機制砂改良高液限土路基填筑施工技術研究

樊文娟

（甘肅智通科技工程檢測咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730102）

0 引言

在某高速公路路基工程中，為了保證施工過程的順利進行，施工人員必須有效地換填或者改良路基區域內的高液限土。改良高液限土的技術比較多，各有優勢與劣勢。如果工程施工地區附近有制砂場，機制砂的生產或者運輸會非常方便，使用成本會比較低；另外，采用機制砂而不用河砂作為路基填料，不僅滿足環境保護要求，還能達到施工技術要求。為了有效滿足實際工程建設的需求，本工程采用機制砂改良高液限土的方式，機制砂摻量為9%左右，能夠有效提升高液限土的路用性能。

雖然機制砂改良高液限土能夠獲得較好的工程性質，但是難拌合、難壓實的問題仍然存在，這會導致改良目的難以實現。對此，必須認真施行科學的碾壓工藝，執行嚴格的施工技術要點，重視施工全過程的有效管理，才能滿足工程施工要求。本文對此進行總結，以資參考。

1 常用高液限土處置技術

1.1 包心或包邊處置技術

進行施工時，需要在路基底部鋪設約40cm 的砂礫石，然后利用特殊的方法對路基兩側進行包邊，將土工格柵設置在挖填結合處，形成排水系統，使路基成為一個整體，同時兼具排水功能和穩定性。但是這一技術并不適用于降水量較大的地區，可能導致以下三個問題出現：（1）高液限土本身擁有較高的含水率，降雨后會進一步提升其含水率，相關人員必須通過晾曬降低含水率，會導致工期的延誤；（2）施工時，降雨會對尚未封閉的路基產生影響，可能會在一定程度上破壞路基；（3）完成路基的分層填筑后，如果存在過長的晾曬時間，會導致路基上層出現干縮網裂的情況，從而使路基的穩定性降低[1]。

1.2 石灰或水泥處置技術

在土壤中摻入一定比例的石灰或水泥，土壤中的水會與石灰或水泥發生化學反應，在一定程度上可以降低土壤中的水，降低高液限土中的含水量后對壓實有利，并且其反應物能夠使路基的穩定性和強度得到有效增強。但是這種技術不但需要較高的施工成本，較長的施工時間，還具有較高的拌合難度。

1.3 機制砂改良技術

機制砂是由機械設備加工而成的砂子。含有機制砂粒的粘土中，細顆粒起到聯結砂粒的作用。當土中的機制砂粒較少時，粗顆粒無法起到支撐骨架的作用，粘土的工程性質主要取決于土顆粒之間的相互作用；由于機制砂屬于粗顆粒，若粘土中摻入的機制砂越來越多，那么土中的粗顆粒就越來越多，同時也逐漸起到骨架作用，粘土的強度也隨之增大。機制砂改良液限土技術施工相對簡便、成本較低，已被廣泛采用。

2 機制砂改良高液限土路基碾壓工藝

2.1 設計試驗方案

試驗前，首先完成試驗用地的選取和分段。地點一般選擇在需要填筑的路基旁，試驗長度為100m，按長度將其分為四個相同的試驗段，不同的試驗段使用不同的碾壓工藝，具體碾壓工藝如表1所示。

碾壓試驗中使用山推SR22M 型壓路機和PY180平地機，其中山推SR22M型壓路機擁有靜壓、28HZ和32HZ三種震動頻率，與振動頻率相結合，壓路機擁有靜壓、小振以及強振三種工作模式。碾壓試驗開始之前，需要仔細地清理場地內的植被和垃圾，同時將場地中的土體整平，在碾壓過程中壓路機的車速必須保持在4km/h以內[2]。完成試驗以后，以壓實度作為評價標準，分析每種方案的碾壓效果，完成最佳碾壓工藝的確定和選擇。

2.2 選擇試驗方案

使用環刀法檢測現場壓實度，這種方法的原理就是比較實驗室測定的最大干密度和壓實后的干密度，能夠準確反應路基壓實度。環刀法計算壓實度的公式為：路基壓實度=試驗段干密度/實驗室的最大干密度×100%。結合相關規范，測試試驗段的碾壓壓實度，最終結果為方案一擁有93.6%的壓實度，方案二擁有90.4%的壓實度，方案三擁有91.8%的壓實度，方案四擁有88.6%的壓實度。通過計算結果可知，第一種碾壓方案擁有最好的路基壓實度，所以該工程采用方案一的碾壓工藝。

3 機制砂改良高液限土路基施工要點

3.1 施工準備工作

首先，應該全面、合理的準備相關施工設備，如壓路機、平地機、路拌機、推土機、運輸車、挖掘機、裝載機等，本工程的具體設備信息見表2。

表2 具體設備信息

其次，應該準備相應的試驗檢測設備。相關人員應該完成以下試驗設備的提前準備：直剪儀、數顯液塑限測定儀、電子稱、擊實儀、環刀、篩子等。

最后，準備相關材料。與該工程實際情況和試驗研究相結合，使用機制砂改良高液限土，相關人員可以在施工現場周邊的制砂場取得機制砂[3]。

3.2 施工工藝流程

利用機制砂改良路基土的過程中，必須充分重視拌合這個步驟，在拌合過程中相關人員大多采用場拌法或路拌法。與該工程現場實際情況相結合，本次改良施工中使用路拌法，其施工工藝流程為：填前整平→測量放樣→運輸填料→上料→整平→碾壓→分層填筑。

（1）填前整平。開展路基施工前，需要先整平路基的下承層，對土體表面的植被進行仔細清理，保證土體表面的堅實度和平整度，并且保證下承層能夠有效滿足相關的規范。

（2）測量放樣。完成下承層的整平后應有效開展測量放樣工作，最后借助測量儀準確的測量原地面的高程。

（3）運輸調料。開展實際施工時，大多數情況下都是使用挖掘機向自卸汽車裝料，然后由自卸汽車完成路基填料的運輸工作，再配合現場人員的準確指揮，在畫好的方格內準確放置填料。具體操作過程如下：首先是取土，路基壓實時含水率是重要的影響因素，相關人員應該先挖松土體再取土，從而降低土體中的含水率。取土時，應盡量保證取土面呈斜面，這樣能夠幫助水流出土體。與現場實際情況相結合也可以完成排水結構設置。相關人員對取土工作進行現場指揮時，應盡量保持取土在同一層進行，從而降低土體含水率的差異。其次是運輸土，可以使用小噸位運輸汽車作為運輸機具，這樣對蒸發土體水分有利，并且能夠幫助相關人員更好的控制填土厚度，實現施工時間成本的降低。

（4）上料。相關人員應該與路基地下水位相結合合理選擇土和砂的上料順序。如果存在較高的地下水位，需要先放砂；如果存在較低的地下水位，則需要先放土。與該工程實際情況相結合，本次上料順序為先土后砂，可確定35cm的混合料鋪松厚度。

（5）整平。首先需要整平填土，然后使用擁有良好性能的路拌機拌合兩遍機制砂和填土，但是需要注意不能從底部進行翻拌，可以對砂子落入底部起到預防作用，最后再進行兩遍翻拌，并且從底部進行翻拌，均勻的拌合砂子和填土。拌合過程中應該注意拌合深度的檢查和調整，確保翻透填筑層，防止有素土夾層在上下層之間出現。但是也應該保證翻拌適度，否則將對下層結構產生影響。完成翻拌后應該保證混合料存在基本相同的色澤，如果拌合效果不滿意可以再次進行拌合。在開展整平前，應該保證摻砂量與相關標準相符合，如果相關標準無法滿足，應進行合理調整。完成拌合后，可以開展整平施工，并且應該按照35cm的鋪松厚度開展整平施工。

（6）碾壓。使用分層碾壓的方式開展碾壓施工。完成拌合整平后，應該完成土壤含水率的測量，保證含水率處于最佳水平再開展碾壓施工，并且使用上述方案一的碾壓工藝開展碾壓施工，具體為1遍靜壓+2遍小振+2遍強振+2遍小振+1遍靜壓。開始碾壓每層時都需要進行一次整平，并且保證相同的攤鋪厚度；整平攤鋪高液限土的過程中，可以控制2%～3%的斜坡，對排水有利；開展碾壓施工時，如果有剪切破壞、嚴重反彈的現象在路基表面出現應停止施工；完成第一層的碾壓后，應該開展相應的檢測工作，在保證符合規范標準后才可以繼續下一層碾壓施工[4]。

（7）分層填筑。路基擁有20m的總高度，應該采用階梯型的路堤邊坡。填筑路堤時，應該分別將臺階設置在16m和8m處，確定1:1.5的邊坡坡比。

3.3 施工質量控制

（1）施工前應該對土石方調配措施進行全面合理的制定。

（2）填筑路基前，應該利用各種技術有效的處理路基底部，保證路基擁有平整、堅實的底部。

（3）施工時，對于路基排水系統應該采取適當的保護措施，從而使集水問題得到有效避免。

（4）應該與試驗得到的最佳含水率相結合來控制路基填筑的含水率，施工過程中高液限土的含水率和最優含水率應保持3%以內的誤差。由于高液限土存在吸水膨脹的特點，如果無法合理的控制含水率，將會直接導致壓實度不合格，從而對填筑路基的質量和效率產生影響。

（5）嚴格的檢查和記錄施工過程，準確記錄相關參數，如碾壓遍數、壓實度、鋪松厚度等。

（6）完成碾壓后，全面、詳細的觀察路基表面，保證沒有超壓、反彈等不良現象存在。如果存在以上不良現象，需要翻松填土并再次開始碾壓。

（7）與相關的壓實度控制指標相結合開展檢測工作，合理的抽檢壓實度，具體要求為每2000m2需要8 個抽檢點。

（8）相關人員需要保證連續進行層與層之間的上料工作，防止改變土質特性對施工質量的不良影響。

4 影響機制砂改良高液限土路基沉降的因素

近年來，我國不斷提升公路的建設規模和建設速度，但是在實際開展路基施工時，仍然存在路基沉降問題。若是無法有效解決路基沉降問題，可能導致路基坍塌等現象的出現，會使路基的安全性得到降低。特別是在高液限土路基填筑施工中，更應該加強對沉降問題的重視。結合相關研究與實踐，發現以下因素會影響機制砂改良高液限土路基的沉降：首先，土是由土中水、空氣、土組成，在受到外力時會擁有較為復雜的應力狀態，并且地基土需要較長的時間才能完成滲透固結和次固結，所以在公路投入使用后殘余應力仍然有可能影響路基，導致路基中出現蠕變現象，進而致使路基沉降。其次，路基沉降也會受到填料性質的影響，例如擁有良好級配的砂礫土，其擁有較小的壓縮性和較高的強度，使用這種材料填筑路基能夠使發生路基沉降的幾率有效降低，但是如果使用膨脹土或軟土等，出現路基沉降的幾率將會較大。第三，路基沉降也會受到路基壓實結果的影響，如果無法滿足相應的壓實度要求也會導致路基沉降產生。最后，路基沉降也會受到地下水位變化的影響，在降低路基土空隙水壓力的同時，也會提升土中的有效應力，會導致路基沉降的現象出現。

5 結束語

綜上所述，高液限土的土質較差，無法直接用于路基填筑。在案例工程中，通過實驗確定了擁有93.6%壓實度的機制砂改良高液限土路基碾壓工藝。為了解決該工藝難拌合、難壓實問題，施工過程中根據試驗確定的方案認真施行科學的碾壓工藝，執行嚴格的施工技術要點，重視施工全過程的有效管理，使工程施工效果達到了預期。經驗認為：要提高機制砂改良高液限土路基填筑施工技術的應用效果，必須在填筑施工中加強對沉降問題的重視。根據該工程的建設效果可知，使用機制砂改良高液限土，不但能夠使高液限土滿足路基填筑要求，還能夠有效提升路基的穩定性。