高速公路膨脹土路基施工技術(shù)

（張石高速公路張家口管理處，河北 張家口 075000）

一、引言

膨脹土作為一種具有較高分散性以及較大膨縮性能的黏土，具有超固結(jié)性以及裂縫較多的特點(diǎn)。當(dāng)修建高速公路路基遇到膨脹土?xí)r，需要對(duì)其采取一定的處治方法，否則將會(huì)導(dǎo)致公路路基出現(xiàn)病害，影響公路的運(yùn)營(yíng)質(zhì)量。

二、工程概況

本文選取的某工程試驗(yàn)段，按照雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，全長(zhǎng)19.2km，設(shè)計(jì)行車(chē)速度為100km/h，路基寬26m，該公路經(jīng)過(guò)厚度約為12m的膨脹土分布區(qū)域。本文主要研究對(duì)象為填方路基，該公路具有293.37萬(wàn)m3的填方總量以及2.04萬(wàn)m3的挖方總量以及9.1m的最大填方高度。對(duì)于填方路基段的借土保持在原有設(shè)計(jì)中的取土場(chǎng)進(jìn)行。

三、路基填料處治方法

結(jié)合公路現(xiàn)場(chǎng)所處環(huán)境，本文以膨脹土加石灰作為路基填料的處治方法，在施工過(guò)程中，保證填料拌和的均勻性是增強(qiáng)路基強(qiáng)度以及穩(wěn)定性的關(guān)鍵。鑒于該工程周?chē)休^為密集的農(nóng)田，在綜合考慮工程經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益的情況下，本文采用集中預(yù)拌路拌法制作路基填料，該拌和法的主要技術(shù)指標(biāo)有以下幾個(gè)方面：

（一）石灰品質(zhì)

為保證填料拌和的均勻性，施工時(shí)采用3級(jí)石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以上的石灰，若改良材料是生石灰時(shí)，應(yīng)先將其磨制成粒徑在1mm以下的石灰粉；若采用熟石灰作為填料時(shí)，需要確保石灰消解并熟透，再選用10mm孔徑的篩子進(jìn)行過(guò)篩處理后即可使用。

（二）工作基面及布灰

在取土場(chǎng)進(jìn)行預(yù)拌作業(yè)，施工前需清除取土面雜物，待清理平整之后再開(kāi)展取土以及拌和工作，此外還要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)膨脹土的等級(jí)以先前確定的摻灰比施工布灰。

（三）土顆粒粒徑

在將石灰挖出并運(yùn)送到預(yù)拌場(chǎng)地進(jìn)行堆卸時(shí)，應(yīng)將大塊粒石灰粒徑粉碎至15mm以下。為保證改性效果，應(yīng)確保15mm以上的大塊石灰數(shù)量不超過(guò)石灰總體的15%。

（四）預(yù)拌及遍數(shù)

在超出擊實(shí)試驗(yàn)所得到的最佳含水量5%的含水量條件下，進(jìn)行石灰預(yù)拌土料。在預(yù)拌時(shí)推薦采取堆成大堆的方式，并對(duì)土堆高度予以控制，避免出現(xiàn)石灰飛揚(yáng)的現(xiàn)象。通過(guò)EDTA滴定法，隨機(jī)抽取不同預(yù)拌次數(shù)土樣，每種土樣抽取30組檢測(cè)含灰率，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，預(yù)拌3遍可使填料均勻性符合要求。

（五）預(yù)拌混合料的存放

用2～3天對(duì)取土場(chǎng)里存放的預(yù)拌混合料進(jìn)行悶料處理，以使土料與石灰之間充分反應(yīng)，改善土的顆粒結(jié)構(gòu)，降低膨脹率。同時(shí)，可以采用尖堆的方式存放，避免雨水侵襲。

（六）路拌及遍數(shù)

采取補(bǔ)灰后再路拌的方式處理含灰率不足的土體。采用全液壓穩(wěn)定土拌和機(jī)進(jìn)行路拌工作，該機(jī)器參數(shù)性能如表1所示。為保證拌和質(zhì)量，拌和機(jī)應(yīng)以1.6km/h的速度勻速前進(jìn)，同時(shí)嚴(yán)格控制路拌深度，確保沒(méi)有素土層保留。施工后，經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，路拌第2遍的石灰拌和質(zhì)量即達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表1.全液壓穩(wěn)定土拌和機(jī)參數(shù)

四、膨脹土路基壓實(shí)施工技術(shù)

壓實(shí)質(zhì)量決定了膨脹土路基的強(qiáng)度以及穩(wěn)定性，為保證石灰處治膨脹土填料的壓實(shí)質(zhì)量，本文結(jié)合相關(guān)施工規(guī)范編制了該路段的壓實(shí)工藝，具體如圖1所示。

圖1.石灰處治膨脹土路基壓實(shí)工藝流程圖

（一）填料含水率控制范圍

在碾壓時(shí)若遇到過(guò)大含水率的填料，將會(huì)出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，使路基壓實(shí)度無(wú)法滿足要求，因此必須限制填料含水率。

查閱相關(guān)規(guī)范發(fā)現(xiàn)，對(duì)于路基施工碾壓過(guò)程中，填料含水率的要求一般在2%以下。與一般路基填料相比，石灰處治膨脹土在施工時(shí)，需進(jìn)行預(yù)拌以及路拌，水分會(huì)有所蒸發(fā)，在填料化學(xué)反應(yīng)時(shí)也會(huì)有所消耗，因此，規(guī)范中所限定的含水量不適宜本路段。本文在最佳含水率的基礎(chǔ)上，再增加1%至6%的含水量，并分別進(jìn)行含水率對(duì)比試驗(yàn)，在分段碾壓之后，取其填料進(jìn)行壓實(shí)度測(cè)定。結(jié)果表明，石灰處治膨脹土填料的含水率在3～6%以內(nèi)，壓實(shí)度能夠符合要求。

（二）填料層壓實(shí)系數(shù)與碾壓遍數(shù)

石灰處治膨脹土混合料的松鋪厚度直接影響到了路基壓實(shí)質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)效益。按相關(guān)規(guī)定，膨脹土松鋪厚度應(yīng)控制在10～30cm以內(nèi)。為得到該路段的壓實(shí)系數(shù)，本文選取了約30m的試驗(yàn)段進(jìn)行試驗(yàn)。在路基填筑面上將路基填料以三種松鋪厚度進(jìn)行鋪筑，采取2遍靜壓、1遍振動(dòng)碾壓之后，再反復(fù)重壓3到4遍。試驗(yàn)所得壓實(shí)度如表2所示。

表2.壓實(shí)系數(shù)及壓實(shí)度

從試驗(yàn)結(jié)果可看出，兩種不同的碾壓方式中，松鋪厚度為15.97cm的試驗(yàn)組壓實(shí)度雖符合要求，但該試驗(yàn)組路基表層有脫落現(xiàn)象，路基質(zhì)量較差；厚度為25.09cm的試驗(yàn)組在最終經(jīng)歷3遍重壓之后，壓實(shí)系數(shù)為1.175，壓實(shí)度大于94%，并且表面較為平整，在經(jīng)歷4遍重壓之后，壓實(shí)系數(shù)為1.202，壓實(shí)度大于96%，并且具有平整的表面，宜采用。松鋪厚度為29.12cm的試驗(yàn)組在經(jīng)過(guò)4遍重壓后，壓實(shí)系數(shù)為1.218，壓實(shí)度大于94%，可采用。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鑒于膨脹土的特殊性，在施工時(shí)若沒(méi)有正確處治將會(huì)對(duì)高速公路路基整體性能造成影響。在開(kāi)展高速公路膨脹土路基施工時(shí)，施工人員必須結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取不同的施工方法，本文結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)取土場(chǎng)以國(guó)內(nèi)較為成熟的石灰改良法對(duì)該膨脹土路基項(xiàng)目進(jìn)行處治，施工時(shí)遵照工程實(shí)際特殊性，重點(diǎn)對(duì)石灰的拌和以及填料的壓實(shí)進(jìn)行探討，最終保障了膨脹土路基的施工質(zhì)量。