2010年公路监理工程师：浅谈高速公路膨胀土地段路基施工工艺

      膨胀土是高速公路工程建设中有着特殊危害而又较难处理的一种土壤，然而在公路设计中，由于主要控制点、线形标准及少占农田的原则，有时又必须要穿过膨胀土路段，或使用膨胀土填筑路基。因此对膨胀土的处理与施工工艺的研究，就成为控制工程质量的关键。
    一、膨胀土的识别和分类
    要在膨胀土地区进行公路工程建设，就必须正确识别膨胀土，并准确判别其膨胀性能的强弱和其工程性质的特点，然后才能在工程建设中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。在公路工程建设中，广泛应用的是根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标进行综合判定:①裂缝发育比较成熟，常有光滑面与擦痕，有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土，在自然条件下呈硬塑状态;②许多出露于二级或二级以上的阶地，山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎;③常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等;④建筑物裂隙随气候条件而张开或闭合;⑤自由膨胀率大于或等40% 。具备这些条件的可判定为膨胀土，然后再对其粘土矿物，基本指标和力学强度等进行全面研究。
    二、膨胀土的施工技术
    2.1粉碎与掺灰拌和
    针对膨胀土失水时为硬块，吸水时为泥块的特性，要选择适合的粉碎和拌合机械。首先应根据设备的性能确定土的松铺厚度，松铺厚度过厚，造成掺石灰后拌合机械拌不透而产生夹层，因此规定松铺厚度控制在25cm左右，压实厚度不得大于20cm。上土后，用推土机配合平地机推平，方格网布灰。如果土的含水量大则不能直接拌和，应先用铧犁来回翻拌晾晒，直到石灰与土结合比较均匀时，再用旋耕机进行初步粉碎，最后再用宝马路拌机进行拌和。土块粒径施上技术规范规定在5cm以下，但笔者实践发现，土的含水量大时，生石灰粉达不到彻底降低其含水量和消除其膨胀性的目的。土块不能和石灰充分结合仍是粘土块，特别是温度较低时，水分又不易蒸发，碾压后土层顶部一片一片的粘土饼特别明显，影响路基质量。因此，可要求土块粒径控制在3cm以下，使土中水分易于蒸发，和石灰粉充分结合，减少土块本身的膨胀率，有利于提高压实效率。当土的含水量小时，也要用铧犁翻拌，避免直接用旋耕机配合路拌机拌和造成扬尘污染环境。施工时应特别注意要经常检查拌合深度和均匀程度，避免素土夹层。
    2.2碾压与养生
    压实时应控制在最佳含水量。如果掺灰拌和后含水量较小，则不能及时碾压，要洒水拌和均匀，达到最佳含水量时方可碾压。压实后经检验合格后马上进行下一步的施工:1)避免水分的蒸发，含水量降低造成表面干裂，降低灰土的强度。2)对石灰土起到覆盖养生的作用。总之，各道工序要紧密衔接，连续施工，分段完成。土层压实后如果不能及时上土应采取覆盖措施。
    三、实例分析
    某高速公路施工中，因沿线地方土质复杂多变，膨胀土分布广泛，膨胀土必须用于路基填筑，而路基的膨胀变形是该路段路基工程成功的关键。考虑到该高速公路沿线取土坑内的土料含水量普遍偏高(一般大于6% )，设计单位要求采用2次掺灰工艺消除路基填料的膨胀性，具体方法是:第1次在取土坑掺2%生石灰使土体“砂化”降低含水量，土料上路后翻拌和破碎后，进行第2次掺加3%-6%硝石灰，再用稳定土拌和机拌匀并碾压成形。路基施工中问题是:施工中如何真实准确地测定填料的压实度和含灰量以便控制施工质量。针对以上问题通过现场试验段试验研究，提出了该高含水量膨胀土填料的合理施工工艺，最大干密度评判方法以及含水量快速测定方法，并在全线推广实施。
    3.1填土施工工艺
    3.1.1取土掺灰工艺
    3.1.1.1取土坑掺灰冰闷料
    按照设计要求和试验大纲，选取一标段作为先导试验段，在该标段共随机选择了2个取土坑，研究第1次取土坑掺灰、焖灰、翻拌，使土体“砂化”初降含水量的效果。具体做法为:在清表后的取土坑取样测定原状土干密度和含水量，同时检测生石灰的Cao和Mgo含量，确保生石灰符合3级灰要求;根据实测的原状土干密度计算2%生石灰掺量，确定每车铺料面积后，地面打格铺灰，挖掘机挖土堆料焖料，次日第3日挖掘机将推料各翻拌1次;经检测，掺灰焖料翻拌后，土料的含水量大约下降2%一4%。在现场掺灰同时，制备相同的灰剂量测试标准试样。

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