膨脹土路基推平碾壓施工技術(shù)
膨脹土路基推平碾壓施工技術(shù)：膨脹土路基的強度低、穩(wěn)定性差、膨脹性均給公路工程質(zhì)量帶來極大的危害，必須進行特殊處理。膨脹土問題是困擾內(nèi)鄧高速公路建設(shè)的一大技術(shù)難題，也是我單位施工的一大技術(shù)難題。設(shè)計采用的是摻灰處理來提高CBR值及穩(wěn)定性。為了節(jié)約投資，通過和業(yè)主、設(shè)計單位共同研究，結(jié)合我項目部實際情況，尋求和制定了一套既能滿足規(guī)范要求，又能節(jié)約投資、確保質(zhì)量的優(yōu)化方案——路基膨脹土填心、灰土包邊施工方案。
1.工程概況
內(nèi)鄧高速公路第No2合同段施工樁號自K22+873至K50+050；全長27.2Km。其中路基土方約149萬方，全路段均分布有膨脹土。
通過對弱、中膨脹土、石灰改性膨脹土的基本物理特性、擊實特性、脹縮特性、強度特性（CBR值）進行試驗研究，得出了膨脹土填筑指標的控制范圍，石灰改性土的摻入比。在此基礎(chǔ)上，通過對比分析，最終采用路基中部填筑膨脹土，路基底、邊、頂用灰土進行封閉的包邊方案。下面就膨脹土試驗檢測方法及施工方案進行說明。
2.膨脹土判別
根據(jù)工地試驗室的實際情況各各項指標的試驗操作難易程度，最終選定自由膨脹率、液限和塑性指標三個指標來判定填料的膨脹性
填料膨脹土等級判定標準
膨脹潛勢等級指標
弱膨脹土
中膨脹土
強膨脹土
液限（%）
40～50
50～70
>70
塑性指數(shù)
15～28
28～40
>40
自由膨脹率（%）
35～55
55～80
>80
<0.002mm膠粒含水量（%）
<35
35～50
>50
標準吸濕含水率（%）
2.5≤ωl<6.8
4.8≤ωl<6.8
ωl>6.8
3.取土場地土質(zhì)分布調(diào)查及使用劃分
我標段對小劉溝取土場進行了土質(zhì)調(diào)查，采用洛陽鏟探查，共計兩個斷面，6個點，探取深度2.3米，經(jīng)試驗檢測，除靠近東北側(cè)凹洼處為砂類土，其余5個點在2.3米取出的土樣均為高液限粘土及膨脹土，不能直接用于路基填筑。將該取土場劃分為4個取土區(qū)，分別定性，定案，定量定點使用。
劃分：西南為1區(qū)，東南為2區(qū)，東北為4區(qū)，西北為3區(qū)。
定性：經(jīng)試驗后，西南為1區(qū)土質(zhì)自由膨脹率44%，液限53%，塑性指數(shù)34。判定為高液限粘土，弱膨脹土。
東南為2區(qū)土質(zhì)自由膨脹率52%，液限62%，塑性指數(shù)39。判定為高液限粘土，弱膨脹土。
西北為1區(qū)土質(zhì)自由膨脹率50%，液限46%，塑性指數(shù)29。判定為低液限粘土，弱膨脹土。
東北為4區(qū)土質(zhì)自由膨脹率42%，液限41%，塑性指數(shù)19。判定為低液限粘土，弱膨脹土。
定案：滿足《內(nèi)鄧高速69號文件》關(guān)于弱膨脹土填筑路基設(shè)計的要求。
定點使用：西南區(qū)為1區(qū)該土用于K37+853.5—K39+000段和K39+000—K40+565段，封層7%石灰改良弱膨脹土的路基填筑。
東南區(qū)為2區(qū)該土用于K35+694—K37+853.5段，封層7%石灰改良弱膨脹土的路基填筑。
西北區(qū)為3區(qū)該土用于K41+432—K45+200段，7%石灰改良弱膨脹土封層，7%石灰改良弱膨脹土2.5米包邊及弱膨脹土填芯的路基填筑。填至94區(qū)頂。
東北區(qū)為4區(qū)該土用于二工區(qū)二隊（K32+776—K35+694）和二工區(qū)6隊（K40+565—K41+432）封層7%石灰改良弱膨脹土的路基填筑。
4.膨脹土路基包邊實施方案
依據(jù)《內(nèi)鄧高速69號文件》關(guān)于弱膨脹土填筑路基設(shè)計要求，膨脹土填心路基施工：底部采用40㎝厚7%石灰改善土進行封層處理，頂部路床部分采用40㎝厚7%石灰改善土進行封層處理，兩側(cè)包邊厚度250㎝（垂直厚度）7%灰土，詳見包邊斷面圖。
4.1施工前的準備工作
摻灰土路基要求石灰等級應(yīng)為三級以上，生石灰塊應(yīng)在使用前7～10天充分消解，每噸石灰消解需用水量一般為500～800㎏。消解后的石灰應(yīng)保持一定的濕度，以免過干飛揚，但也不能過濕成團。消石灰中不得含有未消解充分的生石灰顆?；蚱渌s質(zhì)與石塊。要加強貯運管理，盡量做到隨運隨用，石灰存放期不宜超過15天。
4.2路基填筑基底處置
路基施工前先做好截水溝、排水溝等排水及防滲設(shè)施，水溝的斷面為80×80cm。地面橫坡緩于1：5時，清除地表草皮、腐殖土后，原地面經(jīng)壓實，驗收合格后，可直接在地面上填筑路堤。
地面橫坡為1：5～1：2.5時，在清除地面草皮雜物后，應(yīng)將原地面挖成臺階，臺階寬度不小于2m，高度為0.2～0.3米，臺階頂面做成向內(nèi)傾斜2%～4%的斜坡。
場地清理完成后，應(yīng)全面進行靜壓，使其達到規(guī)定要求。靜壓采用小型振動壓路機械 進行光碾檢驗（壓2～3遍），不宜采用振動碾壓，以免破壞土體原有的結(jié)構(gòu)性，使其強度降低。在碾壓過程中，如發(fā)現(xiàn)土過干、表面松散，應(yīng)適當灑水；如土過濕，發(fā)生“彈簧” 現(xiàn)象，應(yīng)采用挖開晾曬、換土、摻石灰或根據(jù)具體情況決定是否施工墊層等措施進行處理。
4.3路基底封層改性土施工
基底清理、壓實完畢，經(jīng)檢驗合格設(shè)計要求以后，即可進行路基底封層施工。
底封層采用40cm厚摻7%的石灰改性土進行封底。施工時可分兩層進行，每層壓實厚度為20cm，松鋪厚度按25～28cm,不宜大于30cm控制。
施工控制含水量按最佳含水量控制。
4.4路基填筑施工工藝
路基填筑從經(jīng)過處理的原地面，按照橫斷面全寬分成水平層次，逐層向上填筑，并分層壓實。當原地面高低不平時，先從最低處分層填筑。
施工含水量的控制：
1）素土：施工控制含水量=室內(nèi)擊實最優(yōu)含水量+3%
2）灰土：施工控制含水量=室內(nèi)擊實最優(yōu)含水量
包邊層位具體流程：
1）全斷面攤鋪素土，保證素土的天然含水量不大于最優(yōu)含水量+7%。
2）晾曬2～3個小時后、用鏵犁進行翻曬1～2個小時，配合旋耕機破碎土團重復(fù)以過程2～3遍。具體翻曬時間長短根據(jù)現(xiàn)場的氣候條件調(diào)整。
3）對包邊部分進行布灰，用刮板將石灰均勻攤開，石灰攤鋪完后，表面應(yīng)沒有空白位置。
4）用路拌機、旋耕機進行灰土拌和，拌和深度應(yīng)達到下承層1cm，路拌1～2遍，在拌和過程中，若發(fā)現(xiàn)含水量較小，應(yīng)進行灑水。
5）若填心素土的土團粒徑較大，用路拌機對素土部分拌和1遍，破碎土團，保證路拌后粒徑<5cm的土團達到90%以上。
6）用壓路機走一遍后，用平地機進行粗平，個別不平處用人工配合找平。
7）碾壓。按以下碾壓順序進行：第1、2遍采用靜壓，第3遍采用弱振，第4遍采用強振，第5～8遍采用靜壓。當抽檢不合格時，若含水量在控制范圍內(nèi)，增加1遍強振，1遍靜壓；若含水量太低，進行灑水后進行復(fù)壓，同樣增加1遍強振，1遍靜壓。
4.5施工應(yīng)注意的事項
包邊采用灰土的厚度要保證，兩側(cè)包邊垂直厚度2.5米（修坡后厚度）。包邊部分與填心部分同時鋪設(shè)，用路拌機打碎，并輕壓1～2遍，然后對兩側(cè)包邊部分灑鋪石灰并攪拌均勻。
包邊回填段的包邊應(yīng)與內(nèi)部填料鋪筑碾壓同步進行。
路基的施工應(yīng)盡量避開雨季作業(yè)，加強現(xiàn)場排水，保證地基和已填筑的路基不被水浸泡。
施工中避免土體含水量增加是一個重要的問題，除了在取土場設(shè)置完整有效的排水系統(tǒng)外，最主要的是盡量縮短每層土全過程的施工時間。
在攤鋪和翻曬時間內(nèi)遇雨，是膨脹土路基施工之大忌。松散的塊狀膨脹土，具有好的滲透性蓄水性，遭受雨淋的未碾壓土或碾壓不密實的土體，含水量將大大增加，含水量過大的膨脹土，增加翻曬時間，往往是徒勞無功達不到預(yù)期的目的。一是翻曬過程中可能再次遇雨，二是翻曬的結(jié)果往往外部干硬，內(nèi)部濕軟，或者是上面形成干殼而下面濕度依然，造成進一步的碾壓或翻曬困難，碾壓時極易形成表面松散或底部軟彈，或大或小的局部軟土區(qū)，密實度依然很低。遇到這種情況時，為了不影響工程進度，可以考慮加生石灰粉吸收多余的水分，及時碾壓，改良或加固。排除降雨或其他可能增加含水量的因素，盡量爭取在二個雨天的間隙時間完成一層土的施工全過程。
避免含水量的快速下降則是一個相反的問題。公路所在地春季風(fēng)速較大。夏季溫度高，秋冬季比較干燥，大部分時間的地表蒸發(fā)量都較大，松鋪表層含水量下降很快，容易降低到最最佳含水量以下，造成壓實困難，或需灑水才能進行壓實的情況。因此，施工中應(yīng)做到快速推鋪、快速碾壓，以便在最佳含水量附近壓實到規(guī)定的壓實度。
出現(xiàn)含水量偏低時應(yīng)先測出土的實際含水量后計算出要加入的水量，灑水后應(yīng)悶12小時之后再進行碾壓。在含水量偏低的情況下，雖然可采取增大壓實功的辦法而勉強達到壓實度，但這樣會增大路堤的膨脹力，不宜采用。
路基在施工過程中碾壓好的每層土，在下一層施工前，有一段擱置期，在這個期間內(nèi)已碾壓好的土層受大氣降水、風(fēng)吹日照的影響，含水量處于動態(tài)的變化之中，土體會隨著含水量的變化產(chǎn)生收縮或膨脹變形，裂縫即是變形的一部分。裂縫的形成不同程度上破壞了土體的整體性，作為膨脹土路基的裂縫來說，最大危害在于雨水沿裂縫浸入后，引起土體含水量的變化，導(dǎo)致土體膨脹變形，干密度和強度的下降。施工過程中應(yīng)盡量減少有影響的裂縫產(chǎn)生，避免裂縫形成后遇雨，具體應(yīng)采取如下措施：合理安排施工，盡量減少碾壓后的擱置時間；降雨前通過碾壓使一部分裂縫消失，降雨后應(yīng)及時進行復(fù)壓，這對保證路基密實度很有必要；確保碾壓的均勻；由兩邊向中部碾壓以保證邊部的壓實度，且路基邊部應(yīng)適當加寬填。
對于膨脹土，含水量越均勻，顆粒越細，結(jié)構(gòu)越易于達到緊密狀態(tài)，膨脹性最小，強度較大，工程性質(zhì)相對較好，所以，土體在充分攪拌后再碾壓，從整體上看可以達到既節(jié)省施工成本，又提高了施工質(zhì)量的效果。
5.經(jīng)濟效益分析
通過本工法在我施工合同段的應(yīng)用證明經(jīng)濟效益較為顯著。由于該項目所在地區(qū)廣布弱、中性膨脹土，附近沒有符合規(guī)范的標準的普通土，符合標準的普通土距現(xiàn)場約30KM 以外，且便道狀況極差，需花費大量的資金去維修便道，且遠距離無法保證進度要求，成本高，按此施工，項目部必然是虧損的；采用石灰對弱膨脹土進行改性處理，用處理后的膨脹土包邊、弱膨脹土填心的方法，其工藝雖稍有復(fù)雜，但運距短，利潤高，效益好，據(jù)測算，該項目采用該工法施工為建設(shè)單位節(jié)省投資達1000萬元，為施工單位創(chuàng)造利潤350萬元。路拌機租賃