膨脹土填芯路基施工技術(shù)分析

余順河

摘? 要：膨脹土具有一定的特性，其脹縮性、塑性和黏性較強(qiáng)，在公路路基施工中，應(yīng)該重視膨脹土填芯施工技術(shù)，結(jié)合工程的實(shí)際情況，對(duì)沉降量變化情況進(jìn)行分析，最終提升路基的穩(wěn)定性和堅(jiān)固性。基于此，該文對(duì)膨脹土填芯路基施工技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)分析，希望能夠提升技術(shù)的可行性，最終延長(zhǎng)道路的使用壽命。

關(guān)鍵詞：公路;膨脹土;路基工程;施工工藝;沉降觀測(cè)分析

中圖分類號(hào)：U416? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

膨脹土在我國(guó)分布范圍較為廣泛，一般比較堅(jiān)硬，存在明顯光滑的裂縫，在自然條件下，會(huì)產(chǎn)生張開(kāi)與閉合現(xiàn)象，反復(fù)脹縮性較強(qiáng)。在這種情況下，裂縫極易出現(xiàn)在土體上，土體整體性遭到嚴(yán)重破壞，繼而出現(xiàn)松散、垮塌等病害。因此，在實(shí)際施工中，必須全面處治膨脹土，使用膨脹土填芯路基施工技術(shù)是十分必要的，使工程質(zhì)量得到有效保證。

1 水泥的改良膨脹土作用機(jī)理

膨脹土自身具有一定的特性，加入一定的混合料進(jìn)行改良，能夠增強(qiáng)其耐久性和穩(wěn)定性，在施工中發(fā)揮出最佳作用。與水泥形成物化作用后，膨脹土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)逐漸改變，膨脹土的特性也會(huì)出現(xiàn)差異，脹縮性、強(qiáng)度、穩(wěn)定度等，都會(huì)發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變，符合施工的標(biāo)準(zhǔn)。水泥對(duì)膨脹土的影響主要表現(xiàn)在3個(gè)方面。1）團(tuán)粒作用。水泥水化反應(yīng)后，會(huì)產(chǎn)生膠凝產(chǎn)物，與土顆粒進(jìn)行粘結(jié)，提升土體的穩(wěn)定性和耐水性。2）離子交換作用。水泥與膨脹土作用的過(guò)程中，內(nèi)部離子會(huì)產(chǎn)生交換作用，改變膨脹土顆粒和水分子的作用力。3）凝硬反應(yīng)與碳酸反應(yīng)。CaCO3與Ca（OH）2和空氣內(nèi)的CO2產(chǎn)生反應(yīng)，提升膨脹土的強(qiáng)度，滿足施工需求[1]。

2 工程概況

某公路工程長(zhǎng)度為24 km，136萬(wàn)m?為路基總土方量，勘查地質(zhì)之后發(fā)現(xiàn)，大量膨脹土分布在本路段，由于一些因素的影響，路基和邊坡會(huì)出現(xiàn)變形現(xiàn)象，不利于車輛的正常通行。其中，路基主要填料為弱膨脹土和中等膨脹土，根據(jù)路段的實(shí)際情況，施工方案決定使用膨脹土填芯，封閉處理使用灰土材料，主要部位是路基的底部、邊側(cè)及頂部，希望能夠增強(qiáng)其堅(jiān)固性。

3 施工前期各項(xiàng)準(zhǔn)備

3.1 施工方案

根據(jù)該工程的實(shí)際情況，確定路基施工方案，主要有2種。1）方案一。控制路基頂部路床，封層處理路基底部，使用7%石灰改善土，40 cm為厚度參數(shù)，保證性能達(dá)標(biāo)。另外，應(yīng)對(duì)兩側(cè)路基進(jìn)行處理，厚度為250 cm，提高其完整性。2）方案二。對(duì)路基膨脹土進(jìn)行挖除，換填新土，將砂土、碎石土、黏性土等填入，滿足含水量與爆破石渣的需求。經(jīng)過(guò)對(duì)比，方案二工程量較大，無(wú)法二次利用開(kāi)挖土料，并且填料難以獲得，施工經(jīng)濟(jì)性與可行性較差。方案一受膨脹土的負(fù)面影響小，能夠以較低的施工成本實(shí)現(xiàn)理想的施工效果，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

3.2 膨脹土填芯路基參數(shù)

選取試驗(yàn)段，較小的石灰產(chǎn)量造成了較大的環(huán)境污染，因此，填筑包邊區(qū)域，決定使用水泥改性膨脹土。其中，24 cm為路堤上封層的厚度，改性膨脹土使用3%的水泥劑量;25 cm為下封層厚度，改性膨脹土采用4%的水泥劑量;3.5 m為水泥改良土包邊厚度[2]，填筑中間部位，采用素膨脹土。

3.3 施工前準(zhǔn)備

嚴(yán)格控制含水量及土塊徑，弱膨脹土的含水率偏差應(yīng)小于2%，進(jìn)行。結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，可以在混合料中摻加一定量的水泥，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，確定摻加量，保證改性后的膨脹土強(qiáng)度達(dá)標(biāo)，符合施工需求[3]。摻灰土石灰材料等級(jí)應(yīng)在三級(jí)以上，應(yīng)先進(jìn)行消解，保證填筑工作的順利進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，消解時(shí)，石灰材料與水的比例為2∶1，使其完全消解，保證消解質(zhì)量，然后控制其濕度，不能過(guò)干或者過(guò)濕，以免出現(xiàn)塵土或者結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象。使用消石灰之前，應(yīng)干燥保存，時(shí)間最長(zhǎng)為15 d，及時(shí)檢驗(yàn)防止其變質(zhì)。準(zhǔn)備相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，包括裝載機(jī)、推土機(jī)、平地機(jī)、壓路機(jī)、自卸汽車、路拌機(jī)、挖掘機(jī)和灑水車等，根據(jù)具體工程量確定數(shù)量，對(duì)其性能進(jìn)行檢驗(yàn)，保證在施工中能夠順利運(yùn)行。

3.4 基地處治

對(duì)于該工程來(lái)說(shuō)，應(yīng)先設(shè)置排水溝和截水溝，起到排水與防滲作用，80 cm為防滲排水設(shè)施的長(zhǎng)度與寬度，為膨脹土路基施工奠定基礎(chǔ)。如果地面橫坡在1∶5以上，需要對(duì)垃圾雜物等進(jìn)行清除，不存在腐蝕土等，挖出原地表，寬度在2 m以上的時(shí)候，保持臺(tái)階的高度大于0.2 m，設(shè)置3%左右的內(nèi)傾斜坡，在臺(tái)階頂面起到防護(hù)作用。清理完地面后，使用準(zhǔn)備好的壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，為了保護(hù)土體的原有內(nèi)部結(jié)構(gòu)，應(yīng)采取靜壓方式，嚴(yán)禁使用振動(dòng)式碾壓，次數(shù)為2～3遍，如果“彈簧”現(xiàn)象出現(xiàn)在碾壓過(guò)程中，應(yīng)選取相應(yīng)的路段，翻挖路基后摻入合適數(shù)量的石灰，然后進(jìn)行換填，由監(jiān)理工程師進(jìn)行驗(yàn)收，為后期填筑奠定基礎(chǔ)。

3.5 底部封層施工

對(duì)于該公路工程來(lái)講，層處理使用7%石灰改性土在路基底部，40 cm為常態(tài)下的處理厚度，不得小于這個(gè)數(shù)值。實(shí)際封層時(shí)候，可以采取上下分層的方式，控制每層為20 cm的厚度，應(yīng)該嚴(yán)格控制分層厚度，25 cm～28 cm為松鋪厚度的額定范圍。

4 膨脹土填芯路基施工流程

4.1 布土施工

如果是素土，攤鋪部位在全斷面，最佳含水率為1%～2%，保證其達(dá)標(biāo)。然后破碎土團(tuán)，一般選擇使用鏵犁和旋耕機(jī)，一般進(jìn)行2次或者3次即可。對(duì)于土料的攤鋪，應(yīng)安排專業(yè)人員，定點(diǎn)定時(shí)施工，確定碾壓機(jī)具和攤鋪層厚度，然后進(jìn)行卸料施工，確定卸土間距，將布土密度控制在最佳。對(duì)路基進(jìn)行填筑的時(shí)候，應(yīng)選擇低洼部分作為起始點(diǎn)，順序?yàn)閺南碌缴?，填筑路基時(shí)應(yīng)由低洼路段開(kāi)始施工，按照由下到上一層一層平行攤鋪施工。合理控制攤鋪厚度，一般為20 cm，嚴(yán)格控制攤鋪工作量，保證布土施工的精準(zhǔn)性。選擇合適型號(hào)的自卸車，對(duì)其裝土量進(jìn)行了解，計(jì)算出車輛的攤鋪面積，劃分出放歌，每車材料卸為一格。布土應(yīng)在全幅斷面進(jìn)行，每層的碾壓次數(shù)相等，結(jié)合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，確定出層高、層厚與層數(shù)等指標(biāo)。

4.2 路拌施工

經(jīng)過(guò)初平施工，路基平整度滿足施工標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行推平施工，采取人工方式修整包邊寬度。通常情況下，對(duì)于包邊位置，應(yīng)進(jìn)行布灰作業(yè)，根據(jù)實(shí)際施工情況，準(zhǔn)確計(jì)算出每平方米的水泥土用量。畫(huà)出相應(yīng)格子，可以使用石灰粉，在格子內(nèi)布設(shè)指定量水泥，檢測(cè)其性能。均勻攤鋪水泥，對(duì)表面3.5 m以下位置，對(duì)水泥改性土垂直坡面厚度進(jìn)行控制，嚴(yán)禁留白現(xiàn)象出現(xiàn)在表面。選取路拌機(jī)和旋耕機(jī)進(jìn)行灰土拌和施工，以下承層深度為基準(zhǔn)，在其下5 cm左右的位置，進(jìn)行拌和深度的控制，1～2遍之后，對(duì)其含水量進(jìn)行檢驗(yàn)，如果未能達(dá)標(biāo)，可以灑布適量水分。如果填芯素土土團(tuán)粒徑較大，可以使用機(jī)械，拌和1遍素土部分，破碎土團(tuán)，在路基向下5 cm部分，粒徑擁有大于90%的土團(tuán)。

4.3 精平

均勻拌和改良土后，選擇平地機(jī)，精平填料表面，使路拱逐步形成。安排專人，及時(shí)跟進(jìn)平地機(jī)，消除粗集料帶和集料窩，并進(jìn)行翻挖重鋪。在整個(gè)過(guò)程中，按照先兩側(cè)后中間的順序進(jìn)行，嚴(yán)格控制高程和厚度，整形封頂層時(shí)，使用壓路機(jī)進(jìn)行1～2遍的靜壓，使用混合料，找補(bǔ)整平并對(duì)路段局部低洼位置，保證再次整形施工的有效性。

4.4 碾壓施工

在碾壓前，應(yīng)先檢測(cè)拌和后的水泥土，可以現(xiàn)場(chǎng)取樣。選擇EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)液為試劑，在此基礎(chǔ)上，確定水泥劑量，測(cè)量改性土含水量，一般在-2%～+3%，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，進(jìn)行晾曬和灑水。在碾壓過(guò)程中，機(jī)械選擇為振動(dòng)壓路機(jī)，根據(jù)檢測(cè)的結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，確定碾壓遍數(shù)。可以先碾壓2遍，然后振動(dòng)碾壓，保證其壓實(shí)度達(dá)標(biāo)。對(duì)于每層的包邊土和填芯土，按照相同次數(shù)的進(jìn)行碾壓，之后根據(jù)地基情況，再次碾壓5～7遍。

4.5 注意事項(xiàng)

包邊的時(shí)候，必須使用性能達(dá)標(biāo)的灰土，通常情況下，2.5 m為兩側(cè)包邊最佳厚度，與施工規(guī)范相互結(jié)合，使厚度達(dá)到施工要求，保證施工的順利進(jìn)行。同時(shí)鋪筑填芯與包邊，處理填料顆?？墒褂寐钒铏C(jī)，進(jìn)行1～2次的輕壓，將石灰灑布在上面，使用合適力度進(jìn)行均勻拌和。

盡量選擇晴天施工，降雨天氣應(yīng)停止施工，避免出現(xiàn)不必要的病害現(xiàn)象。應(yīng)采取相應(yīng)的防滲排水措施，避免現(xiàn)場(chǎng)路基內(nèi)出現(xiàn)積水，提高施工的效率，對(duì)填料含水量變化情況進(jìn)行合理控制。一方面可以使用科學(xué)完善的排水系統(tǒng)和設(shè)施，另一方面可以加快土體施工進(jìn)度，快速進(jìn)行攤鋪和碾壓，避免含水量的急劇增加，保持施工填料達(dá)到最佳的含水量狀態(tài)。

在施工過(guò)程中，為了減少裂縫等病害現(xiàn)象，應(yīng)合理安排施工時(shí)間，有效銜接不同工序，合理配合，增強(qiáng)前后環(huán)節(jié)的連續(xù)性，避免出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，有效加快施工進(jìn)度，避免因不必要的擱置造成工期延誤的現(xiàn)象。如果遇上雨季，可以按照從兩邊到中間的順序預(yù)壓路基，控制碾壓的力度，不能過(guò)大也不能過(guò)小，避免導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生?？梢赃m當(dāng)增加填筑寬度，保障路基的完整性，增強(qiáng)路基的整體性能。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在公路工程中，路基施工具有重要地位，對(duì)于該文的路段選擇膨脹土填芯路基施工方案，可行性和經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，能夠提升路基的壓實(shí)度、平整度和整體強(qiáng)度，效果非常明顯。在實(shí)際施工過(guò)程的時(shí)候，需要嚴(yán)格控制填料含水量，按照施工方案，做好每個(gè)環(huán)節(jié)的施工，同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工管理，降低自然干擾，提高施工人員的技術(shù)，增強(qiáng)施工的合理性，有效提升路基施工質(zhì)量，滿足現(xiàn)代公路交通的需求。

參考文獻(xiàn)

[1]王青.膨脹土填芯路基施工技術(shù)研究[J].科技與企業(yè)，2015，10（7）：145-146.

[2]曹恒.NCS固化劑改善膨脹土填筑路基施工技術(shù)[J].焦作工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，10（3）：232-234.

[3]代學(xué)靈，趙輝.NCS固化劑改善膨脹土填筑路基施工技術(shù)[J].徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，10（6）：41-43.