路基膨脹土摻石灰改良方案論證和施工技術(shù)

張仕雨

摘要： 公路工程中膨脹土摻石灰改良是一種切實(shí)可行的技術(shù)方案。文章以某一級(jí)公路的一段膨脹土摻石灰改良為例，對(duì)方案論證和施工技術(shù)進(jìn)行討論和研究。

Abstract： Improvement of expansive soil with lime in highway engineering is a feasible technical solution. Taking improvement of a section of expansive soil with lime of a highway as an example， the article discusses and studies the scheme demonstration and construction technology.

關(guān)鍵詞： 路基；改良；方案論證

Key words： roadbed；improvement；scheme demonstration

中圖分類號(hào)：U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）06-0147-02

0 引言

根據(jù)《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》，中等膨脹土不能直接用于一級(jí)公路的路堤填料，需經(jīng)技術(shù)處理后才可用于二級(jí)及二級(jí)以上公路的路堤填料。中、弱膨脹土改性即在施工時(shí)摻入一定比例的石灰，對(duì)土進(jìn)行改性，即稱“砂化”，主要使膨脹土砂化，降低塑性指數(shù)、含水率，便于粉碎、壓實(shí)，同時(shí)也為降低膨脹土的膨脹量，提高膨脹土的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性。

某一級(jí)公路在路基正常挖填施工中，發(fā)現(xiàn)K44+280～K45+500挖方段表層4m以下部分均為含白色礦物質(zhì)粘土，經(jīng)檢測(cè)為中膨脹土，不能滿足路基填筑質(zhì)量要求。對(duì)此，施工單位采取摻石灰方法進(jìn)行土質(zhì)改良為填方路基合格土料，取得了良好的綜合效果。

1 利用土方填筑改良原因

某一級(jí)公路K34+280～K60+080（終點(diǎn)）段路床采用本樁挖方優(yōu)質(zhì)土土方利用填筑。其中K42+122～K45+500段屬于丘陵地段，路基挖方大于填方，路基挖方主要集中在K44+600～K45+500段；其中挖方25.3萬(wàn)方、填方19萬(wàn)方，挖余6萬(wàn)多方。根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)土方調(diào)配方案，本段土方采取本樁利用，挖余土方遠(yuǎn)調(diào)至K35+788～K40+818段作為路基填方用料。

在K44+280～K45+500挖方段開(kāi)挖4m后，經(jīng)檢測(cè)本段土方為含蒙脫石成分的中膨脹土，無(wú)法直接用于路基填筑，必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施改性后才可用作路基填料。根據(jù)多次試驗(yàn)分析總結(jié)該膨脹土改性3%可滿足93、94、96區(qū)路基施工技術(shù)要求。

2 摻石灰改良方案論證

2.1 摻石灰改良方案

摻石灰改良方案的工藝原理是膨脹土土料上路后，按照設(shè)計(jì)石灰劑量摻足消石灰，經(jīng)粉碎、拌和、整平、碾壓后，利用熟石灰的結(jié)晶效應(yīng)、熟石灰與土的長(zhǎng)期火山灰效應(yīng)及熟石灰的長(zhǎng)期碳酸化效應(yīng)，提高石灰-土體系的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性。石灰改良膨脹土的強(qiáng)度在7d內(nèi)增長(zhǎng)最快，以后逐漸趨于穩(wěn)定。本段膨脹土改性采用路拌法摻入3%石灰，采用灰土拌和機(jī)在路上沿線就地拌和混合料的路拌法施工方法，是直接將膨脹土填料運(yùn)至需要填筑路基處，將其均勻攤鋪，再均勻地撒布石灰然后用路拌機(jī)直接在其上進(jìn)行拌和，拌和均勻后進(jìn)行平整、壓實(shí)的路基施工方法。路拌法是一項(xiàng)工藝成熟、施工簡(jiǎn)便、采用廣泛的施工技術(shù)。

2.2 摻石灰改良方案經(jīng)濟(jì)對(duì)比分析

確定一個(gè)施工方案不僅要從技術(shù)角度進(jìn)行分析，還要從經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行分析對(duì)比，做到既保證工程質(zhì)量又節(jié)約工程造價(jià)是最理想的方案。本項(xiàng)目該路段膨脹土改性采用路拌法摻石灰方案，技術(shù)上是切實(shí)可行的。在此對(duì)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對(duì)比分析。采用此方案主要涉及利用土改良3%石灰土、土方挖棄、借土填方、借土回填5%石灰土、臨時(shí)征地等項(xiàng)目，各自單價(jià)、工程量、經(jīng)濟(jì)對(duì)比分別如表1、表2所示。經(jīng)對(duì)比分析，膨脹土改良方案比借土回填節(jié)約成本674萬(wàn)元。故該路基膨脹土摻石灰改良方案經(jīng)濟(jì)可行。

3 改良方案施工技術(shù)

3.1 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)灰土含水量、灰劑量和壓實(shí)度的確定方法

土料的最大干密度和最佳含水量按照“濕法擊實(shí)試驗(yàn)”方法確定。即從現(xiàn)場(chǎng)第一次摻石灰燜料到碾壓完畢的施工周期內(nèi)，室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)的取樣、試樣制備均模擬現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程進(jìn)行，最后通過(guò)不同含水量試樣的擊實(shí)試驗(yàn)得出擊實(shí)曲線，獲得最大干密度和最佳含水量，用于現(xiàn)場(chǎng)施工壓實(shí)度的檢測(cè)。

3.2 施工準(zhǔn)備

嚴(yán)格審核圖紙并結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定需要摻石灰處理的位置及處理面積，熟悉摻石灰處理施工工藝流程。試驗(yàn)室確定合格的改良材料并做好相關(guān)實(shí)驗(yàn)。

現(xiàn)場(chǎng)各部位完成施工放樣工作。修通通往作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的施工便道。施工作業(yè)需要的主要施工機(jī)具和材料到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)。

對(duì)原材料質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)是保證工程實(shí)體質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。石灰消解后鈣鎂含量不低于50%。檢測(cè)不合格的材料不得用于工程。

3.3 施工技術(shù)要點(diǎn)

3.3.1 試驗(yàn)路段

在進(jìn)行正式施工之前，必須進(jìn)行試驗(yàn)施工作業(yè)。也就是進(jìn)行小段落的按照擬采用的方案實(shí)際操作，取得大面積展開(kāi)施工作業(yè)的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)試驗(yàn)路段施工，確定能達(dá)到最大壓實(shí)干密度的松鋪厚度、壓實(shí)機(jī)械型號(hào)及組合、壓實(shí)速度及壓實(shí)遍數(shù)、沉降差等參數(shù)等。

3.3.2 施工放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙參數(shù)、測(cè)量控制網(wǎng)點(diǎn)等，利用經(jīng)過(guò)檢測(cè)校驗(yàn)合格的全站儀等把路基的中線和兩側(cè)邊樁放出來(lái)，用竹樁、紅色顯目布條標(biāo)示在已填筑、驗(yàn)收合格的路基上，每隔10～20m部設(shè)一根樁。樁上標(biāo)記出灰土的設(shè)計(jì)高程。endprint

3.3.3 上土、布灰

根據(jù)填筑作業(yè)工程量規(guī)模，計(jì)算出需要用土料的數(shù)量，以及每車土能夠填筑的面積范圍，將土料運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，按照事先劃分的網(wǎng)格盡量均勻上土卸料。上土后，先用推土機(jī)大致推平，然后用平地機(jī)整平，盡量保證厚度均勻、表面基本平整。

計(jì)算每平方米灰土需要的石灰用量和運(yùn)灰車每車能夠運(yùn)輸?shù)臄?shù)量，確定石灰擺放的縱橫間距并標(biāo)出明確的標(biāo)線。在土料整平后，將經(jīng)集中堆放、燜好的石灰運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，用人工將均勻地鋪撒在標(biāo)線范圍內(nèi)。石灰攤鋪完后，表面不得有空白位置現(xiàn)象。

3.3.4 拌和

采用灰土拌和機(jī)進(jìn)行路拌法施工（如圖1），灰土拌和機(jī)進(jìn)行灰土拌和時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)人員隨時(shí)拌和的深度進(jìn)行檢查，每間隔5～10m挖驗(yàn)一處。發(fā)現(xiàn)拌和深度不符合要求時(shí)，立即通知拌和機(jī)操作手對(duì)拌和深度進(jìn)行調(diào)整。拌和深度以達(dá)到下承層5～10mm為宜，以使上、下層之間良好粘結(jié)成整體。

3.3.5 碾壓

灰土拌和符合要求后，用平地機(jī)粗平一遍，消除拌和產(chǎn)生的土埂、溝槽等。用振動(dòng)壓路機(jī)穩(wěn)壓1～2遍。然后再用平地機(jī)由外側(cè)起向內(nèi)側(cè)刮平，使路基高程滿足要求。

土料整平、灰劑量檢測(cè)滿足設(shè)計(jì)要求后，開(kāi)始碾壓作業(yè)，碾壓作業(yè)必須連續(xù)進(jìn)行至達(dá)到規(guī)定規(guī)定的質(zhì)量要求為止。本項(xiàng)目碾壓機(jī)械組合及遍數(shù)見(jiàn)表3。

碾壓時(shí)必須做到無(wú)漏壓、無(wú)死角和碾壓均勻。碾壓時(shí)，壓路機(jī)沿線路方向按照由邊緣向中間的順序進(jìn)行碾壓，振動(dòng)壓路機(jī)重疊40～50cm，三輪壓路機(jī)重疊后輪寬的一半，路基邊緣部分應(yīng)重復(fù)碾壓2遍。

4 施工注意事項(xiàng)

施工期間做好臨時(shí)排水措施，保證每層路堤填筑面作成不小于2%的橫坡，且表面無(wú)坑洼積水現(xiàn)象；路基兩側(cè)設(shè)置臨時(shí)排水溝；若在碾壓前降雨，則快速整平碾壓1遍，以防雨水大量滲入土層。每層土方碾壓完畢并經(jīng)驗(yàn)收合格后，立即進(jìn)行下層土方的填筑施工，以防碾壓好的土層失水干裂。碾壓成型的路基越冬時(shí)，要采取覆土保溫措施，覆土厚度不小于25cm，壓實(shí)度不小于80%。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于一個(gè)技術(shù)方案的選取要結(jié)合工程實(shí)際，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格、周密的技術(shù)分析對(duì)比、經(jīng)濟(jì)分析對(duì)比。方案首先必須要保證工程質(zhì)量，在確保工程質(zhì)量的前提下盡量做到節(jié)約工程造價(jià)，以期取得良好的綜合效果。文中某一級(jí)公路對(duì)膨脹土進(jìn)行摻加3%石灰改良作為路基填料方案不僅保證了工程質(zhì)量，還節(jié)約了大量的工程造價(jià)，綜合效果極其顯著，在類似情況工程項(xiàng)目中借鑒、推廣意義巨大。

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