燕 鋒 平

(山西省呂梁高速公路有限公司，山西 呂梁 032200)

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集中預(yù)拌路拌法在膨脹土路基施工中的應(yīng)用

燕 鋒 平

(山西省呂梁高速公路有限公司，山西 呂梁 032200)

結(jié)合膨脹土特點(diǎn)及膨脹土路基存在的問題，以某高速公路項(xiàng)目為例，從CBR試驗(yàn)、改良土配合比、取土場及材料選擇、施工流程四方面，分析了集中預(yù)拌路拌法在膨脹土路基中的施工要點(diǎn)，為今后同類工程提供參考。

膨脹土，路基，改良土配合比，集中預(yù)拌路拌法

0 引言

膨脹土十分特殊，它能夠吸水膨脹、失水收縮，性質(zhì)極其不穩(wěn)，給工程帶來極大的危害。路基工程施工當(dāng)中也常見遭遇膨脹土而影響工程建設(shè)的現(xiàn)象，交通運(yùn)輸事業(yè)在我國是戰(zhàn)略重點(diǎn)。因此，探索對膨脹土路基具有針對性的施工技術(shù)，具有十分顯著的現(xiàn)實(shí)意義。

1 膨脹土路基

1.1 膨脹土

膨脹土是富含膨脹性粘土礦物且在水的作用下能夠發(fā)生明顯的體積變化的非飽和粘性土。公路部門膨脹土的判別依靠三個(gè)指標(biāo)，分別是標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率、塑性指數(shù)和自由膨脹率，2.5%以下的標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率、15%以下的塑性指數(shù)以及40%以下的自由膨脹率可判斷為非膨脹土。世界上膨脹土分布廣泛，遍布6個(gè)大洲，46個(gè)國家，我國有26個(gè)省區(qū)分布有膨脹土，相關(guān)研究表明我國每年因膨脹土造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)到150億美元。以公路工程來說，十三五期間，我國計(jì)劃新建改建高速公路約3萬km，建設(shè)改造普通省道約10萬km，建設(shè)改造農(nóng)村公路100萬km，其中有很大部分的工程將穿越膨脹土地區(qū)。

膨脹土具有超固結(jié)性，強(qiáng)度高、容易產(chǎn)生卸荷松弛變形。具有裂隙性，原生裂縫發(fā)育，在干濕循環(huán)、風(fēng)化、卸荷作用下，容易產(chǎn)生次生裂縫，而且可能出現(xiàn)大裂縫。還具備膨脹性與強(qiáng)度衰減性，遇水膨脹，強(qiáng)度劇烈衰減，失水則收縮?；谶@些特性，路基工程施工當(dāng)中遇見膨脹土，極其容易出現(xiàn)一些病害，下文探討。

1.2 膨脹土路基問題

1)滑坡，這是膨脹土路基施工中最常見也最嚴(yán)重的病害，在路堤、路埑中均有發(fā)生。路堤發(fā)生滑坡往往是填土或基底為膨脹巖土層，一般情況下，滑體寬20 m～50 m，厚度約2 m～5 m。路埑滑坡往往是膨脹巖土分界面上發(fā)生，要么是軟弱層，要么就是裂隙面，寬度能達(dá)到10 m，厚度約3 m～4 m。

2)坍滑，路基施工中很常見，坍滑現(xiàn)象多在路肩出現(xiàn)，坍壁一般不過1 m，寬度則可能只有幾米，也可能有十幾米。路埑坍塌會比較嚴(yán)重，多在路埑頂部，一般坍壁高2 m～3 m，寬度可能是幾十米也可能上百米。

3)結(jié)構(gòu)物破壞，由于膨脹土的特性，路基工程當(dāng)中的一些結(jié)構(gòu)物如擋墻、涵洞、橋臺等在膨脹土的脹縮作用下，開裂偏位，直接使這些結(jié)構(gòu)物失去作用。

4)膨脹土路基處理不到位，鋪筑路面以后，會常見路面變形、開裂、斷板，直接增加行車的威脅度。

綜上，面對膨脹土路基，業(yè)界有一順口溜，膨脹土路基施工備土摻灰為砂化，拌和均勻很重要；機(jī)械拌和有點(diǎn)多，薄填快壓是關(guān)鍵。說的就是應(yīng)對膨脹土路基，必須進(jìn)行恰當(dāng)改良，以增加路基穩(wěn)定性、承載力，保證路基質(zhì)量。當(dāng)前國內(nèi)外針對膨脹土路基的改良主要采用換填法或是化學(xué)改良，前者把膨脹土換填成水泥改性土，借用和廢棄的土方量大，造價(jià)高昂，而且會嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。而后者主要采用石灰來對膨脹土進(jìn)行改良，施工難度較大，而且造價(jià)高，需要很長的時(shí)間來保證改良土能夠滿足路基填筑要求，對工期影響大。

2 集中預(yù)拌路拌法

2.1 概念界定

要理解集中預(yù)拌路拌法，應(yīng)將其拆解開來看，首先集中預(yù)拌，它相當(dāng)于廠拌法，即設(shè)置一個(gè)集中拌合基地，采用專門的設(shè)備，將規(guī)定摻灰比的混合料進(jìn)行攪拌。其次，路拌法，實(shí)質(zhì)上就是在路上或是在施工現(xiàn)場就地拌合混合料的施工方法，這種方法僅在二級(含)以下公路上比較適用，二級以上需要設(shè)置穩(wěn)定拌合基地。綜合起來看，集中預(yù)拌路拌法就是在集中設(shè)置的取土場按照確定的摻灰比，進(jìn)行預(yù)先攪拌，然后運(yùn)輸?shù)铰坊┕がF(xiàn)場使用路拌機(jī)進(jìn)一步將混合料攪拌均勻后攤鋪。

2.2 工程案例

某高速公路項(xiàng)目長31 km，設(shè)計(jì)雙向六車道，最高限速120 km/h，項(xiàng)目沿線廣泛分布膨脹土，對項(xiàng)目危害大，路基施工時(shí)，經(jīng)過多方案比選最終確定使用化學(xué)改良的方式來改良膨脹土。設(shè)計(jì)中要求改良土應(yīng)符合無荷載情況下的膨脹率要小于1%，在50 kPa荷載下要保證小于0的膨脹率，同時(shí)脹縮總率應(yīng)小于0。

2.3 施工要點(diǎn)

1)CBR試驗(yàn)。

路基施工現(xiàn)場進(jìn)行CBR試驗(yàn)，以測點(diǎn)為圓點(diǎn)半徑15 cm范圍的表面找平，安裝現(xiàn)場測試裝置。路基表面與貫入桿緊密接觸，貫入桿以1 mm/min的速度壓入土層，記錄貫入量及其荷載，達(dá)到7.5 mm或12.5 mm的貫入量時(shí)停止試驗(yàn)。對測點(diǎn)取樣，測定樣本含水量，測點(diǎn)旁邊使用環(huán)刀法或灌砂法測量路基密度。根據(jù)測得的數(shù)據(jù)繪制荷載—貫入量曲線，必要時(shí)進(jìn)行原點(diǎn)修正。要注意，現(xiàn)場條件下測定的CBR值，與室內(nèi)測定值有很大差別。應(yīng)通過試驗(yàn)找到現(xiàn)場測定值和實(shí)驗(yàn)室測定值之間的關(guān)系，并換算成實(shí)驗(yàn)室測定值，才能用于路基施工強(qiáng)度檢驗(yàn)或評定。

2)改良土配合比。

要保證改良土的力學(xué)性能，必須控制好配合比。從項(xiàng)目實(shí)際出發(fā)，結(jié)合以往應(yīng)對膨脹土的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過試驗(yàn)比選，項(xiàng)目最終確定使用石灰作為改良劑。結(jié)合改良土的技術(shù)要求，對配合比進(jìn)行試驗(yàn)，在浸水72 h后發(fā)現(xiàn)摻入5%～8%的石灰，改良土未出現(xiàn)崩解問題，配合比相對合理。

3)取土場及材料選擇。

取土場的選擇上，根據(jù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求以及施工標(biāo)段的土方石調(diào)配計(jì)劃來確定，一旦確定后制定好土方石調(diào)配方案，并集合項(xiàng)目所在地土地利用以及相應(yīng)的環(huán)保規(guī)范，再結(jié)合路基排水布置取土場，要注意取土場不得隨意挖取，盡最大努力，保證對生態(tài)環(huán)境的干預(yù)最小。石灰的選擇上，項(xiàng)目使用三級標(biāo)準(zhǔn)以上石灰，生石灰顆粒粒徑在1 cm以上，并能夠通過10 mm孔篩篩選的消石灰，材料選定后，應(yīng)盡可能快的使用。

4)施工流程。

集中預(yù)拌路拌法在目前已經(jīng)有一套相對成熟的工藝流程。

首先，集中預(yù)拌。在取土場進(jìn)行預(yù)拌，先檢測材料含水量，包括土場內(nèi)原土以及石灰，確定改良土配合比。然后根據(jù)配合比布灰，項(xiàng)目布灰時(shí)預(yù)先對取土面進(jìn)行整平，然后確定取土深度，結(jié)合配合比計(jì)算所需的石灰用量，并確定單位面積的縱橫間距，并畫線標(biāo)記，然后均勻?yàn)⒉际?，為保證均勻度，應(yīng)使用刮板均勻鋪開石灰。然后進(jìn)行改良土拌合，使用挖掘機(jī)預(yù)拌，控制單機(jī)生產(chǎn)量，項(xiàng)目要求50 m3/h，預(yù)拌過程中為保證含灰量均勻，應(yīng)將塊狀土反復(fù)揉搓至松散狀態(tài)，并且色澤、外觀要保持一致，控制最大粒徑在15 cm以內(nèi)，此時(shí)就可以打堆燜料。燜料一般需要幾個(gè)小時(shí)，主要目的是增加混合料的可碎性。要注意燜料時(shí)控制含水量。

其次，路拌。燜料完成的混合料運(yùn)輸至現(xiàn)場，項(xiàng)目按30 cm虛鋪厚度在合格的填筑面上均勻攤鋪混合料。使用路拌機(jī)沿著路基縱向逐幅全深范圍的攪拌混合料，為了保證上下兩層的連接性，拌合深度要求深入基面1 cm以上，縱向上需要保證至少30 cm的搭接長度，并且需要對搭接處進(jìn)行修整。經(jīng)3遍拌合，顏色均勻一致，15 cm顆粒含量不超過20%合格。

第三，壓實(shí)。應(yīng)先對路拌后的混合料進(jìn)行檢測，可采用EDTA滴定法或直讀式測鈣儀，檢測混合料含灰量，同時(shí)檢測含水量，確保參數(shù)符合壓實(shí)條件。然后使用重型振動壓路機(jī)，強(qiáng)振，碾壓4遍，碾壓完成應(yīng)保證輪跡不明顯。要注意具體情況具體分析，應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程特點(diǎn)，選擇合適機(jī)具，進(jìn)行碾壓試驗(yàn)，確保各項(xiàng)參數(shù)滿足要求，從而選出最優(yōu)化的壓實(shí)工藝方案。

3 結(jié)語

膨脹土路基施工復(fù)雜程度高，一旦處理不當(dāng)就可能導(dǎo)致路基出現(xiàn)各種問題。集中預(yù)拌路拌法是一種相對成熟的處理膨脹土路基的施工方法，本文進(jìn)行了研究，可能存在不足之處，但是也具備一定的參考價(jià)值，希望能夠與業(yè)內(nèi)同仁共同探討，為保證路基施工質(zhì)量做出貢獻(xiàn)。

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On application of central premixing method in expansive soil roadbed construction

Yan Fengping

(ShanxiLvliangExpresswayCo.,Ltd,Lvliang032200,China)

Combining with the features of the expansive soil and its problems, the paper analyzes the construction points of the central premixing method in the expansive soil roadbed from CBR test, proportion ratio of modified soil, borrow area and material selection, and construction procedure by taking some expressway as the example, so as to provide some reference for similar projects in future.

expansive soil, roadbed, proportion ratio of modified soil, central premixing method

1009-6825(2017)18-0132-02

2017-04-07

燕鋒平(1978- )，男，工程師

U416.1

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