膨胀土路堤填筑施工工艺研究

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摘要:以案例的形式论述了某高速公路膨胀土路堤填筑施工的试验施工方式，通过使用两种不同施工材料和不同施工工艺做出的对比，分析出了高速公路路堤填筑施工中膨胀土以及改性膨胀土的最佳含水量、最佳松铺厚度、路拌次数、碾压次数和碾压速度，希望能够为类似施工提供参考。

关键词:高速公路，膨胀土，含水量，施工工艺

膨胀土在施工过程中，会通过吸收水分避免结构因失水出现裂缝，所以膨胀土的施工工艺与其他粘性土的施工工艺有着很大的区别，我国对于膨胀土的施工技术也做出了要求，其中对膨胀土施工的厚度、土团径粒、压实含水量等都有着明确的规定，但从实际的施工角度来讲，这些规定的内容可行性低，有些甚至无法应用到施工中，所以我国当前高速公路施工经常出现路堤整体或局部下沉、基床出现冒泥或两侧边坡稳定性下降的问题，严重的影响了施工质量和工程的安全性。为此文章以某高速公路膨胀土路堤填筑施工为例，论述了其在施工前试验段的施工工艺方案和实验结果，为日后其他的施工提供优化建议和质量控制指导。

1高速公路膨胀土路堤填筑试验段施工工艺方案

1．1填筑材料和填筑机械设备分析。填筑施工中需要的材料有两种:一种是膨胀土，另一种是石灰经过改良后的中性膨胀土，在试验过程中需要通过CBR实验进行材料性质检测，其中填筑施工中膨胀土的含水量为24%左右，每立方厘米膨胀土的最大干密度为1．68g;石灰经过改良后的中性膨胀土的含水量在23．5%左右，每立方厘米膨胀土的最大干密度为1．58g。施工过程中应用到的主要机械设备有:陕建WBZ21路拌机，其宽度在2．1m，能够实现的最大搅拌深度为0．4m;宝马BW217D振动碾压机，吨位为18t，最大振力为600kN;成工PY165平地机，刀片的宽度为3．9m。1．2填筑施工试验方案。此次试验分为两个区域:A区和B区，其中A区采用的是不改良包边施工，主要是在填芯阶段，B区采用的是石灰盖梁施工方式。为了在施工过程中获得准确的质量控制参数，在没有采用现场搅拌的前提下，对现场路拌的次数和松铺情况下铺设厚度、碾压次数以及碾压速度等施工参数进行了不同组合，大约有20种。其中A区试验有8种组合，B区试验有12种组合，具体数据见表1［1］。两个试验区的面积为25m×2m，通过对试验数据分析，可以选择最优的施工方式。1．3试验过程中的检测项目。本次试验过程中需要进行两项检测，一是路拌结束后对土团质量百分比的检测;二是在碾压过程中，前两次进行的是静压，后续需要进行的是振动碾压，而且从第四遍开始，每一次碾压过后，都要检测膨胀土的含水量和压实度［2］。

2高速公路膨胀土路堤填筑试验段施工结果分析

2．1施工中对控制含水量分析。在施工试验阶段，大部分操作都在室内进行，通过其反映出的膨胀土施工特性，得出以下结论:在路堤填筑施工中，膨胀土的含水量要比最合理的含水量稍高一些，但干密度略低［3］。如果将试验的施工工艺应用到实际施工中，能够满足高速公路的施工要求，也能保障工程的整体稳定性。通过对试验结果的分析，A试验区在进行压实后，其内部的含水量与设计要求的含水量基本相符，B试验区的含水量要比设计的含水量要求过高，而且试验阶段的压实次数完全能够满足施工中压实度的要求，如果当施工中膨胀土结构的含水量超过设计要求时，可以通过增加碾压次数，提高结构的压实度来控制含水量。但在使用这种方法前，要通过击实试验和CBR实验检测出施工要求的含水量，这样才能有效的控制施工质量;而且得到含水量的上下限范围后，对于施工按年度的降低也有一定的帮助，此次试验过程中，对于两个试验区含水量的控制是有区别的，A试验区采用的重型击实和湿法施工，所以含水量可以在1%上下进行浮动，但在施工中可能出现含水量未达到设计要求，但也能满足施工压实度的要求，这种施工中由于CBR的强度较低，不建议采用这种方式;B试验区含水量可以在2%上下浮动，而且在不同的施工位置上，含水量的浮动范围可以扩大到4%。这种结合实际施工情况进行含水量控制的方式，不仅能够提升施工的水稳定性，还有利于提高施工效率［4］。2．2施工中松铺厚度和路拌次数分析。在我国施工规范中规定，膨胀土及改性的膨胀土在施工过程中土团的最大粒径不能超过5cm，而土团粒径是施工中影响结构均匀度和压实度的最主要因素，所以施工中土团粒径越小才能获得更高质量的施工结果。为此，在试验过程中，进行了土团粒径合格百分比检测，发现无论路拌的次数是否相同，只要随着松铺厚度的提升，均匀度都会有所下降，其中路拌次数是1的时候，随着松铺厚度的增加，均匀度会有明显的下降;但在后续的第二次路拌或第三次时，均匀度下降的表现并不明显。在试验过程中，虽热均匀度会随着路拌次数发生变化，但两种施工材料在具体的变化上又存在着较大的差异，例如当松铺厚度达到了25cm～30cm，那么均匀度的平均值与路拌次数呈现出的是正比例关系，而且变化较大;如果路拌次数只有一次或两次，而且松铺厚度不变，那么经过改性的膨胀土变化幅度上要比膨胀土小很多，也可以说变化非常不明显。通过上述论述的分析发现，当含水量在合理的范围内时，不改良包边施工中最合理的路拌次数为1次～2次，松铺厚度最好控制在27cm;石灰改良施工最合理的路拌次数为2次，松铺厚度最好控制在26cm～30cm范围内。2．3施工中碾压次数、速度与压实度之间的关系分析。在相同的碾压次数下，松铺厚度如果持续增加，那么压实度会随着下降，但松铺厚度在25cm～30cm范围对压实度的影响较小。而碾压次数与压实度之间呈现的是正比例关系，也就是说碾压次数的增加，压实度也会随着增加，但在达到上限后，压实度的变化非常小。而碾压速度与压实度之间的关系较小，但受到压实功的影响，当碾压速度在2km/h～3km/h范围内时，对压实度的影响是最小的，所以在施工中可以将碾压速度控制在此范围内［5］。需要注意的是，在分析碾压次数与对压实度的影响时，还要考虑松铺厚度和不均匀性因素造成的影响。

3结语

从当前高速公路的实际情况来看，用膨胀土进行路堤填筑施工在质量上还无法实现有效的控制和保障，需要通过结合多项参数进行实验才能完成路堤填筑施工，为此，文章通过对高速公路膨胀土路堤填筑施工工艺参数的研究，希望能够为实际施工提供参考和借鉴。

参考文献:

［1］唐咸远，杨和平，肖杰，等．包芯法填筑膨胀土路堤的施工技术研究［J］．公路，2012，23(12):52-55．

［2］彭华中，王涛．膨胀土地区公路路堤填筑施工技术［J］．科技创新导报，2013，24(18):97-98．

［3］周勇明，顾生．膨胀土路堤物理处治技术的应用研究［J］．西部交通科技，2013，19(5):10-13，55．

［4］张柯宏．高速铁路膨胀土路堤沉降变形及湿热性状监测与分析［D］．成都:西南交通大学，2015．

［5］王媛媛，郭晓东．包芯法填筑膨胀土路堤的施工技术研究［J］．民营科技，2013，20(12):195．

作者:冯永富 单位:山西路桥建设集团有限公司