公路路基膨脹土改良方法及施工質(zhì)量控制措施

張俊雅

(許昌華通路橋監(jiān)理檢測有限公司，河南 許昌 461000)

1 膨脹土的特性

膨脹土是一類由伊利石、蒙脫石等親水性礦物組成的硬塑性黏土，對環(huán)境濕度變化敏感。膨脹土體積改變和含水率息息相關(guān)。含水率越大，土的體積越膨脹，強度下降速度越快。一般可認為膨脹土具有脹縮性、超固結(jié)性、多裂隙性等特性。具體如表1所示。

表1 膨脹土的特性

2 工程概況

某公路工程沿線存在斷續(xù)，分布著厚度不一的膨脹土，多為弱、中等膨脹性。按照現(xiàn)行規(guī)范要求，路基填筑不得直接采用膨脹土，若棄之不用，需要大量借土，甚至?xí)斐少Y源浪費和環(huán)境污染問題?；诮?jīng)濟性原則，決定采取生石灰改良膨脹土的包邊法進行處理。

3 路基包邊處理方案的確定

選取生石灰(6%)對路基頂封層、底封層與兩側(cè)包邊進行膨脹土改良填筑。由于本工程路基填筑高度在10 m以內(nèi)，按照現(xiàn)行規(guī)定，遵循“放緩坡率、加寬平臺、加固坡腳”的原則，根據(jù)填筑高度劃分邊坡坡率范圍，填筑高度在6 m以內(nèi)時，可選擇1：1.25～1：1.5坡率；填筑高度在6～10 m，選擇1：1.5～1：1.75坡率，并設(shè)平臺，2 m寬。結(jié)合工程實際，采取3種不同的路基包邊處理方案。

3.1 低路堤膨脹土路堤包邊方案

按照現(xiàn)行規(guī)定，填筑高度在6 m以下時，可認定為低路堤。根據(jù)上述分析，低路堤膨脹土路堤包邊可采取1：1.25～1：1.5坡率，4 m為包邊厚度。采用40 cm為頂、底封層厚度，為保證路堤排水通暢，還需設(shè)置護坡道、邊溝等設(shè)施。

3.2 高路堤膨脹土路堤包邊方案

高路堤是指填筑高度在6～10 m，按照上述要求，可采用1：1.5～1：1.75坡率，根據(jù)工程實際情況，本文采用1：1.75作為路堤邊坡坡率，并設(shè)平臺。4 m為包邊厚度，同樣以40 cm為頂、底封層厚度，設(shè)護坡道、邊溝等。

3.3 膨脹土地基處理方案

防排水結(jié)構(gòu)須設(shè)于地基和路基之間，通過這種結(jié)構(gòu)可阻斷雨水下滲，最終實現(xiàn)地基土濕度與變形平衡。通常情況下，當(dāng)弱、中膨脹土改良后便可用于路堤填筑，為保證路堤穩(wěn)固，一般還會采取措施加固邊坡。在本工程膨脹土地基處治中，主要做好填方、挖方膨脹土地基處理。

4 公路路基膨脹土改良施工工藝

4.1 現(xiàn)場鋪土

1)放樣掛線。按照地面實際高程和設(shè)計要求，放出中樁、邊樁，并將層厚標記到邊樁上，通過尼龍繩進行連接，以此進行填筑寬度、厚度控制。此外，還可以7 m×8 m在路基層用石灰畫格，為填料攤鋪提供方便。

2)運輸填料。運輸時，選取挖掘機進行挖裝土，自卸汽車運輸。按7 m×8 m畫格標準確定每一個填筑層，30 cm為松鋪厚度，1.13為松鋪系數(shù)。經(jīng)計算，15 m3為每個灰格的松土方數(shù)量，即1個自卸汽車的裝載量。在施工過程中，可按照自卸汽車的具體運輸方量進行適當(dāng)調(diào)整。

3)攤鋪填料。按照掛線在攤鋪時做好填料厚度、寬度控制，通過推土機粗平，保證松鋪厚度不超過30 cm。

4)顆粒破碎。完成上述施工后，若仍存有大土塊，須采用履帶進行初步碾壓、破碎，保證土塊粒徑小于設(shè)計要求。

5)含水率檢測。含水率檢測是檢驗膨脹土含水量的重要途徑。根據(jù)現(xiàn)行標準，20%～25%為填料初始含水量，本文以酒精法為準進行測定，可獲取土樣初始含水率為22.5%，可滿足要求。

4.2 現(xiàn)場鋪灰

按照5 m×5 m畫格，將石灰鋪設(shè)到攤鋪平整的土體填料上。30 cm為松鋪厚度，0.45 m3為每個灰格的鋪灰量。隨后通過推土機等進行整平。與此同時，針對大塊生石灰料可采用履帶進行碾壓、破碎，保證灰料粒徑在設(shè)計要求范圍內(nèi)。

4.3 路拌悶灰

綜合考慮工程實際情況，采取二次路拌法進行路拌悶灰處理。具體流程如表2所示。待完成路拌悶灰之后，同樣可采用酒精法對改良土的含水率進行快速檢測，保證含水率控制在17%～21%之間，所得結(jié)果為19%，可滿足要求。

表2 路拌悶灰流程

4.4 碾壓平整

碾壓流程為：粗整平—靜碾壓—精平—振動碾壓，具體如下。

1)粗整平。初始碾壓多采用推土機進行粗整平，隨后采用平地機進行修正，并設(shè)路拱，為2%～4%。

2)靜碾壓。本工程靜碾壓時，采取光輪壓路機，碾壓遍數(shù)為1～2遍。

3)精平。待完成上述碾壓作業(yè)后，可通過平地機進行精平。

4)振動碾壓。按照“兩側(cè)—中間、慢—快、靜—振”原則進行碾壓施工，振動碾壓遍數(shù)為3～5遍，最后做光面碾壓。

4.5 包邊層施工

包邊層施工，先攤鋪改良后的膨脹土，隨后采用推土機、平地機、路拌機進行破碎碾壓、粗平、路拌施工。若土塊粒徑在37.5 mm以上，可適當(dāng)增加路拌次數(shù)，保證粒徑滿足設(shè)計要求。若土塊粒徑在37.5 mm以內(nèi)，須將適量生石灰鋪筑到兩側(cè)包邊部分，并通過路拌機進行均勻拌和，最后碾壓處理。

5 公路路基膨脹土改良質(zhì)量控制措施

5.1 填筑土體含水率控制

根據(jù)試驗分析可知，路拌遍數(shù)、布點數(shù)量、布點深度等均會影響改良土體的含水率變化。因此，為合理控制填筑土體含水率，須保證路拌遍數(shù)滿足要求。本工程最佳含水率在19%左右，當(dāng)路拌遍數(shù)控制在4～7遍時，含水率可滿足要求。通過酒精試驗法，當(dāng)測點超過5個，測點深度須控制在10～20 cm，測試時間小于12 h的情況下，能夠準確地反映土體的實際含水率。

5.2 改良土體摻灰量的控制

改良膨脹土的摻灰量多少對其壓實度、內(nèi)摩擦角、抗剪強度等具有重要影響。為保證改良土壓實度指標達到施工要求，必須合理控制改良土的灰劑量。本工程對石灰劑量具有較高精度要求，為滿足工程實際需求，可采用EDTA滴定法，但是，石灰改良膨脹土?xí)r，EDTA滴定法往往會產(chǎn)生灰劑量衰減效應(yīng)。為消除此類不良影響，在EDTA標準曲線繪制中，應(yīng)充分意識到改良土養(yǎng)護時間效應(yīng)的重要性，準確測量出改良土石灰的摻量，有效控制灰劑量。相比設(shè)計灰劑量，若檢測的灰劑量較小，須適當(dāng)加灰；若檢測的灰劑量較大，則可適當(dāng)增加路拌遍數(shù)。

6 結(jié)語

作為一種特殊性黏土，膨脹土具有多裂隙、易風(fēng)化、脹縮顯著等特性，若處理不當(dāng)，將嚴重影響公路工程質(zhì)量。目前，常采用物理處理法、化學(xué)改良法、換填法等處理膨脹土。石灰改良膨脹土是最理想的一種處理方法，這種方法具有良好的處治效果，且經(jīng)濟效益好，值得推廣。