路床填料改良及施工工艺试验研究

葛凌波

摘要：路基是高速公路的基础，路基的质量对整个高速公路工程的质量有着直接的影响。路床位于路基与路面之间，在整个高速公路结构中起承上启下的关键性作用，同时也是柔性基础向刚性基础或半刚性基础的过渡层。因此，路床的施工质量至关重要，施工技术难度也相对较大。本文结合巴基斯坦白沙瓦至卡拉奇高速公路苏库尔至木尔坦段高速公路工程从路床材料选型、施工工艺确定以及施工过程质量控制着重研究路床施工的填料及工艺控制要点。

關键词：路床;材料改良;施工工艺

巴基斯坦白沙瓦至卡拉奇高速公路苏库尔至木尔坦段高速公路工程地处印度河下游冲积平原地区，该地区主要以粉砂土、粉质粘土为主，路基路面材料匮乏。根据设计技术要求和合同技术条款的要求，路床填料和施工需满足的技术指标如下表1。

根据本工程的设计要求，现场现有的材料均无法满足路床填料的技术指标要求，因此需要从试验和技术角度对材料进行改良。试验按照水泥掺拌土、砂掺拌土及天然砂砾石掺拌土三种改良方案分别从材料改良后的特性、施工工艺、施工效果、施工时效以及经济成本等方面来对比分析，最终选择最优的改良方案。

1 材料选择

合同技术条款规定用于路基的材料应当包括来自取土坑、道路开挖或结构开挖所取得的合适材料。只有道路开挖或结构开挖出的材料不合适或者不足时，才能使用借土。应使用AASHTO M-145中规定的AASHTO A-1、A-2、A-3、A-4或A-5级土壤，或者工程师批准的其它材料。按照AASHTO T 193当中的确定标准，材料的CBR值至少应当为百分之十（10%）。CBR值应当取自对应各个层次压实度的密度。用于路基填筑的材料膨胀值不应该超过百分之零点五（0.5%），压实层的密度应根据AASHTO T-191或其他经批准的方法来现场确定。

改良路基是指适用于路堤的材料按照恰当的比例与更好质量的材料相混合，以提高路基的强度或性能。混合材料应为AASHTO M 145中的A-1（a）、A-1（b）、A-2-4或A-3类的土壤，PI值不大于6。在混料被压实到按照AASHTO T 180-D中所规定方法所确定的最大干密度的百分之九十五（95%）时，其试验室浸水CBR（96小时）值不低于20%。施工开始前，将要用于改良路基的各种材料的比例应按照试验室试验进行确定。试验室确定每一种要混合的材料的比例，然后确定配备好的混料的级配以及容许偏差，以获得改良路基要求的PI值及CBR值。

由于工程地处印度河冲积平原地区，临近印度河;印度河河滩上有大量的砂料，可作为路床的改良材料。根据试验检测结果可知，现场现有的填料大部分为A-4类粉砂土，同时也有大量A-6类粉质粘土。同时水泥、砂砾石也是改良路基非常好的材料。

2 改良方案选择

2.1水泥掺拌土改良试验

采用掺拌水泥改良方案时，原土宜选用塑性指数偏小，结块少，易掺拌的土料。掺拌方式可以采用水泥稳定土拌和站，也可以采用路拌法，但高速公路工程为了保证拌和均匀性，最好采用集中厂拌。水泥掺量选用2%，2.5%，3%三组不同掺量进行室内试验，检测掺拌料的筛分、塑性指数、最大干密度、最优含水率、膨胀量、CBR等指标，试验结果如下表2：

同时在施工现场开展试验段，收集压实工艺的主要参数包括机械组合、压实机械规格、松铺厚度、碾压遍数、碾压速度、最佳含水率以及碾压时含水率的允许偏差。碾压完成后现场检测压实度和弯沉值，以及达到设计弯沉值所需要的时间。根据收集的试验数据绘制碾压遍数与压实度和弯沉值与时间的关系。

水泥掺拌土能很好的改良土壤原有特性，使其满足路床填料要求。根据试验结果分析，水泥掺拌土在不同比例在碾压遍数一定的情况下，压实度能满足要求，不同比例的填料弯沉值合格的时间也不同，弯沉值也会随时间推移而降低。因巴基斯坦气温高，水泥掺拌土填料水分流失快，板结性好，表面易产生裂缝，对道路后期危害非常大，且碾压遍数较多，等待弯沉合格工期较长。出于成本控制、质量控制、工程工期进度控制综合考虑，水泥掺拌土不适用于此项目。

2.2 砂掺拌土改良试验

采用掺拌砂改良方案时，原土宜选用塑性指数偏高，粘聚性强的土料。粘土本身存在CBR较低，干缩后宜产生裂缝等缺点，不宜作为高速公路的填料;但是粘土通过一定的比例与砂料掺拌后，能有效的降低掺拌料的塑性指数，提高掺拌料的CBR值，且能获得较好的弯沉值。粘土掺拌前应先将粘土土块经过碾碎处理，掺拌方式可以采用厂拌法，也可以采用路拌法，但高速公路工程为了保证拌和均匀性，最好采用集中厂拌。砂掺量选用25%，35%，45%三组不同掺量进行室内试验，检测掺拌料的筛分、塑性指数、最大干密度、最优含水率、膨胀量、CBR等指标，试验结果如下表6：

同时在施工现场开展试验段，收集压实工艺的主要参数包括机械组合、压实机械规格、松铺厚度、碾压遍数、碾压速度、最佳含水率以及碾压时含水率的允许偏差。碾压完成后现场检测压实度和弯沉值，以及达到设计弯沉值所需要的时间。根据收集的试验数据绘制碾压遍数与压实度和弯沉值与时间的关系

砂掺拌土能很好的改良土壤原有特性，使其满足路床填料要求。根据试验结果分析，砂掺拌土在不同比例在碾压遍数一定的情况下，压实度能满足要求，不同比例的填料弯沉值合格的时间也不同，弯沉值也会随时间推移而降低。因本工程地处巴基斯坦高温地带，砂掺拌土填料水分流失快，板结性较好，弯沉值增长较快。出于成本控制、质量控制、工程工期进度控制综合考虑，砂掺拌土有利于本项目。

2.3 砂砾石掺拌土改良试验

采用掺拌砂砾石改良方案时，原土宜选用塑性指数偏小，结块少，易掺拌的土料。掺拌方式可以采用厂拌法，也可以采用路拌法，但高速公路工程为了保证拌和均匀性，最好采用集中厂拌。砂砾石掺量选用30%，40%，50%三组不同掺量进行室内试验，检测掺拌料的筛分、塑性指数、最大干密度、最优含水率、膨胀量、CBR等指标，试验结果如下表3：

同时在施工现场开展试验段，收集压实工艺的主要参数包括机械组合、压实机械规格、松铺厚度、碾压遍数、碾压速度、最佳含水率以及碾压时含水率的允许偏差。碾压完成后现场检测压实度和弯沉值，以及达到设计弯沉值所需要的时间。根据收集的试验数据绘制碾压遍数与压实度和弯沉值与时间的关系。

砂砾石掺拌土能很好的改良土壤原有特性，使其满足路床填料要求。根据试验结果分析，砂砾石掺拌土在不同比例在碾压遍数一定的情况下，压实度能满足要求，不同比例的填料弯沉值合格的时间也不同，弯沉值也会随时间推移而降低。因巴基斯坦气温高，砂砾石掺拌土填料水分蒸发快，板结性好，碾压遍数较少，等待弯沉合格时间最短。此方案是最有利于工期紧张的施工项目，但此方案经济成本高于砂掺拌土的改良方案。

针对本工程而言，路床填料的改良方案应选择砂砾石掺拌土和砂掺拌土两种方案结合。线性工程施工断面多，范围广，在需要快速进入下道工序的部位应优先选择砂砾石掺拌土的改良方案，以获得较多的自由工期;在不需要急于移交工作面的部位应优先选用砂掺拌土的改良方案以获得较大的经济效益。

3.改良土填料施工工艺

改良填料施工工艺可分为厂拌法，路拌法和集中路拌法。厂拌法是采用专用的拌和机械工厂化生产。主要优点是拌和均匀，质量易控。主要工艺流程：填料摊铺、晾晒---含水量检测---填料入仓---机械破碎---粒径检测---破碎料机械拌和----均匀性检测---出场---摊铺、平整、碾压。路拌法是采用路拌机械在路堤施工现场拌和。方法简便，一般限用于含水量变化对压实效果影响较小的土类。但受气候影响大，污染较大，改良土的质量不易稳定。主要工艺流程：填料摊铺、晾晒---拌和---含水量、均匀性检测---平整、碾压。集中路拌法采用路拌机械集中在场地（如取土场、专用拌和场）内拌和，其拌和工艺与路办法相同。可减少对施工沿线的污染。为缩短工期，我们将在保证质量的前提下采用厂拌法和路拌法同时进行。

填料的含水量直接影响到路基的松铺厚度、所需压实遍数及所要求的压实度，所以在施工中要严格控制填料的含水量。施工中含水量控制在最佳含水量±1%范围内，当含水量过小时采取洒水的方式进行补水，当含水量过大时采取犁地机翻晒的方式进行控制，当含水量在最佳含水量±1%范围内时进行整平施工。土质太干时用洒水车洒水湿润，填料加水在路堤上进行，旋耕机翻拌均匀，直到达到上述要求时方可进行压實。现场施工员控制填料的质量、倾倒位置，如填筑材料存在不均匀及夹杂树根等杂物的情况，应立即组织人员机械清除不合格填料到路堤范围外，若含有少量不均匀料，采用旋耕机搅拌均匀。机械采用不小于16T的重型振动压路机与胶轮压路机碾压，碾压程序为：先静压1遍→弱震2遍→震压2遍→静压2遍→胶轮压路机碾压2遍;碾压后达到压实要求，碾压后压实度及沉降变化不大，停止碾压。碾压时轮迹重叠宽度不应小于1/3轮迹，轮迹布满一个作业面为一遍。碾压速度不宜过快，以不大于4km/h为宜。 碾压时若实测含水量低于最佳含水量范围，采用洒水车洒水。

4.结束语

路床的质量决定了整个高速公路的质量，为了有效的控制好路床的质量应在选择好路床填料的同时控制好现场的施工质量。水泥、砂、砂砾石掺拌土均能很好的降低土的塑性指数，降低膨胀量，提高CBR值，缩短弯沉等待时间。根据国家地区及气候特性，不同的料物掺拌土，不适用于所有的地区，应该酌情考虑地区及气候特性使用掺拌料，根据成本控制、质量控制、工程工期进度控制选择最佳的掺拌方案。