路床水泥土施工技術在魯西南地區的應用研究

石飛 王永勝 程杰

摘要 魯西南地區屬于黃泛平原，部分原狀土不能滿足路床填料最小強度要求，水泥作為摻灰材料，具有成本低、消耗低等優點。文章以魯西南某高速公路工程實例為依托，對路床水泥土施工技術應用展開分析論述，介紹水泥土在路床施工中的應用技術、工藝參數、質量檢測方法，以確保質量達標，可在滿足路基承載力的同時降低工程造價。

關鍵詞 水泥土；施工技術；控制要點

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）23-0145-03

0 引言

魯西南地區地勢平坦、開闊，起伏高差較小，地質情況主要為粉土、粉質黏土、粉砂等。根據沿線取土場填料土工試驗報告，沿線取土場土質不能滿足路床填料最小強度（CBR）要求。某高速公路部分路段采取下路床摻水泥比例3%、上路床摻水泥比例4%，可滿足路基現場施工技術要求，經試驗檢測效果良好，達到了控制項目投資和節約施工工期的目標。

1 主要研究內容

水泥土是一種由水泥和土壤混合而成的材料。它通常用于道路工程中的路床層或填土層。水泥土碎石既具備水泥材料的黏結強度性和機械穩定性，又基本具備改善路基土壤結構的機械可塑性，通過摻和無機結合料來逐步改善路基土質的結構性能，提高基礎承載力，滿足路基土質的黏結強度要求，當素土CBR值無法達到路基設計的黏結強度要求時，必須采取特殊的路基土方填筑地基處理措施。采用水泥代替石灰作為路床摻和料，能夠大大加快路床每層碾壓成型施工進度，縮短施工工期。在路床水泥土施工過程中，要做好下承層處理及測量放樣等準備工作，為后續水泥土攤鋪、碾壓創造有利條件^[1]，在保證質量的前提下，水泥實際摻量較石灰降低，且水泥具有來源廣、質量穩定的優點。經試驗路段驗證，水泥土路床施工技術滿足路床施工質量要求，能夠確保路床施工質量，為基層施工創造良好的工作面。

2 水泥土性能要求

（1）水泥采用PC32.5緩凝型，具體水泥劑量應根據確定的土源位置、土料性質，通過試驗并結合施工條件（場拌或路拌）進行確定。分析隨水泥摻入比變化后水泥土強度、土的齡期以及天然含水率的變化規律^[2]，研究水泥天然摻入比、水泥的種類含量和水泥養護齡期長短對水泥土抗壓縮變形特性產生的直接影響。

（2）選擇適合工程要求的土壤作為原料，進行物理性質和化學性質的測試和分析，以滿足路面基底層的承載能力和穩定性要求。根據土壤的性質和工程要求，確定水泥土的配合比，包括水泥和土壤的比例?；旌戏绞娇梢允菣C械混合，也可以是人工混合。

（3）路床水泥土填料均勻，最大粒徑小于10 cm。上路床（高度0～40 cm）填料最小強度值（CBR）不小于8%，下路床（高度40～120 cm）填料最小強度值（CBR）不小于5%，且CBR檢測試驗數據應符合國家標準現行規范《公路土工試驗規程》（JTG E40）的規定。

（4）路基摻水泥處理后抗壓強度不小于0.4 MPa，分層填筑壓實厚度不大于20 cm。對改良土進行試驗并形成報告（詳見表1）經試驗段驗證，水泥土最大干密度為1.751 g/cm³，無側限抗壓強度為0.5 MPa，最佳含水率為15%。

3 施工過程控制

（1）研究水泥土的施工工藝，包括原材料的加工處理、配合比的確定、施工方法和工藝流程等，以確保施工質量和工期的控制。

（2）研究水泥土施工所需的設備和工具，包括土方機械、混凝土攪拌站、平地機等，以提高施工效率和質量。

（3）研究水泥土施工中的質量控制方法和標準，包括原材料的質量檢驗、施工過程的監測和檢驗，以確保施工質量符合規范要求。

（4）路床水泥土施工采用路拌法的施工技術方式，施工基本工藝流程簡述如下：下料承裝層準備料→測量放樣料→布料→拌和混合料→整型料→碾壓料→驗收料→養生。

3.1 下承層準備

水泥土要求施工驗收前需對混凝土路基表面進行一次復檢，路基表面土質應致密堅實、坑洞修補完善，高程坡度及混凝土路拱必須符合國家有關設計規范及規范要求；下承層整平后，灑水濕潤，準備水泥土施工；做好下承層處理及測量放樣等準備工作，為后續水泥土攤鋪、碾壓創造有利條件；作業人員應掌握水泥土施工的技術要點，以確保質量達標^[3]。

3.2 施工放樣

水泥土填筑前，采用GPS測量恢復中樁、放出邊樁，利用導線點每樁段每10 m范圍內設一樁，并可以同時分別在兩側或兩側路肩邊緣外設指示樁，橫斷面及兩側的每一段測幅線均同時設有至少三個高程控制點，逐樁斷面依次分別進行相應高程水平位移的測量，算出各中樁段斷面水平上的所需攤筑鋪填土的平均厚度；根據施工道路情況下的實測地面高程、寬度系數及實際試驗中的實測最大干壓密度的系數等計算方法，求取出實際鋪設的該工程路段內的鋪設所需水泥土的平均鋪設數量；最后應根據工程現場實際運料車輛數目及需運輸車輛的裝載材料噸位大小，來精確計算每一輛運輸車堆放料點距離，保證路基橫坡度應完全可以滿足現場施工路面設計精度所達要求，保證最終能完全準確計算得出一個完全、正確、合理的路基松鋪系數。

3.3 分層填料

3.3.1 攤鋪土料

水泥土填筑應重點考慮如何采用水平法進行分層的夯實及填筑，填筑地面時分層進行夯實及控制路面的填土標高，分層壓實厚度不大于20 cm，采用平地機對路床水泥土進行整平，力求將道路表面做到基本均勻平整，并盡可能形成一個滿足設計規定的路拱。地面測量及控制專業人員每天要連續跟蹤路面進行實地測量，控制厚度誤差為±0.5 cm，拌和物料時需要隨時取樣檢查含水量，如實際含水量范圍變化明顯過小，用噴管式灑水車先進行灑水處理后逐步補充其最佳實際含水量，使最佳實際的含水量變化略大于最佳含水量1%～3%左右后，拌和機可跟上灑水車后進行拌和作業。

3.3.2 水泥擺放及攤鋪

根據項目公司下發的設計單位《關于明確路床采用水泥土相關設計指標的函的回復》水泥劑量為3%，水泥用量計算式位：面積×厚度×最大干密度×3%。例如：采用5.3 m×5.3 m方格，撒格線使用完一次后，人工應將袋裝水泥或根據實際水泥用量對計算量水泥重量進行均勻分配，然后再用“扣掀法”將剩余水泥重量均勻地分散灑布在撒格線內。

3.4 路拌混合料

灑布水泥土工程在完成土石方施工準備后，即需采用路拌機進行二次預拌和的試驗研究（詳見圖1），拌和機往返2遍/次以上，拌和機的攪拌深度要求均需達到均勻穩定的土層底，拌和試驗作業流程中安設有專人全程負責跟蹤和操作的拌和機，隨時負責跟蹤與檢查每次混凝土拌和機深度參數，以便作出更及時地有效控制調整，避免一次混凝土拌和機的底部有可能同時出現填素土夾層。加強拌和土上下層物料顆粒層之間物料的顆粒相互結合，拌和土的拌和遍數也需在確保混合料粒度達到均勻一致和均勻一致后拌勻為止最宜。

3.5 整形

經路拌，水泥及穩定表土混合料等均應滿足測量精度要求測量合格完成后，測量人員恢復基準高程控制點，釘上竹片樁。平地機則立即自動開始整型，必要時，再重新返回原地平地刮土一遍。對局部不平整之處，將對其進行表面剝離5 cm耙松、補料，再次進行整型、碾壓。每次實施路基整平工程進行中測量現場作業指導人員一定要能及時做到對施工道路上每個道路縱向斷面都做逐個地實地丈量檢測，確定施工道路斷面高程偏差分布是否達到均勻與準確。

3.6 混合料碾壓

整型施工階段完成后，混合料含量應大于表面的最佳含水量并在1%～3%含水率范圍時，進行表面適當碾壓，如已發現表面水分濕度嚴重或不足，應當進行立即和適量時間予以灑水，確保表面含水量已達到或者滿足設計施工質量要求標準；碾壓作業要遵循先慢后快、先靜后振、先邊后中、先下部密實后上部密實的原則，要始終做到并嚴格保證控制運行好的各類壓路機組最高實際的碾壓和運行速度^[4]。

（1）初壓時采用振動壓路機重疊1輪/重疊2輪后以每秒2.5 km/h的振動速度重復振壓2遍。

（2）復壓采用18～21 t振輪壓路機1/3輪以2 km/h的速度碾壓2遍。

（3）終壓時用高頻振動壓路機以每分鐘2.5 km/h振動終壓路面1～2遍，達到碎石表面的密實平整。

3.7 接縫處理及養生

水泥土壩在實際施工與養護維修過程中一定要做到盡量避免出現縱向接縫，在做好第一段混凝土水泥的拌和及施工澆筑后，留余有5～8 m左右間隙處不做拌和或進行水泥碾壓，第二段的混凝土施工或澆筑完成時，前段水泥部分留下未完全承壓好的水泥土部分則可考慮與第二段新水泥土結合一起進行碾壓。水泥穩定土在碾壓養護作業處理完畢，養護合格后，及時對地面進行灑水作業并重新覆蓋土工布料進行灑水養生，且應持續作業不少于連續7 d，養生和作業養護期間現場禁止一切封閉交通。

4 經濟環保效益分析

4.1 經濟效益

該項目路床采用水泥土代替石灰土施工技術，施工簡單化、效率高、速度快，提高質量，縮短工期。經現場實際應用和推廣，水泥土路床施工段累計應用約15 km，預計節約投資265萬元，工期預計節省2個月，取得了較好的經濟效益。

4.2 社會效益

該項目部分路段路床采用水泥土施工技術，推動了水泥土在魯西南沖積平原高等級公路路基上的應用和發展，且當地水泥工業發達，采用水泥代替石灰作為摻和料，拉動沿線經濟工業的全面發展，為當地提供更多高質量的有效就業崗位。

5 施工控制重點

（1）現場必須嚴格確保每個路拌機上的水泥拌和層深度都能完全達到侵入下層寬度的1～2 cm，并務必保持拌和厚度均勻，指定相應部門派專人每日必須對一次跟拌機進行質量檢查，發現機器存在灑漏和跟拌等意外情況時，須立即停止并重新再次開機才能進行二次水泥拌和。

（2）施工單位嚴格依法執行技術合同規范內容和技術報驗確認程序，做到“凡前道工序均未經技術檢查合格認可，后半道工序即不可施工”。施工生產過程監控中，成立一個專職獨立的現場質檢監察機構，嚴格依法按各項施工作業質量和檢查驗收安全標準，逐項進行監督自檢。

（3）試驗于項目開工至實施階段前，應嚴格按已報總監理工程師會審定和批準的程序，對工程預先制定計劃中可用于保證完成該段試驗工程任務時的試驗所用的材料、配合比、松鋪系數、最佳土含水量、穩定土拌和機、壓實設備等各項設備及配置條件和按各項試驗施工所用機械工藝要求長度進行全面的試驗，取得完全滿足試驗設計及規范要求的全部各種技術試驗檢測成果數據，以提供正確的指導推廣進行大面積施工。

6 水泥土具有的優勢和劣勢

（1）水泥土經過固化反應后具備較高的強度和穩定性，能夠承受較大的荷載和變形。

（2）水泥土具有較好的抗水性和耐久性，能夠在潮濕條件下保持穩定性。

（3）水泥土在施工過程中具備一定的可塑性，能夠適應復雜地質條件。同時，水泥土也具備適當的透水性，能夠排除路面下的積水。

（4）然而水泥土也存在一些局限性，如制作過程相對復雜、原材料成本較高和對環境的影響等。因此，在實際應用中，需要根據具體工程要求和經濟性考慮，選擇適合的土工材料。

7 結語

通過對水泥土路床施工技術及效果研究，采用水泥土能夠加快路床施工速度，可以提高道路基底層材料的施工承載負荷能力穩定性和尺寸穩定性，延長施工道路使用壽命，減少路面病害和維修成本，提高道路的運行安全性和舒適性。節省項目投資，經濟效益明顯。結合魯西南地區粉土特性，通過水泥摻量優化、路拌機拌和控制、平地機刮平技術、壓路機碾壓成型以及覆蓋養生技術，能夠提高路床強度、改善路面結構的運行環境，確保路面的使用壽命，在類似工程中具有推廣價值。

參考文獻

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[3]袁長清. 路床水泥土施工技術要點分析[J]. 交通世界， 2023（3）： 137-139.

[4]大粒徑透水性瀝青混合料應用技術規程： DB37/T1161—2009[S]. 濟南：山東省質量技術監督局， 2009.

收稿日期：2023-08-05

作者簡介：石飛（1987—），男，本科，工程師，研究方向：公路工程。