天然砂礫改良重黏土路基施工工藝

秦銀煥

摘 要： 伴隨全國(guó)公路網(wǎng)的進(jìn)一步完善，公路建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，在公路修筑過(guò)程中必須要穿越重黏土區(qū)域，作為路基不良填土之一，為提高公路工程質(zhì)量，必須做好重黏土換填或改良施工。本文以某公路工程重黏土路段為例，提出通過(guò)天然砂礫改良施工方案，通過(guò)確定最佳天然砂礫摻量，進(jìn)一步規(guī)范施工工藝，滿足公路施工質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞： 天然砂礫；重黏土；施工工藝

作為公路的基礎(chǔ)，路基質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定著公路的整體質(zhì)量。路面病害的產(chǎn)生大多與路基質(zhì)量密切相關(guān)。為此，如何選擇路基填料，如何確定施工工藝已經(jīng)成為人們廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。土是路基填筑的重要材料之一，由于其組成成分、形成條件不同，工程特性也存在極大差異性。經(jīng)大量實(shí)踐可見(jiàn)，填土不同，填筑效果也有所不同，在路基填筑時(shí)重黏土是一種常見(jiàn)的不良土，可歸于高液限黏土范圍，人們普遍認(rèn)為重黏土是指“黏粒含量在60%以上，且塑性指數(shù)在25以上的黏土”。此類土質(zhì)的特性為易收縮開(kāi)裂、壓實(shí)難度大等。為此，在具體施工中應(yīng)采取一定措施改良重黏土。本文根據(jù)施工要求，選用天然砂礫改良重黏土，天然砂礫的摻加，可有效提升強(qiáng)度，改善整體水穩(wěn)定性，且具有良好壓實(shí)效果。為此，在試驗(yàn)段鋪筑時(shí)，應(yīng)確定填筑工藝參數(shù)，規(guī)范施工流程，為后續(xù)大面積施工提供指導(dǎo)，最終實(shí)現(xiàn)縮短工期，降低成本的目的，這對(duì)改良重黏土路基具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

一、工程概況

某公路工程為雙向八車道，37m為道路實(shí)施寬度，28m為車行道寬度。該道路處于丘陵-平原結(jié)合地貌。地面高程范圍為100～140m，相對(duì)高差最大值為50m。施工時(shí)，發(fā)現(xiàn)大量重黏土存于K1+880段，做好此類路基不良填土處治工作，可縮短工期，加快施工進(jìn)度，降低投資成本。經(jīng)分析決定選用天然砂礫改良K0+150段。

二、天然砂礫改良機(jī)理

相比重黏土顆粒，天然砂礫粒徑較大，同時(shí)其不具備強(qiáng)親水性礦物。天然砂礫的特點(diǎn)為滲透性強(qiáng)、水穩(wěn)性良好，且具有較大強(qiáng)度，是一種性能良好的路基填料。通過(guò)天然砂礫進(jìn)行重黏土改良，主要是利用物理改良方式，對(duì)重黏土級(jí)配組成進(jìn)行改變，通過(guò)對(duì)摻合比的合理控制，確定最佳含水率，通過(guò)混合可形成良好的路基填料。相比原狀重黏土，土體混合后，可構(gòu)成新的土力團(tuán)結(jié)構(gòu)，在受力、水敏感性等方面，此土粒團(tuán)結(jié)構(gòu)存在極大差異性。

三、最佳天然砂礫摻量的確定

根據(jù)現(xiàn)行公路施工規(guī)范規(guī)定，施工前必須先對(duì)最佳天然砂礫摻量的確定，所涉及技術(shù)參數(shù)包含脹縮總率、CBR值、回彈模量等。具體如下：

1、脹縮總率。根據(jù)路基規(guī)范規(guī)定，高液限土具有膨脹性特點(diǎn)，為此，根據(jù)膨脹土路基設(shè)計(jì)要求，需在0.7%以內(nèi)控制其脹縮率。據(jù)相關(guān)研究表明，當(dāng)摻加10%天然砂礫時(shí)，脹縮率可達(dá)到0.36%，此時(shí)改良效果最佳。

2、作為填筑路基的主要強(qiáng)度指標(biāo)，CBR值因道路等級(jí)、路基深度范圍等存在差異，其規(guī)定也有所不同，如表1所示。據(jù)研究表明，當(dāng)摻加天然砂礫量達(dá)到30%時(shí)，則8.15%為CBR值，此時(shí)可達(dá)到良好改良效果，與整個(gè)填筑深度范圍CBR值要求相符。

3、回彈模量，針對(duì)該指標(biāo)，規(guī)范內(nèi)未做具體要求，可依據(jù)相關(guān)施工實(shí)踐，認(rèn)為必須在30mpa以上控制路基頂面回彈模量，經(jīng)研究表明，天然砂礫摻量多少對(duì)改良土體回彈模量影響不大，均可保證其滿足施工要求。

在對(duì)上述三指標(biāo)充分考慮的基礎(chǔ)上，最終確定將30%定為天然砂礫改良重黏土的最佳摻量。

四、天然砂礫改良重黏土路基施工流程

1、施工機(jī)械選擇

施工前，應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，如機(jī)械設(shè)備的選擇，應(yīng)滿足路基施工要求，因此次改良施工，需將30%的天然砂礫摻加到重黏土內(nèi)，現(xiàn)已從原狀重黏土轉(zhuǎn)化為半黏性土，為此，可根據(jù)土壤具體類型，合理選擇壓實(shí)設(shè)備，本工程可采取振動(dòng)光輪壓路機(jī)，施工時(shí)可選取K0+150段的天然砂礫材料進(jìn)行填筑，因運(yùn)輸距離較近，運(yùn)輸時(shí)可選取推土機(jī)+自卸汽車組合方式。同時(shí)還需配備其他機(jī)械，具體如表2所示。

2、測(cè)量放樣

路基測(cè)量放樣施工時(shí)，需及時(shí)恢復(fù)中線邊樁，且根據(jù)設(shè)計(jì)高程，將路基填筑寬度、高程等準(zhǔn)確放出。

3、填筑施工

根據(jù)施工要求，需分層完成路基填筑、壓實(shí)工作，利用推土機(jī)將土均勻鋪開(kāi)，且根據(jù)標(biāo)高進(jìn)行推土、粗平，要求在試驗(yàn)段確定厚度以內(nèi)合理控制各層填筑碾壓厚度。

4、刮平穩(wěn)壓

選取機(jī)械+人工的方式進(jìn)行整形刮平施工，所選機(jī)械以推土機(jī)、平地機(jī)為主，隨后選取壓路機(jī)進(jìn)行1～2遍穩(wěn)壓施工，保證均勻壓實(shí)土體，密實(shí)度滿足設(shè)計(jì)要求。隨后通過(guò)平地機(jī)進(jìn)行刮平，精平過(guò)程中同樣可選取機(jī)械+人工的組合方式，一般可在2～3遍控制精平遍數(shù)，隨后即可進(jìn)行碾壓施工。

5、碾壓施工

為滿足最佳含水量需求，碾壓過(guò)程中，可先選取振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行1～2遍靜壓，且在3km/h以內(nèi)控制該碾壓速度。隨后再次選取振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行2～3遍振動(dòng)壓實(shí)，此時(shí)則需在5km/h以內(nèi)控制碾壓速度。最后選取光輪壓路機(jī)進(jìn)行2～3遍碾壓，且合理控制碾壓速度，一般可控制在4km/h以下。完成上述碾壓施工后，待無(wú)顯著輪跡即可停止施工。

五、天然砂礫改良重黏土路基質(zhì)量控制

1、最佳含水率

按照室內(nèi)試驗(yàn)所確定的重型擊實(shí)參數(shù)確定施工最佳含水率，因本工程30%為天然砂礫最佳摻量，因此可在14%控制施工最佳含水量，偏差值需控制+2%～-2%之間。混合土體拌和之后，必須對(duì)其含水率加以嚴(yán)控，當(dāng)出現(xiàn)含水率過(guò)低，應(yīng)及時(shí)灑水處理，如含水率過(guò)高，則需晾曬混合土體。

2、松鋪厚度

于路基壓實(shí)效果而言，松鋪厚度影響較大，如松鋪厚度過(guò)大，針對(duì)路基填料壓實(shí)功壓實(shí)設(shè)備消散速度極快，此時(shí)則無(wú)法充分壓實(shí)松鋪層，不能滿足預(yù)期壓實(shí)效果。當(dāng)松鋪厚度過(guò)小，路基填料極易產(chǎn)生反彈效應(yīng)，此時(shí)同樣無(wú)法滿足預(yù)期壓實(shí)目標(biāo)。為此，必須嚴(yán)格控制松鋪厚度，通常可控制在40cm以內(nèi)。

3、碾壓遍數(shù)

根據(jù)試驗(yàn)可見(jiàn)，碾壓遍數(shù)和松鋪厚度之間息息相關(guān)，且互相作用。在松鋪厚度不變的情況下，如碾壓遍數(shù)較少，則會(huì)導(dǎo)致壓實(shí)功不足，此時(shí)松鋪層就無(wú)法滿足預(yù)期壓實(shí)度要求；當(dāng)碾壓遍數(shù)較多時(shí)，土體極易出現(xiàn)反彈效應(yīng)，或存在破壞現(xiàn)象。為保證碾壓遍數(shù)合理，必須做好室內(nèi)重型擊實(shí)試驗(yàn)，且根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定碾壓遍數(shù)。本文以松鋪厚度25、30、35、40cm為例，對(duì)不同組合條件下壓實(shí)系數(shù)（表3）進(jìn)行分析，由此可見(jiàn)，當(dāng)5遍為碾壓遍數(shù)時(shí)，各松鋪厚度內(nèi)土體壓實(shí)系數(shù)可處于穩(wěn)定狀態(tài)。伴隨碾壓遍數(shù)的增多，其壓實(shí)系數(shù)則變化并不顯著。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，重黏土是路基填料中一種常見(jiàn)不良土質(zhì)，在路基填筑施工中無(wú)法直接用于施工。為此，經(jīng)室內(nèi)配比試驗(yàn)等研究，可摻配天然砂礫進(jìn)行重黏土路基改良處理，通過(guò)該改良措施，可對(duì)其各項(xiàng)物理性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行有效改善，也能起到抑制開(kāi)裂的作用。相比其他改良法，該改良法更具經(jīng)濟(jì)性，且環(huán)保性能良好，為此在重黏土路基施工中得到了廣泛應(yīng)用。

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