膨胀土路基施工工艺

　　【摘要】本文通过工程施工为实例，针对膨胀土特殊的物理化学性能总结的施工工艺，对其质量控制进行了阐述，并对施工工程中能对工程质量能够产生的因素进行了分析，总结施工工艺质量的控制要点，进一步提出保证施工质量的具体施工措施。
　　【关键词】施工工艺，质量控制，质量标准，工序控制
　　膨胀土是一种除具有一般粘性土所共有的物理、化学性质外，主要是由亲水性粘土矿物成份—蒙脱石、伊利石和高岭土所组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂的变形特征。
　　根据膨胀土的物理、化学特性，膨胀土分强膨胀土、中等膨胀土和弱膨胀土三类。
　　类别 工程地质特征 粘土矿物成分 粘粒含量% 液限WL% 塑限WP% 自由膨胀率% 胀缩总率%
　　强膨胀土 灰白色，灰绿色，粘土细腻、滑感特强，网状裂隙发育，有蜡面，易风化，呈细状。 蒙脱石为主 ＞50 ＞48 ＞25 ＞90 ＞4
　　中等膨胀土 以棕、红、灰色为主，粘土中含少量粉砂，滑感较强，裂隙较发育，易风化，呈碎粒状，含钙质结核。 蒙脱石伊利石 35-50 40-48 18-25 65-90 2-4
　　弱膨胀土 黄褐色为主，粘土中含较多粉砂，有滑感，裂隙发育，易风化，呈碎粒状，含较多钙质或铁锰结核 伊利石
　　高岭石
　　蒙脱石 ＜35 ＜40 ＜8 40-65 0.7-2.0
　　很显然，强膨胀土的土质特性最差，中等膨胀土次之，弱膨胀土较好一点。
　　我国是一个强膨胀土区域分布较广的一个国家，随着我国国民经济的高速发展，我国的公路建设进入了以高速公路为标志的快速发展阶段，为减少资源的浪费和人为地破坏生态环境，在我国高速公路的施工建设中根据施工环境采用就地取土的原则。根据膨胀土的特性及高速公路建设的需要，强膨胀土不能够作为路基填料，中、弱膨胀土必须经改性后方可作为路基填料使用，现结合本工程路基中、弱膨胀土改性施工工艺以供探讨和商榷。
　　一、 原材料要求
　　石灰：必须具有三级及三级以上要求，并做好每批次的等级抽查工作及施工现场堆放工作。
　　土料：在取土坑应清除表层有机土层，对有机质含量超过5%的土和强膨胀土不能作为路基填料。
　　二、 施工工艺
　　1、 根据膨胀土的本身特性，在进行膨胀土路基施工时应尽可能地避开雨季施工，对因工期要求不可能避免时必须采取有效措施。
　　2、 根据地形特点做好路基施工前的清表，碾压和原地翻松处理工作，挖排截水沟，增大路基表面横坡。
　　3、 根据土场料源做好取土坑击实，试验绘制石灰剂量标准曲线，因料源不同土的最佳含水量和最大干密度存在较大差异。不同的取土坑对应不同的击实标准。因膨胀土的特殊性宁淮高速公路施工时结合现场碾压情况，在膨胀土改性路基施工中在90区、94区采用“干法”标准，96区采用“湿法”标准。
　　4、 膨胀土的改性处理是路基施工质量的保证，在膨胀土的改性过程中一般采用石灰改性，石灰的剂量一般控制在5%~8%（质量比）。掺灰的最佳剂量一般根据不同等级对路基不同压实度及填料最小强度的要求通过反复试验而确定的。改性处理后的改性土胀缩总率不应大于0.7，自由膨胀率不大于40%。结合现场实际情况，采用掺2%生石灰改性。在经过平整清表处理后的取土场内根据2%的灰剂量进行取土坑打堆焖土，经72小时不少于三次的翻拌后方可作为路基填料。
　　5、 改良膨胀土路基施工应分段进行施工，分段施工长度不宜大于200m，路基施工工序应紧密衔接，连续施工。在进行分段施工前应做好试验段的施工，通过试验段的施工总结：上土工艺、石灰土的拌和工艺、土颗粒的粉碎工艺、土的含水量变化及控制、松铺系数的测定、碾压机械的优化和碾压过程中压实度增长规律、改进的石灰剂量标准曲线和快速含水量测试方法、路基压实度、灰剂量的检测方法等。
　　6、 对改良土土料掺灰宜采用“二次”掺灰工艺，对于二次掺灰在取土坑经第一掺灰砂化的土料上路后，首先保证摊铺均匀，为使含灰量均匀且压实的厚度不大于20cm，松铺厚度宜采用不大于25cm，对天然含水量较高的，摊铺后用铧犁翻拌和中拖粉碎，有效降低含水量后再进行二次掺灰，对天然含水量不高的，在路基上摊铺均匀后，即可二次掺灰。
　　7、 为控制膨胀土保持轻度的膨胀而不产生较大的变形。路基填料改性土在耕翻晾晒过程中施工技术人员必须做好含水量的检测工作，严格控制含水量，对含水量低于最优含水量，必须采用补水的办法，否则不得成型。
　　8、 施工碾压前，检测人员根据改性土的含灰量及设计灰剂量即时补灰，补灰宜采用人工打格布灰，布灰时应注意灰堆脚的处理。用稳定土拌和机进行粉碎，粉碎后检测颗粒含量，土颗粒的多少直接影响着膨胀土的改良性能，规范要求颗粒细度小于5cm，我们结合本路段情况控制：不大于5cm的颗粒含量低于5%，大于2cm的颗粒含量一般低于20%，对于含有较多结核的上料，大于2cm的颗粒含量要求低于30%。
　　9、 当土粉碎后，及时进行灰剂量和含水量测试，当检测所有点含灰量≥设计含灰量，含水量大于最佳含水量2-3%点时，即可组织碾压，当检测的含灰量＜设计灰剂量-1%时，需及时补灰。当含水量偏高时耕翻晾晒。
　　10、 碾压采用振动压路机先振碾，再用静压灰机碾压，碾压先边后中，一次碾压至设计要求压实度。
　　11、 压实度采用灌砂法，灰剂量采用EDTA滴定法，因密实度是确保路堤强度，又是消弱填料膨胀土性能的关键要素。因此在改性土的施工中，不仅要严格控制灰剂量，而且要严格控制路基压实度，只有在每一层压实度检验合格后，方可填筑上一层。
　　12、 做好路基加宽的压实和路基表面横坡的设置工作。
　　三、 质量标准
　　检测项目 质量标准 检查规定
　　 规定值 质量要求 频率 方法
　　压实度% 路床0-80cm ≥96 单点100%合格 2处/200米/层 每个断面每车道测一点，用密度法，采用重型击实标准
　　 上路堤80-150cm ≥94   
　　 下路堤150cm以下 ≥90   
　　灰剂量% 设计要求 单点≥规定值-1% 2处/200米/层 每个断面每车道测一点，用EDTA滴定法
　　宽度 两边超宽不小于0.3m 4处/200米 用钢尺量
　　中线偏位mm 50  4点/200米 用经纬仪检查
　　平整度mm ≤15  4处/200米 用三米直尺连续3次，量最大间隙
　　横坡（%） 不小于设计值 4断面/200米 用水准仪
　　边坡（%） 不陡于设计值 4处/200米 用水准仪，钢尺检查
　　弯沉（0.01mm） 不大于设计值  按JTGF80/1-2004附录I和JTGE60-2008的要求
　　外观 边坡顺直，曲线圆滑，碾压层面光滑无软弹和翻浆现象
　　注：检查频率指四车道路基，对于六车道应增加50%。
　　四、 路基填筑施工工艺
　　
　　五、石灰稳定土施工工序控制
　　石灰稳定土采用稳定土拌和机路拌法施工
　　1．材料要求：土、灰除满足规范要求外，在施工中控制要点为：
　　(1)石灰应符合Ⅲ级以上标准，石灰在使用前10天充分消解；
　　(2)消石灰存放时间宜控制在2个月以内；
　　(3)一个作业段内采用土质相同的土(击实标准和灰剂量相同)，以便对压实度进行准确控制。
　　2.准备下承层：
　　(1)石灰土施工前，应对上路床顶严格验收，验收内容包括压实度、宽度、标高、横坡度、平整度等项目。
　　(2)按要求设置路基施工控制桩。
　　3.备土、铺灰：
　　(1)备土：按照松铺厚度将土摊铺均匀一致，有利于机械化施工。铺土后，先用推土机大致推平，然后放样用平地机整平，清余补缺，保证厚度一致，表面平整。
　　(2)备灰、铺灰：备灰前，用压路机对铺开的松土碾压1-2遍，保证备灰时不产生大的车辙，严禁重车在作业段内调头。备灰前根据灰剂量、不同含水量情况下的石灰松方干容重及石灰土最大干容重计算每平方米的石灰用量。备灰前事先在灰条位置标出两条灰线，以确保灰条顺直。铺灰前在灰土的边沿打出格子标线，然后用人工将石灰均匀地铺撒在标线范围内。
　　4.拌和：
　　采用专用的稳定土拌和机进行路拌法施工，铧犁作为附助设备配合翻拌。
　　(1)土的含水量小，应首先用铧犁翻拌一遍，使石灰置于中，下层，然后洒水补充水份，并用铧犁继续翻拌，使水份分布均匀。考虑拌和，整平过程中的水份损失，含水量适当大些(根据气候及拌和整平时间长短确定)，土的含水量过大，用铧犁进行翻拌凉晒。
　　(2)水份合适后，用平地机粗平一遍，然后用灰土拌和机拌和第一遍。拌和时要指派专人跟机进行挖验，每间隔5-10米挖验一处，检查拌和是否到底。对于拌和不到底的段落，及时提醒拌和机司机返回重新拌和。
　　(3)桥头两端在备土时应留出2米空间，将土摊入附近，拌和时先横向拌和两个单程，再进行纵向拌和，以确保桥头处灰土拌和均匀。第二遍拌和前，宜用平地机粗平一遍，然后进行第二遍拌和。压实的密度愈大，对土块的破碎效果愈好，采用此法可达到事半功倍的目的，否则即使再多增加拌和遍数也收效甚微。拌和时拌和机各行程间的搭接宽度不小于10CM。
　　5.整平：
　　用平地机，结合少量人工整平。
　　(1)灰土拌和符合要求后，用平地机粗平一遍，消除拌和产生的土坎、波浪、沟槽等，使表面大致平整。
　　(2)用振动压路机或轮胎压路机稳压1-2遍。
　　(3)利用控制桩用水准仪或挂线放样，石灰粉作出标记，样点分布密度视平地机司机水平确定。
　　(4)平地机由外侧起向内侧进行刮平。
　　(5)重复(3)—(4)步骤直至标高和平整度满足要求为止。灰土接头、桥头、边沿等平地机无法正常作业的地方，应由人工完成清理、平整工作。
　　(6)整平时多余的灰土不准废弃于边坡上。
　　(7)要点提示
　　最后一遍整平前，宜用洒水车喷洒一遍水，以补充表层水份，有利于表层碾压成型，最后一遍整平时平地机应“带土”作业，切忌薄层找补，备土、备灰要适当考虑富余量，整平时宁刮勿补。
　　6.碾压
　　碾压采用振动式压路机和18-21T三轮静态压路机联合完成。
　　整平完成后，直线段先用振动压路机由路两侧向路中心碾压，曲线段由弯道内侧向外侧碾压。碾压时后轮应重叠1/2轮宽，一般碾压4-5遍，压路机的碾压速度，头两遍以采用1.5-1.7公里/小时,以后用2.0-2.5公里/小时,至无明显轮迹,总之,碾压时遵循“由边到中，先轻后重，由慢到快”的原则。
　　要点提示：碾压必须连续完成，中途不得停顿，压路机应足量，以减少碾压成型时间，合理配备为震动压路机1-2台，三轮压路机2-3台，碾压过程中应行走顺直，低速行驶，桥头处10米范围内横向碾压。
　　7.检验
　　(1)试验员应盯在施工现场，完成碾压遍数后，立即取样检验压实度(要及时拿出试验结果)，压实不足要立即补压，直到满足压实要求为止。
　　(2)成型后的两日内完成平整度、标高、横坡度、宽度、厚度检验，检验不合格要求采取措施预以处理。
　　(3)要点提示：弹簧、轮迹明显、表面松散、起皮严重、土块超标等有外观缺陷的不准验收，应彻底处理，标高不合适的，高出部分用平地机刮除，低下的部分不准贴补，压实度、强度必须全部满足要求，否则应返工处理。
　　8.接头处理
　　碾压完毕的石灰土的端头应立即将拌和不均，或标高误差大，或平整度不好的部分挂线垂直切除，保持接头处顺直、整齐，下一作业段与之衔接处，铺土及拌和应空出2米，待整平时再按松铺厚度整平。
　　结语：所谓的施工工艺的质量检验就是对施工工艺活动的结果进行有效、切实的评价，施工工艺活动的结果归根结底来说就是指通过施工工艺所完成的项目质量或者产品质量的最终结果，是否符合质量评定标准。
　　【参考文献】⑴公路工程质量检验评定标准JTGF80/1-2004
　　⑵公路土工试验规程JTGE40-2007
　　⑶公路路基施工技术规范JTGF10-2006