一層，每層6m寬）。

路基原地面處理

為了確保路基工后沉降量小且易于穩定，根據施工經驗，應特別重視原地面的處治。黃土地區原地面的病害主要是天然含水量大，許多地段超過20%，導致施工時填前碾壓無法順利完成。西合項目采取的工程措施主要是：

第一，挖除換填法。

第二，消石灰摻合土改良法。

路基填筑過程控制

現代高等級道路土方路基采用水平分層填筑碾壓，為確保工程質量，施工過程控制主要做到：

控制好攤鋪厚度

黃土路基與其他類型路基相比，壓實更為困難，壓實度對層厚的敏感性更強，按照目前市場主流壓路機噸位，壓實厚度超過28cm后達到94%以上非常困難，而且每一層的底部壓實度不足，壓實層的密實度上下差距更大。

含水量控制

壓實度達到規范相應填筑區標準，而達到壓實度標注的關鍵是填筑土的含水量控制，為控制施工成本，西合項目采用選擇陰山作為取土場，以及采用干濕土進行拌合的方法進行嚴格控制。

沖擊碾壓

高填方沖溝每5～6m進行沖擊碾沖擊。（沖擊碾作業速度≥ 10km/h）

沖擊壓路機的壓實是依靠沖擊力、振動力和碾靜重壓力三者共同作用（見圖）。

第一，壓實機質心位于最高時墜落而發生的沖量。

第二，壓實輪以一定速度旋轉和跳動引起的振動。

第三，壓實輪靜重在滾動過程中壓實土基時做功。

沖擊壓實機以其靜止時的勢能來標定，這個勢能在運動時產生的動量，從而轉化成為很大的沖力的。入沖擊壓實機質量為12t，其勢能e為25kj、沖擊力為250t，是壓實輪質量的16倍。

黃土路基快速壓實法

（ 1 ）機械組合選擇：1～2臺穿凸輪盔甲的YZ-18T振動壓路機、1臺帶灌砂配重的鐵三輪壓路機3YJ-21T。

（ 2 ）確定水平分層施工碾壓厚度為壓實層厚≤30cm。

（ 3 ）對黃土路基進行整平。

（ 4 ）測定黃土天然含水量，并使其含水量范圍w達到如下標準：

w=[最佳含水量w0+0%，最佳含水量w0+2.5%]。

若黃土天然含水量小于最佳含水量時，簡便高效的方法是根據計算補水量在取土場邊裝土邊噴灑水，經過裝土、卸車、攤鋪、平整各工序及滲透時效，即可確保碾壓時的含水量符合目標要求。

（ 5 ）壓路機碾壓作業：

YZ-18T振動壓路機和鐵三輪壓路機3YJ-21T先后按不超過1.7km/h的碾壓速度各碾壓1遍，其中YZ-18T振動壓路機Ⅰ擋強振，輪跡重合凸輪全寬的90%（壓路機寬度方向共有11列凸輪塊，壓路機進退后錯開1列凸輪繼續碾壓）；鐵三輪壓路機3YJ-21TⅠ擋靜壓（適宜94%區及以上）或Ⅱ擋（壓實90%～92%區路堤），輪跡重合30～50cm。

碾壓1遍結束后即可采用灌砂法檢測壓實度；若不符合規范要求，則最多各自復壓1遍，總共不超過2遍。

其中：碾壓1遍是指壓路機開始前進，后退原路返回，驅動輪重合2.0m（采用的壓路機輪全寬2.20m），錯輪不超過20cm碾壓完成整個工作區段，即為1遍。

消石灰土處治路基施工

西合項目路基頂采用8%石灰土進行處置，根據項目優化設計變更砂礫墊層為石灰土。

灰土強度形成的機理

1.碳酸化化學原理，主要發生在施工過程中：

CaO+H2O→Ca（OH）2+64.9kJ；

CO2+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O

2.離子交換作用。

3.石灰自身的結晶作用。

消石灰的含水量試驗

1.取樣100g 、精確至0.001g 。

2.烘箱溫度105 ℃。

3.當每隔4h連續稱量的差不大于0.1%即認為烘干。

4.將盛有烘干試樣的鋁盒放入干燥器中冷卻。

石灰土的石灰劑量

1.EDTA滴定法（8%以下劑量施工誤差± 1%）。

2.現場總量計算法： 石灰用量t=石灰土壓實方×最大干密度1.839t/m 3×設計石灰劑量8/108×該部位壓實度（90%或采用實測值）。

3.石灰按體積法進行控制。

石灰土的優越性

1.水穩定性好，大大降低了黃土的透水性和濕陷性。

2.顯著提高填筑土的CBR值。

3.顯著降低路基彎沉值，未經處理前路基彎沉值在200左右，而路床頂30cm厚8%石灰土處治后，彎沉值普遍在60左右。

4.提高了路基抗沖刷性能。

5.提高了路基抗凍性，隔斷了毛細水的上升通道。

6. 28d齡期的灰土抗壓強度0.5 ～ 0.7MPa，200～300年齡期灰土抗壓強度可高達8～10MPa。

西合項目臺背回填處理

橋頭臺背跳車是公路建設的“通病”，在以往的項目施工中，無論從設計、還是施工都沒有完善解決好這個問題，主要是對工程環境條件的考慮過于教條、施工和設計兩個階段相互脫節所致。

西合項目首先從設計優化入手，將砂礫回填改為10%消石灰土，從根源上解決了砂礫透水導致黃土路基或基底的沉陷崩潰。

臺背回填石灰土施工采用現場拌合法，石灰劑量的控制采用體積法與EDTA滴定法雙控，碾壓采用壓路機和小型打夯機結合。

黃土環境砂礫回填臺背的弊端

1.無法隔離雨水，導致臺后路基及基底遇水后沉陷。

2.砂礫的自重較大，對基底的荷載影響大。

3.最終沉降量和沉降速率與臺后路基不一致。

4.慶陽境內材料稀缺，運距遠、外購成本很大。

5.天然砂礫粒徑不均勻，施工過程有影響。

6.兩側錐坡無法進行陡坡率刷坡。

黃土環境灰土回填臺背的優點

1.隔絕遇水，避免基底與臺后路基受到影響。

2.灰土自重較小，基底的荷載應力小。

3.最終沉降量和沉降速率與臺后路基相協調。

4.消石灰單價高，但總成本相對不高。

5.灰土施工便利，強度不斷增長。

6.兩側錐坡可進行陡坡率刷坡。

臺背回填材料的選擇

1.由于天然砂礫和灰土兩種不同的特性，應根據環境條件進行適應性選擇。

2.兩種材料自身工程特性完全滿足工程需要，但具體指標有較大差異、各有千秋。

3.黃土地區，應優先選擇采用消石灰改良土體后進行壓實，石灰土有較好的匹配性。

4.砂礫地區，應優先選擇天然砂礫，為了施工控制，進行53mm的篩孔過篩控制最大粒徑。

黃土地區排水及防護工程施工注意事項

1.遵循的設計原則——“遠接遠送”。

2.施工組織原則——與主體工程同時優化、盡早實施、形成系統、出水明確。

3.成本控制——動態調整技術力量、加強跟班作業、降低返工率、根據現場情況合理優化線形、嚴控結構物的厚度超標。

4.質量管理——不斷完善、重視銜接、不留死角。

項目部工程施工管理

組織措施

做好黃土地區施工的關鍵在于組織、管理、統籌、規劃，核心在于人力資源管理和傳幫帶。

技術措施、經濟措施

1.黃土路基不僅要重視施工過程控制，而且要重視后期的排水及防護完善，對于雨水務必做到“遠接遠送”。

2.重視基底、填挖結合部、灰土處理等特殊施工。

3.為確保施工經驗的積累，做好沉降觀測。

項目施工組織的標準化管理

各工作面的技術員配置，各班組的人手配置均實行標準化，施工工藝和工作流程標準化，施工管理的統一化。工程重大實施方案的編制、審議、審定、實施采取規定的程序格式和分級管理與負責制。

（作者單位：甘肅省交通建設集團有限公司）