高速公路膨脹土路堤填筑施工工藝研究

馮 永 富

(山西路橋建設集團有限公司，山西 太原 030006)

膨脹土在施工過程中，會通過吸收水分避免結構因失水出現裂縫，所以膨脹土的施工工藝與其他粘性土的施工工藝有著很大的區別，我國對于膨脹土的施工技術也做出了要求，其中對膨脹土施工的厚度、土團徑粒、壓實含水量等都有著明確的規定，但從實際的施工角度來講，這些規定的內容可行性低，有些甚至無法應用到施工中，所以我國當前高速公路施工經常出現路堤整體或局部下沉、基床出現冒泥或兩側邊坡穩定性下降的問題，嚴重的影響了施工質量和工程的安全性。為此文章以某高速公路膨脹土路堤填筑施工為例，論述了其在施工前試驗段的施工工藝方案和實驗結果，為日后其他的施工提供優化建議和質量控制指導。

1 高速公路膨脹土路堤填筑試驗段施工工藝方案

1.1 填筑材料和填筑機械設備分析

填筑施工中需要的材料有兩種：一種是膨脹土，另一種是石灰經過改良后的中性膨脹土，在試驗過程中需要通過CBR實驗進行材料性質檢測，其中填筑施工中膨脹土的含水量為24%左右，每立方厘米膨脹土的最大干密度為1.68 g；石灰經過改良后的中性膨脹土的含水量在23.5%左右，每立方厘米膨脹土的最大干密度為1.58 g。

施工過程中應用到的主要機械設備有：陜建WBZ21路拌機，其寬度在2.1 m，能夠實現的最大攪拌深度為0.4 m；寶馬BW217D振動碾壓機，噸位為18 t，最大振力為600 kN；成工PY165平地機，刀片的寬度為3.9 m。

1.2 填筑施工試驗方案

此次試驗分為兩個區域：A區和B區，其中A區采用的是不改良包邊施工，主要是在填芯階段，B區采用的是石灰蓋梁施工方式。為了在施工過程中獲得準確的質量控制參數，在沒有采用現場攪拌的前提下，對現場路拌的次數和松鋪情況下鋪設厚度、碾壓次數以及碾壓速度等施工參數進行了不同組合，大約有20種。其中A區試驗有8種組合，B區試驗有12種組合，具體數據見表1[1]。兩個試驗區的面積為25 m×2 m，通過對試驗數據分析，可以選擇最優的施工方式。

1.3 試驗過程中的檢測項目

本次試驗過程中需要進行兩項檢測，一是路拌結束后對土團質量百分比的檢測；二是在碾壓過程中，前兩次進行的是靜壓，后續需要進行的是振動碾壓，而且從第四遍開始，每一次碾壓過后，都要檢測膨脹土的含水量和壓實度[2]。

2 高速公路膨脹土路堤填筑試驗段施工結果分析

2.1 施工中對控制含水量分析

在施工試驗階段，大部分操作都在室內進行，通過其反映出的膨脹土施工特性，得出以下結論：在路堤填筑施工中，膨脹土的含水量要比最合理的含水量稍高一些，但干密度略低[3]。如果將試驗的施工工藝應用到實際施工中，能夠滿足高速公路的施工要求，也能保障工程的整體穩定性。

表1 試驗區域各項施工控制參數組合表

通過對試驗結果的分析，A試驗區在進行壓實后，其內部的含水量與設計要求的含水量基本相符，B試驗區的含水量要比設計的含水量要求過高，而且試驗階段的壓實次數完全能夠滿足施工中壓實度的要求，如果當施工中膨脹土結構的含水量超過設計要求時，可以通過增加碾壓次數，提高結構的壓實度來控制含水量。但在使用這種方法前，要通過擊實試驗和CBR實驗檢測出施工要求的含水量，這樣才能有效的控制施工質量；而且得到含水量的上下限范圍后，對于施工按年度的降低也有一定的幫助，此次試驗過程中，對于兩個試驗區含水量的控制是有區別的，A試驗區采用的重型擊實和濕法施工，所以含水量可以在1%上下進行浮動，但在施工中可能出現含水量未達到設計要求，但也能滿足施工壓實度的要求，這種施工中由于CBR的強度較低，不建議采用這種方式；B試驗區含水量可以在2%上下浮動，而且在不同的施工位置上，含水量的浮動范圍可以擴大到4%。這種結合實際施工情況進行含水量控制的方式，不僅能夠提升施工的水穩定性，還有利于提高施工效率[4]。

2.2 施工中松鋪厚度和路拌次數分析

在我國施工規范中規定，膨脹土及改性的膨脹土在施工過程中土團的最大粒徑不能超過5 cm，而土團粒徑是施工中影響結構均勻度和壓實度的最主要因素，所以施工中土團粒徑越小才能獲得更高質量的施工結果。為此，在試驗過程中，進行了土團粒徑合格百分比檢測，發現無論路拌的次數是否相同，只要隨著松鋪厚度的提升，均勻度都會有所下降，其中路拌次數是1的時候，隨著松鋪厚度的增加，均勻度會有明顯的下降；但在后續的第二次路拌或第三次時，均勻度下降的表現并不明顯。

在試驗過程中，雖熱均勻度會隨著路拌次數發生變化，但兩種施工材料在具體的變化上又存在著較大的差異，例如當松鋪厚度達到了25 cm～30 cm，那么均勻度的平均值與路拌次數呈現出的是正比例關系，而且變化較大；如果路拌次數只有一次或兩次，而且松鋪厚度不變，那么經過改性的膨脹土變化幅度上要比膨脹土小很多，也可以說變化非常不明顯。

通過上述論述的分析發現，當含水量在合理的范圍內時，不改良包邊施工中最合理的路拌次數為1次～2次，松鋪厚度最好控制在27 cm；石灰改良施工最合理的路拌次數為2次，松鋪厚度最好控制在26 cm～30 cm范圍內。

2.3 施工中碾壓次數、速度與壓實度之間的關系分析

在相同的碾壓次數下，松鋪厚度如果持續增加，那么壓實度會隨著下降，但松鋪厚度在25 cm～30 cm范圍對壓實度的影響較小。而碾壓次數與壓實度之間呈現的是正比例關系，也就是說碾壓次數的增加，壓實度也會隨著增加，但在達到上限后，壓實度的變化非常小。而碾壓速度與壓實度之間的關系較小，但受到壓實功的影響，當碾壓速度在2 km/h～3 km/h范圍內時，對壓實度的影響是最小的，所以在施工中可以將碾壓速度控制在此范圍內[5]。需要注意的是，在分析碾壓次數與對壓實度的影響時，還要考慮松鋪厚度和不均勻性因素造成的影響。

3 結語

從當前高速公路的實際情況來看，用膨脹土進行路堤填筑施工在質量上還無法實現有效的控制和保障，需要通過結合多項參數進行實驗才能完成路堤填筑施工，為此，文章通過對高速公路膨脹土路堤填筑施工工藝參數的研究，希望能夠為實際施工提供參考和借鑒。

[1] 唐咸遠,楊和平,肖 杰,等.包芯法填筑膨脹土路堤的施工技術研究[J].公路,2012,23(12):52-55.

[2] 彭華中,王 濤.膨脹土地區公路路堤填筑施工技術[J].科技創新導報,2013,24(18):97-98.

[3] 周勇明,顧 生.膨脹土路堤物理處治技術的應用研究[J].西部交通科技,2013,19(5):10-13,55.

[4] 張柯宏.高速鐵路膨脹土路堤沉降變形及濕熱性狀監測與分析[D].成都：西南交通大學,2015.

[5] 王媛媛,郭曉東.包芯法填筑膨脹土路堤的施工技術研究[J].民營科技,2013,20(12):195.