膨胀土填芯路基施工技术分析

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　　摘  要：膨胀土具有一定的特性，其胀缩性、塑性和黏性较强，在公路路基施工中，应该重视膨胀土填芯施工技术，结合工程的实际情况，对沉降量变化情况进行分析，最终提升路基的稳定性和坚固性。基于此，该文对膨胀土填芯路基施工技术的相关内容进行了详细分析，希望能够提升技术的可行性，最终延长道路的使用寿命。
　　关键词：公路;膨胀土;路基工程;施工工艺;沉降观测分析
　　中图分类号：U416          文献标志码：A
　　膨胀土在我国分布范围较为广泛，一般比较坚硬，存在明显光滑的裂缝，在自然条件下，会产生张开与闭合现象，反复胀缩性较强。在这种情况下，裂缝极易出现在土体上，土体整体性遭到严重破坏，继而出现松散、垮塌等病害。因此，在实际施工中，必须全面处治膨胀土，使用膨胀土填芯路基施工技术是十分必要的，使工程质量得到有效保证。
　　1 水泥的改良膨胀土作用机理
　　膨胀土自身具有一定的特性，加入一定的混合料进行改良，能够增强其耐久性和稳定性，在施工中发挥出最佳作用。与水泥形成物化作用后，膨胀土的内部结构逐渐改变，膨胀土的特性也会出现差异，胀缩性、强度、稳定度等，都会发生相应的转变，符合施工的标准。水泥对膨胀土的影响主要表现在3个方面。1）团粒作用。水泥水化反应后，会产生胶凝产物，与土颗粒进行粘结，提升土体的稳定性和耐水性。2）离子交换作用。水泥与膨胀土作用的过程中，内部离子会产生交换作用，改变膨胀土颗粒和水分子的作用力。3）凝硬反应与碳酸反应。CaCO3与Ca（OH）2和空气内的CO2产生反应，提升膨胀土的强度，满足施工需求[1]。
　　2 工程概况
　　某公路工程长度为24 km，136万m?为路基总土方量，勘查地质之后发现，大量膨胀土分布在本路段，由于一些因素的影响，路基和边坡会出现变形现象，不利于车辆的正常通行。其中，路基主要填料为弱膨胀土和中等膨胀土，根据路段的实际情况，施工方案决定使用膨胀土填芯，封闭处理使用灰土材料，主要部位是路基的底部、边侧及顶部，希望能够增强其坚固性。
　　3 施工前期各项准备
　　3.1 施工方案
　　根据该工程的实际情况，确定路基施工方案，主要有2种。1）方案一。控制路基顶部路床，封层处理路基底部，使用7%石灰改善土，40 cm为厚度参数，保证性能达标。另外，应对两侧路基进行处理，厚度為250 cm，提高其完整性。2）方案二。对路基膨胀土进行挖除，换填新土，将砂土、碎石土、黏性土等填入，满足含水量与爆破石渣的需求。经过对比，方案二工程量较大，无法二次利用开挖土料，并且填料难以获得，施工经济性与可行性较差。方案一受膨胀土的负面影响小，能够以较低的施工成本实现理想的施工效果，具有较好的经济性。
　　3.2 膨胀土填芯路基参数
　　选取试验段，较小的石灰产量造成了较大的环境污染，因此，填筑包边区域，决定使用水泥改性膨胀土。其中，24 cm为路堤上封层的厚度，改性膨胀土使用3%的水泥剂量;25 cm为下封层厚度，改性膨胀土采用4%的水泥剂量;3.5 m为水泥改良土包边厚度[2]，填筑中间部位，采用素膨胀土。
　　3.3 施工前准备
　　严格控制含水量及土块径，弱膨胀土的含水率偏差应小于2%，进行。结合施工现场实际情况，可以在混合料中掺加一定量的水泥，经过试验，确定掺加量，保证改性后的膨胀土强度达标，符合施工需求[3]。掺灰土石灰材料等级应在三级以上，应先进行消解，保证填筑工作的顺利进行。一般来说，消解时，石灰材料与水的比例为2∶1，使其完全消解，保证消解质量，然后控制其湿度，不能过干或者过湿，以免出现尘土或者结团等现象。使用消石灰之前，应干燥保存，时间最长为15 d，及时检验防止其变质。准备相应的机械设备，包括装载机、推土机、平地机、压路机、自卸汽车、路拌机、挖掘机和洒水车等，根据具体工程量确定数量，对其性能进行检验，保证在施工中能够顺利运行。
　　3.4 基地处治
　　对于该工程来说，应先设置排水沟和截水沟，起到排水与防渗作用，80 cm为防渗排水设施的长度与宽度，为膨胀土路基施工奠定基础。如果地面横坡在1∶5以上，需要对垃圾杂物等进行清除，不存在腐蚀土等，挖出原地表，宽度在2 m以上的时候，保持台阶的高度大于0.2 m，设置3%左右的内倾斜坡，在台阶顶面起到防护作用。清理完地面后，使用准备好的压路机进行碾压，为了保护土体的原有内部结构，应采取静压方式，严禁使用振动式碾压，次数为2～3遍，如果“弹簧”现象出现在碾压过程中，应选取相应的路段，翻挖路基后掺入合适数量的石灰，然后进行换填，由监理工程师进行验收，为后期填筑奠定基础。
　　3.5 底部封层施工
　　对于该公路工程来讲，层处理使用7%石灰改性土在路基底部，40 cm为常态下的处理厚度，不得小于这个数值。实际封层时候，可以采取上下分层的方式，控制每层为20 cm的厚度，应该严格控制分层厚度，25 cm～28 cm为松铺厚度的额定范围。
　　4 膨胀土填芯路基施工流程
　　4.1 布土施工
　　如果是素土，摊铺部位在全断面，最佳含水率为1%～2%，保证其达标。然后破碎土团，一般选择使用铧犁和旋耕机，一般进行2次或者3次即可。对于土料的摊铺，应安排专业人员，定点定时施工，确定碾压机具和摊铺层厚度，然后进行卸料施工，确定卸土间距，将布土密度控制在最佳。对路基进行填筑的时候，应选择低洼部分作为起始点，顺序为从下到上，填筑路基时应由低洼路段开始施工，按照由下到上一层一层平行摊铺施工。合理控制摊铺厚度，一般为20 cm，严格控制摊铺工作量，保证布土施工的精准性。选择合适型号的自卸车，对其装土量进行了解，计算出车辆的摊铺面积，划分出放歌，每车材料卸为一格。布土应在全幅断面进行，每层的碾压次数相等，结合规定标准，确定出层高、层厚与层数等指标。 　　4.2 路拌施工
　　经过初平施工，路基平整度满足施工标准，应继续进行推平施工，采取人工方式修整包边宽度。通常情况下，对于包边位置，应进行布灰作业，根据实际施工情况，准确计算出每平方米的水泥土用量。画出相应格子，可以使用石灰粉，在格子内布设指定量水泥，检测其性能。均匀摊铺水泥，对表面3.5 m以下位置，对水泥改性土垂直坡面厚度进行控制，严禁留白现象出现在表面。选取路拌机和旋耕机进行灰土拌和施工，以下承层深度为基准，在其下5 cm左右的位置，进行拌和深度的控制，1～2遍之后，对其含水量进行检验，如果未能达标，可以洒布适量水分。如果填芯素土土团粒径较大，可以使用机械，拌和1遍素土部分，破碎土团，在路基向下5 cm部分，粒径拥有大于90%的土团。
　　4.3 精平
　　均匀拌和改良土后，选择平地机，精平填料表面，使路拱逐步形成。安排专人，及时跟进平地机，消除粗集料带和集料窝，并进行翻挖重铺。在整个过程中，按照先两侧后中间的顺序进行，严格控制高程和厚度，整形封顶层时，使用压路机进行1～2遍的静压，使用混合料，找补整平并对路段局部低洼位置，保证再次整形施工的有效性。
　　4.4 碾压施工
　　在碾压前，应先检测拌和后的水泥土，可以现场取样。选择EDTA二钠标准液为试剂，在此基础上，确定水泥剂量，测量改性土含水量，一般在-2%～+3%，根据现场条件，进行晾晒和洒水。在碾压过程中，机械选择为振动压路机，根据检测的结构标准，确定碾压遍数。可以先碾压2遍，然后振动碾压，保证其压实度达标。对于每层的包边土和填芯土，按照相同次数的进行碾压，之后根据地基情况，再次碾压5～7遍。
　　4.5 注意事项
　　包边的时候，必须使用性能达标的灰土，通常情况下，2.5 m为两侧包边最佳厚度，与施工规范相互结合，使厚度达到施工要求，保证施工的顺利进行。同时铺筑填芯与包边，处理填料颗粒可使用路拌机，进行1～2次的轻压，将石灰洒布在上面，使用合适力度进行均匀拌和。
　　尽量选择晴天施工，降雨天气应停止施工，避免出现不必要的病害现象。应采取相应的防渗排水措施，避免现场路基内出现积水，提高施工的效率，对填料含水量变化情况进行合理控制。一方面可以使用科学完善的排水系统和设施，另一方面可以加快土体施工进度，快速进行摊铺和碾压，避免含水量的急剧增加，保持施工填料达到最佳的含水量状态。
　　在施工过程中，为了减少裂缝等病害现象，应合理安排施工时间，有效衔接不同工序，合理配合，增强前后环节的连续性，避免出现中断现象，有效加快施工进度，避免因不必要的搁置造成工期延误的现象。如果遇上雨季，可以按照从两边到中间的顺序预压路基，控制碾压的力度，不能过大也不能过小，避免导致裂缝的产生。可以适当增加填筑宽度，保障路基的完整性，增强路基的整体性能。
　　5 结语
　　综上所述，在公路工程中，路基施工具有重要地位，对于该文的路段選择膨胀土填芯路基施工方案，可行性和经济性较强，能够提升路基的压实度、平整度和整体强度，效果非常明显。在实际施工过程的时候，需要严格控制填料含水量，按照施工方案，做好每个环节的施工，同时，应加强施工管理，降低自然干扰，提高施工人员的技术，增强施工的合理性，有效提升路基施工质量，满足现代公路交通的需求。
　　参考文献
　　[1]王青.膨胀土填芯路基施工技术研究[J].科技与企业，2015，10（7）：145-146.
　　[2]曹恒.NCS固化剂改善膨胀土填筑路基施工技术[J].焦作工学院学报（自然科学版），2015，10（3）：232-234.
　　[3]代学灵，赵辉.NCS固化剂改善膨胀土填筑路基施工技术[J].徐州工程学院学报，2015，10（6）：41-43.
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