高速公路膨胀土路基施工

2010-08-15高志强

山西建筑 2010年8期

高志强

在我国的部分地区存在着典型的膨胀土区,非膨胀土土源缺乏。在公路工程施工中,由于填筑土方工程量大,采用非膨胀土填筑路堤施工显然不符合实际情况和综合效能,在不影响路堤施工质量的前提下,在科学技术的指导下,通过采用正确、可操作的方法,对膨胀土加以改性利用,做好施工完成后的防护、养护措施,使膨胀土施工的路基完全能够达到使用要求。

1 膨胀土的理论构成

对土体物理性质起重要作用的是两种黏土矿物晶体结构的不同基本结构单元的不同组合造成的,即:硅氧四面体片和氢氧化铝八面体片的不同组合。膨胀土主要是由两个四面体片中间夹一个八面体片重复堆积而构成,也称三层型。由于在层间会吸附水中的水化离子,填充在结构单位层间,造成晶格活动性极大,使土体的膨胀性和压缩性极大。蒙脱石类黏土就是该结构形式的代表。

2 膨胀土的工程性质

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩、多裂隙性、易固结及崩解风化、强度易衰减等特性而不同于其他黏性土。在工程上,如果处理改性不好,对工程后期造成的损害是巨大的。反映土的膨胀性能指标有自由膨胀率及不同压力下的膨胀率,膨胀率的大小与土的含水量有关,土的含水量越低,其膨胀率越大,自由膨胀率是反映膨胀土工程地质分类的一个重要指标。交通部颁布的《公路路基设计规范》和《公路路基施工规范》中规定膨胀土的工程地质分类为:FS≥90%为强膨胀土,65%≤FS＜90%为中膨胀土,45%≤FS＜65%为弱膨胀土。同时,土体中的自然含水量是决定施工性能改性的首要条件。

3 膨胀土的施工处理

在路堤填筑施工前,分别在施工现场及取土场提取土样,做膨胀性土工试验,根据土工试验结果确定适当的施工工艺及改性措施。通过试验确定,路堤填筑用土属哪种类型的膨胀土。通过对6%灰土进行击实、液塑限、自由膨胀率及CBR值试验,掺灰后的混合土完全符合高速公路路基填筑施工用土的要求。

在施工中膨胀土或CBR＜3的弱膨胀土作路基填料时,应掺石灰进行分层改良。石灰改善土填筑采取路拌法,其施工程序如下。

3.1 准备下承面

将下承面表面的浮土、杂物清理干净,并用3Y18/21压路机纵横向碾压3遍～4遍,使下承面的标高、平整度、压实度、宽度、横坡度均达到规范的标准。按配合比设计,现场备齐各种合格原料:土、石灰。

3.2 施工放样

施工前恢复中线,下承面两侧设高程指示桩。直线地段每20 m设一桩、曲线地段每10 m设一桩,并作出明显标记,指示填筑层边缘位置及压实后需达到的高度。

3.3 运输及摊铺

自卸汽车将各种原料分层运至施工指定地点。人工配合推土机先将土摊铺均匀,用 YZC12压路机碾压1遍～2遍,使其表面平整。然后人工配合装载机将石灰均匀地摊铺在整平的表面上。

3.4 整形、辗压、养生、交通管制

混合料拌和均匀后,用平地机整平,及时进行碾压。碾压根据试验段试验结果采取最佳的碾压遍数,要求相邻两填筑段路基填缝紧密,压实度达到设计要求。碾压完成后立即进行养生。养生方法采用覆盖草袋洒水方法,养生期不少于7 d。养生期封闭交通。

4 膨胀土路基施工

4.1 膨胀土路基基底处理

一般地段,路基清表后按施工规范要求碾压密实后即可分层填筑弱膨胀土,无须作特殊处理;在池塘河渠地段,清淤后换填砂砾石至周围原地面,低洼地段清表后检测地基承载力及含水量,如其含水量过大,地基承载力达不到100 kPa,则直接填筑砂砾石至常水位以上,并在砂砾石表面铺设防渗复合土工布,以隔绝地下水上升影响路基质量。

4.2 膨胀土路基的施工技术要点

4.2.1 膨胀土的粉碎及分层摊铺

膨胀土路堤施工首先要避开雨季作业,其次加强现场排水功能。我部管段取土场的取土深度一般在3.0 m左右,土的干湿不均,因膨胀土有失水时硬,吸水时软的特性,因此要选择适当的粉碎和摊铺压实设备。根据现场试验,松铺厚度控制在30 cm以下,压实厚度控制在25 cm以下。上土前在已碾压好的土层面撒布石灰方格网,以控制松铺厚度。91区时可直接摊平,碾压密实。94区时则应在推土机粗平,平地机精平的土层上打上灰线平米方格,根据6%灰土配比确定每平方米的石灰用量,然后人工均匀摊铺,如果土的含水量大则不能直接拌和,应先用铧犁翻拌晾晒。

4.2.2 土层粒径控制

按施工技术规范规定,膨胀土路堤施工最大颗粒径不得大于5 cm,但经过实践发现,土的含水量过大时,生石灰达不到彻底降低含水量从而消除膨胀性的目的,土块不能与石灰料充分结合,特别是温度较低时,水分不易蒸发,碾压后形成一片一片的黏土饼,影响路基质量。因此在现场控制时,利用摊平、拌合机械的交叉使用,把土颗粒径控制在3 cm以下,使土中水分易于蒸发,便于和土充分结合,从而减少土块本身的膨胀性,也有利于提高压实效率。

4.2.3 加强压实

与一般路基相比,膨胀土路基应选用重型振动式压路机或35 t～50 t的轮胎压路机,行驶速度不大于4 km/h,碾压时直线段由两边向中央,小半径曲线由内侧向外侧纵向进退式进行,横向接头振动压路机要重叠0.4m～0.5 m,对三轮压路机一般重叠后轮的1/2,前后相邻区段要纵向重叠1 m～2 m,做到无漏压,无死角。在路堤与路堑分界处、桥台结合部应特别碾压密实,考虑到膨胀土路堤的沉降,路堤边缘则应各加宽50 cm,路基成型后刷坡整平。

4.2.4 路堤填筑的连续性与路堤养生

路堤摊铺、推平后碾压时,应控制在最佳含水量左右,若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,压实后经检验合格马上进行下一道工序施工。工序间要紧密衔接,连续施工,土层压实后如不能及时上土,应采取覆盖养生的措施,待路基完工后,路堤两侧的边坡防护封闭工程也必须及时施工,共同做好膨胀土路基防水、保湿、防风化工作。