膨胀土填芯路基施工技术研究

蒋 芳

(湖南省第四工程有限公司，湖南 长沙 410000)

膨胀土填芯路基施工技术研究

蒋 芳

(湖南省第四工程有限公司，湖南 长沙 410000)

膨胀土是指具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性与强度衰减性的高塑性粘土。针对公路路基施工中的膨胀土问题，以膨胀土填芯施工技术为核心，结合某公路实际情况，从施工前准备工作入手，分别阐述基底处理、封层、填筑、碾压等内容，以探究技术具体应用方法，最后通过实践验证了技术的可行性和有效性。

膨胀土；填芯路基；施工技术

1 工程概况

某公路全长为23 km，路基总土方量为135万m3。根据工程的地质勘查成果可知，本公路全段分布大量膨胀土，实践表明，在膨胀土地区建设公路工程最为普遍的问题是基床变形与边坡变形。将公路就近弱膨胀土和中等膨胀土作为路基主要填料。针对路基施工问题，经研究决定使用膨胀土填芯施工方案，路基的底部、边侧及顶部均使用灰土材料实施封闭处理。

2 施工技术分析

2.1 施工方案

路基施工方案内容为：方案一：先对路基底部实施封层处理，封层选用7%石灰改善土，封层厚度在40 cm左右。路基顶部路床与底部的封层处理方式相同，厚度也在40 cm左右，同时使用7%石灰改善土。路基两侧使用7%石灰改善土实施整体处理，处理厚度较大，在250 cm左右。方案二：挖除路基膨胀土，换填新土，如砂土、碎石土、爆破石渣与含水量满足压实需求的粘性土等。通过对两套方案的对比可知，方案二虽然可以彻底消除膨胀土影响，但工程量较大，开挖土料无法二次利用，填料全部从外引进，费用较大，经济性差。方案一既能避免膨胀土影响，确保施工质量，还能降低施工成本，经济性好。因此，本工程采用方案一进行施工。

2.2 施工前准备

掺灰土公路路基的石灰材料等级不得低于三级。在使用生石灰以前，需采取措施实施消解，以免在填筑后发生不良反应。通常而言，每吨石灰材料大约要使用500～800 kg清水进行消解，确保消解的质量。消解完成后石灰需要保持湿度，既不能过干产生尘土，也不能过湿产生结团等现象。消石灰需要保证完全消解。在对消石灰进行使用以前，需要切实做好保存和管理，普通石灰材料的最长保存时间为15 d，超过15 d或发现石灰变质后禁止使用。

2.3 基底处理

本公路主要将截水沟与排水沟作为路基的防渗排水措施。根据工程与规范的要求，防渗排水设施的长度与宽度均为80 cm。若路基表面横坡保持在1∶5之内，应对其实施相应的处理，去除表面杂草与垃圾，并进行碾压，保证压实度，以满足后续施工要求；若路基表面横坡在1∶1.25～1∶5范围内，需在表层清理的基础上将其开挖成台阶，台阶开挖要求如表1所示。基面清理完毕，同时经过驻地监理工程师检查确认合格以后，即可通过施工组织进行填筑施工。

表1 台阶开挖要求

2.4 底部封层施工

本公路路基底部使用7%石灰改性土实施封层处理，有效处理厚度一般不低于40 cm。在封层施工的过程中，可采取分层的方法，共分为两层进行施工，每一层的厚度相等，均在20 cm左右。除需对分层厚度进行控制外，还应注意松铺厚度不能超过25～28 cm范围。

2.5 填筑施工

本公路路基的填筑施工方法为水平分层法，每个填筑层在完成填筑以后都需按要求进行碾压。若原地面实际标高存在明显差异，可由最低端开始施工。施工过程中，严格控制素土与灰土的实际含水量，具体控制标准如表2所示。其中，含水量的计算公式为

含水量(重量%)=(原土重-烘干土重)/烘干土重×100%=水重/烘干土重×100%

(1)

含水量(体积%)=水分容积/土壤容积×100%=含水量(重量%)×土壤容重

(2) 表2 素土与灰土含水量控制

填筑施工流程为：

(1)全断面铺筑素土，素土未经处理时的含水量比室内试验最佳含水量高7%左右，需采取有效措施进行处理。

(2)晾晒素土2～3 h后进行翻松，翻松时间一般为1～2 h，翻松过程中对于个别土块需要进行破碎处理，以免影响铺筑。

(3)包边部位实施布灰，使用刮板等工具均匀摊开石灰，确保其表面完全均匀，并进行检查布灰效果，不能留有空白区域。

(4)灰土使用路拌机与旋耕机进行拌和，有效拌和深度不能低于下承层1 cm，拌和次数一般为1～2次。拌和时若发现灰土的含水量过低，可按要求适量添加清水。

(5)若填芯素土土体颗粒大小不满足要求，可使用路拌机对其实施拌和，以此破碎当中较大的颗粒。通常在经过拌和处理以后，素土中<5 cm粒径的颗粒总数不能小于总量90%。

(6)摊铺完成后使用压路机进行碾压，初压后使用平地机找平，如局部存在不平整问题，需由人工实施二次找平。

(7)本公路路基填筑施工采取的碾压方案为：1～2次静压+1次弱振压+1次强振压+1～3次静压(先对路基进行静压，次数为1～2次，使松散土体固结成型；然后对路基进行1次弱振压，使路基形成一定初始强度；随后对路基进行1次强振压，进一步提高路基强度；最后对路基进行静压，次数为1～3次，目的在于消除碾压轮迹、整平与达到预期压实度)。碾压施工后，需对路基土体实施抽检，若通过抽检发现问题，需在保持含水量不变的条件下增加1次静压或强振压；如果土体过干，则需向其中添加一定量的清水，然后再增加1次静压或强振压。

(8)为验证本公路工程所用膨胀土填芯路基施工方案的实效性与合理性，选取某段未经过填芯处理的路段进行比较。通过对比发现，经填芯处理的路基强度比未经过填芯处理的高20%左右，说明方案切实有效。

2.6 注意事项

(1)包边施工过程中，所用灰土必须满足规范要求，按标准厚度进行施工。两侧包边最佳厚度为2.5 m。填芯与包边可同时铺筑，再使用路拌机等处理填料颗粒，然后轻压1～2次，最后洒布石灰，拌和均匀。

(2)路基施工尽量在晴天进行，避开雨季。此外，施工现场还需做好防渗与排水，以此防止路基内积水，影响施工。

(3)施工时，应采取有效的措施控制填料含水量变化。可采用的方法除设置完善现场排水系统外，还可通过减少土体施工时间来避免其含水量的增大。

(4)为避免填料因施工作用而出现含水量快速下降的问题，应做到施工快速成型，保证施工质量的基础上，加快摊铺和碾压的速度，摊铺时所有填料实际含水量可略大于室内试验确定的最佳含水量，以确保碾压施工时填料处于最佳含水量状态。

(5)施工中应减少或避免裂缝等问题的产生，可使用的方法有：①对施工时间进行合理安排；②强化不同工序间的配合与衔接，避免出现中断；③保证施工连续性，减少搁置的时间。雨季来临前，可通过对路基实施预压来避免裂缝的产生，实践证明这一方法简单有效；路基碾压时严格按照由两侧至中央的顺序，避免路基中间出现过压现象，导致裂缝的产生。此外，在不影响路基整体性要求的情况下，可在路基的边部适当增加填筑施工宽度。

3 总 结

(1)本公路工程所用膨胀土填芯路基施工方案技术可行、经济合理，工后路基质量合格，压实度、平整度、坡度、强度等均满足规范要求，并且与未采用填芯路基施工方案的路段相比，路基强度大幅提升，可以提高20%左右。

(2)膨胀土填芯路基施工中，填料含水量应得到有效控制，确保碾压时填料含水量处于最佳状态，以保证路基压实度。

(3)除严格按照规范和技术方案进行施工外，还应加强施工管理，减少或消除由人为因素造成的问题，为路基施工提供良好质量保障。

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[2] 曹恒. NCS固化剂改善膨胀土填筑路基施工技术[J]. 焦作工学院学报(自然科学版),2015,10(3):232-234.

[3] 代学灵,赵辉. NCS固化剂改善膨胀土填筑路基施工技术[J]. 徐州工程学院学报,2015,10(6):41-43.

U416.1

B

1008-3383(2017)09-0020-02

2017-04-28

蒋芳(1985-)，女，长沙人，工程师，主要从事公路桥梁建设工作。