樊文娟

（甘肅智通科技工程檢測咨詢有限公司，甘肅 蘭州 730102）

0 引言

在某高速公路路基工程中，為了保證施工過程的順利進(jìn)行，施工人員必須有效地?fù)Q填或者改良路基區(qū)域內(nèi)的高液限土。改良高液限土的技術(shù)比較多，各有優(yōu)勢與劣勢。如果工程施工地區(qū)附近有制砂場，機(jī)制砂的生產(chǎn)或者運(yùn)輸會非常方便，使用成本會比較低；另外，采用機(jī)制砂而不用河砂作為路基填料，不僅滿足環(huán)境保護(hù)要求，還能達(dá)到施工技術(shù)要求。為了有效滿足實(shí)際工程建設(shè)的需求，本工程采用機(jī)制砂改良高液限土的方式，機(jī)制砂摻量為9%左右，能夠有效提升高液限土的路用性能。

雖然機(jī)制砂改良高液限土能夠獲得較好的工程性質(zhì)，但是難拌合、難壓實(shí)的問題仍然存在，這會導(dǎo)致改良目的難以實(shí)現(xiàn)。對此，必須認(rèn)真施行科學(xué)的碾壓工藝，執(zhí)行嚴(yán)格的施工技術(shù)要點(diǎn)，重視施工全過程的有效管理，才能滿足工程施工要求。本文對此進(jìn)行總結(jié)，以資參考。

1 常用高液限土處置技術(shù)

1.1 包心或包邊處置技術(shù)

進(jìn)行施工時(shí)，需要在路基底部鋪設(shè)約40cm 的砂礫石，然后利用特殊的方法對路基兩側(cè)進(jìn)行包邊，將土工格柵設(shè)置在挖填結(jié)合處，形成排水系統(tǒng)，使路基成為一個(gè)整體，同時(shí)兼具排水功能和穩(wěn)定性。但是這一技術(shù)并不適用于降水量較大的地區(qū)，可能導(dǎo)致以下三個(gè)問題出現(xiàn)：（1）高液限土本身擁有較高的含水率，降雨后會進(jìn)一步提升其含水率，相關(guān)人員必須通過晾曬降低含水率，會導(dǎo)致工期的延誤；（2）施工時(shí)，降雨會對尚未封閉的路基產(chǎn)生影響，可能會在一定程度上破壞路基；（3）完成路基的分層填筑后，如果存在過長的晾曬時(shí)間，會導(dǎo)致路基上層出現(xiàn)干縮網(wǎng)裂的情況，從而使路基的穩(wěn)定性降低[1]。

1.2 石灰或水泥處置技術(shù)

在土壤中摻入一定比例的石灰或水泥，土壤中的水會與石灰或水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在一定程度上可以降低土壤中的水，降低高液限土中的含水量后對壓實(shí)有利，并且其反應(yīng)物能夠使路基的穩(wěn)定性和強(qiáng)度得到有效增強(qiáng)。但是這種技術(shù)不但需要較高的施工成本，較長的施工時(shí)間，還具有較高的拌合難度。

1.3 機(jī)制砂改良技術(shù)

機(jī)制砂是由機(jī)械設(shè)備加工而成的砂子。含有機(jī)制砂粒的粘土中，細(xì)顆粒起到聯(lián)結(jié)砂粒的作用。當(dāng)土中的機(jī)制砂粒較少時(shí)，粗顆粒無法起到支撐骨架的作用，粘土的工程性質(zhì)主要取決于土顆粒之間的相互作用；由于機(jī)制砂屬于粗顆粒，若粘土中摻入的機(jī)制砂越來越多，那么土中的粗顆粒就越來越多，同時(shí)也逐漸起到骨架作用，粘土的強(qiáng)度也隨之增大。機(jī)制砂改良液限土技術(shù)施工相對簡便、成本較低，已被廣泛采用。

2 機(jī)制砂改良高液限土路基碾壓工藝

2.1 設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案

試驗(yàn)前，首先完成試驗(yàn)用地的選取和分段。地點(diǎn)一般選擇在需要填筑的路基旁，試驗(yàn)長度為100m，按長度將其分為四個(gè)相同的試驗(yàn)段，不同的試驗(yàn)段使用不同的碾壓工藝，具體碾壓工藝如表1所示。

碾壓試驗(yàn)中使用山推SR22M 型壓路機(jī)和PY180平地機(jī)，其中山推SR22M型壓路機(jī)擁有靜壓、28HZ和32HZ三種震動頻率，與振動頻率相結(jié)合，壓路機(jī)擁有靜壓、小振以及強(qiáng)振三種工作模式。碾壓試驗(yàn)開始之前，需要仔細(xì)地清理場地內(nèi)的植被和垃圾，同時(shí)將場地中的土體整平，在碾壓過程中壓路機(jī)的車速必須保持在4km/h以內(nèi)[2]。完成試驗(yàn)以后，以壓實(shí)度作為評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分析每種方案的碾壓效果，完成最佳碾壓工藝的確定和選擇。

2.2 選擇試驗(yàn)方案

使用環(huán)刀法檢測現(xiàn)場壓實(shí)度，這種方法的原理就是比較實(shí)驗(yàn)室測定的最大干密度和壓實(shí)后的干密度，能夠準(zhǔn)確反應(yīng)路基壓實(shí)度。環(huán)刀法計(jì)算壓實(shí)度的公式為：路基壓實(shí)度=試驗(yàn)段干密度/實(shí)驗(yàn)室的最大干密度×100%。結(jié)合相關(guān)規(guī)范，測試試驗(yàn)段的碾壓壓實(shí)度，最終結(jié)果為方案一擁有93.6%的壓實(shí)度，方案二擁有90.4%的壓實(shí)度，方案三擁有91.8%的壓實(shí)度，方案四擁有88.6%的壓實(shí)度。通過計(jì)算結(jié)果可知，第一種碾壓方案擁有最好的路基壓實(shí)度，所以該工程采用方案一的碾壓工藝。

3 機(jī)制砂改良高液限土路基施工要點(diǎn)

3.1 施工準(zhǔn)備工作

首先，應(yīng)該全面、合理的準(zhǔn)備相關(guān)施工設(shè)備，如壓路機(jī)、平地機(jī)、路拌機(jī)、推土機(jī)、運(yùn)輸車、挖掘機(jī)、裝載機(jī)等，本工程的具體設(shè)備信息見表2。

表2 具體設(shè)備信息

其次，應(yīng)該準(zhǔn)備相應(yīng)的試驗(yàn)檢測設(shè)備。相關(guān)人員應(yīng)該完成以下試驗(yàn)設(shè)備的提前準(zhǔn)備：直剪儀、數(shù)顯液塑限測定儀、電子稱、擊實(shí)儀、環(huán)刀、篩子等。

最后，準(zhǔn)備相關(guān)材料。與該工程實(shí)際情況和試驗(yàn)研究相結(jié)合，使用機(jī)制砂改良高液限土，相關(guān)人員可以在施工現(xiàn)場周邊的制砂場取得機(jī)制砂[3]。

3.2 施工工藝流程

利用機(jī)制砂改良路基土的過程中，必須充分重視拌合這個(gè)步驟，在拌合過程中相關(guān)人員大多采用場拌法或路拌法。與該工程現(xiàn)場實(shí)際情況相結(jié)合，本次改良施工中使用路拌法，其施工工藝流程為：填前整平→測量放樣→運(yùn)輸填料→上料→整平→碾壓→分層填筑。

（1）填前整平。開展路基施工前，需要先整平路基的下承層，對土體表面的植被進(jìn)行仔細(xì)清理，保證土體表面的堅(jiān)實(shí)度和平整度，并且保證下承層能夠有效滿足相關(guān)的規(guī)范。

（2）測量放樣。完成下承層的整平后應(yīng)有效開展測量放樣工作，最后借助測量儀準(zhǔn)確的測量原地面的高程。

（3）運(yùn)輸調(diào)料。開展實(shí)際施工時(shí)，大多數(shù)情況下都是使用挖掘機(jī)向自卸汽車裝料，然后由自卸汽車完成路基填料的運(yùn)輸工作，再配合現(xiàn)場人員的準(zhǔn)確指揮，在畫好的方格內(nèi)準(zhǔn)確放置填料。具體操作過程如下：首先是取土，路基壓實(shí)時(shí)含水率是重要的影響因素，相關(guān)人員應(yīng)該先挖松土體再取土，從而降低土體中的含水率。取土?xí)r，應(yīng)盡量保證取土面呈斜面，這樣能夠幫助水流出土體。與現(xiàn)場實(shí)際情況相結(jié)合也可以完成排水結(jié)構(gòu)設(shè)置。相關(guān)人員對取土工作進(jìn)行現(xiàn)場指揮時(shí)，應(yīng)盡量保持取土在同一層進(jìn)行，從而降低土體含水率的差異。其次是運(yùn)輸土，可以使用小噸位運(yùn)輸汽車作為運(yùn)輸機(jī)具，這樣對蒸發(fā)土體水分有利，并且能夠幫助相關(guān)人員更好的控制填土厚度，實(shí)現(xiàn)施工時(shí)間成本的降低。

（4）上料。相關(guān)人員應(yīng)該與路基地下水位相結(jié)合合理選擇土和砂的上料順序。如果存在較高的地下水位，需要先放砂；如果存在較低的地下水位，則需要先放土。與該工程實(shí)際情況相結(jié)合，本次上料順序?yàn)橄韧梁笊?，可確定35cm的混合料鋪松厚度。

（5）整平。首先需要整平填土，然后使用擁有良好性能的路拌機(jī)拌合兩遍機(jī)制砂和填土，但是需要注意不能從底部進(jìn)行翻拌，可以對砂子落入底部起到預(yù)防作用，最后再進(jìn)行兩遍翻拌，并且從底部進(jìn)行翻拌，均勻的拌合砂子和填土。拌合過程中應(yīng)該注意拌合深度的檢查和調(diào)整，確保翻透填筑層，防止有素土夾層在上下層之間出現(xiàn)。但是也應(yīng)該保證翻拌適度，否則將對下層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。完成翻拌后應(yīng)該保證混合料存在基本相同的色澤，如果拌合效果不滿意可以再次進(jìn)行拌合。在開展整平前，應(yīng)該保證摻砂量與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相符合，如果相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)無法滿足，應(yīng)進(jìn)行合理調(diào)整。完成拌合后，可以開展整平施工，并且應(yīng)該按照35cm的鋪松厚度開展整平施工。

（6）碾壓。使用分層碾壓的方式開展碾壓施工。完成拌合整平后，應(yīng)該完成土壤含水率的測量，保證含水率處于最佳水平再開展碾壓施工，并且使用上述方案一的碾壓工藝開展碾壓施工，具體為1遍靜壓+2遍小振+2遍強(qiáng)振+2遍小振+1遍靜壓。開始碾壓每層時(shí)都需要進(jìn)行一次整平，并且保證相同的攤鋪厚度；整平攤鋪高液限土的過程中，可以控制2%～3%的斜坡，對排水有利；開展碾壓施工時(shí)，如果有剪切破壞、嚴(yán)重反彈的現(xiàn)象在路基表面出現(xiàn)應(yīng)停止施工；完成第一層的碾壓后，應(yīng)該開展相應(yīng)的檢測工作，在保證符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)后才可以繼續(xù)下一層碾壓施工[4]。

（7）分層填筑。路基擁有20m的總高度，應(yīng)該采用階梯型的路堤邊坡。填筑路堤時(shí)，應(yīng)該分別將臺階設(shè)置在16m和8m處，確定1:1.5的邊坡坡比。

3.3 施工質(zhì)量控制

（1）施工前應(yīng)該對土石方調(diào)配措施進(jìn)行全面合理的制定。

（2）填筑路基前，應(yīng)該利用各種技術(shù)有效的處理路基底部，保證路基擁有平整、堅(jiān)實(shí)的底部。

（3）施工時(shí)，對于路基排水系統(tǒng)應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，從而使集水問題得到有效避免。

（4）應(yīng)該與試驗(yàn)得到的最佳含水率相結(jié)合來控制路基填筑的含水率，施工過程中高液限土的含水率和最優(yōu)含水率應(yīng)保持3%以內(nèi)的誤差。由于高液限土存在吸水膨脹的特點(diǎn)，如果無法合理的控制含水率，將會直接導(dǎo)致壓實(shí)度不合格，從而對填筑路基的質(zhì)量和效率產(chǎn)生影響。

（5）嚴(yán)格的檢查和記錄施工過程，準(zhǔn)確記錄相關(guān)參數(shù)，如碾壓遍數(shù)、壓實(shí)度、鋪松厚度等。

（6）完成碾壓后，全面、詳細(xì)的觀察路基表面，保證沒有超壓、反彈等不良現(xiàn)象存在。如果存在以上不良現(xiàn)象，需要翻松填土并再次開始碾壓。

（7）與相關(guān)的壓實(shí)度控制指標(biāo)相結(jié)合開展檢測工作，合理的抽檢壓實(shí)度，具體要求為每2000m2需要8 個(gè)抽檢點(diǎn)。

（8）相關(guān)人員需要保證連續(xù)進(jìn)行層與層之間的上料工作，防止改變土質(zhì)特性對施工質(zhì)量的不良影響。

4 影響機(jī)制砂改良高液限土路基沉降的因素

近年來，我國不斷提升公路的建設(shè)規(guī)模和建設(shè)速度，但是在實(shí)際開展路基施工時(shí)，仍然存在路基沉降問題。若是無法有效解決路基沉降問題，可能導(dǎo)致路基坍塌等現(xiàn)象的出現(xiàn)，會使路基的安全性得到降低。特別是在高液限土路基填筑施工中，更應(yīng)該加強(qiáng)對沉降問題的重視。結(jié)合相關(guān)研究與實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)以下因素會影響機(jī)制砂改良高液限土路基的沉降：首先，土是由土中水、空氣、土組成，在受到外力時(shí)會擁有較為復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)，并且地基土需要較長的時(shí)間才能完成滲透固結(jié)和次固結(jié)，所以在公路投入使用后殘余應(yīng)力仍然有可能影響路基，導(dǎo)致路基中出現(xiàn)蠕變現(xiàn)象，進(jìn)而致使路基沉降。其次，路基沉降也會受到填料性質(zhì)的影響，例如擁有良好級配的砂礫土，其擁有較小的壓縮性和較高的強(qiáng)度，使用這種材料填筑路基能夠使發(fā)生路基沉降的幾率有效降低，但是如果使用膨脹土或軟土等，出現(xiàn)路基沉降的幾率將會較大。第三，路基沉降也會受到路基壓實(shí)結(jié)果的影響，如果無法滿足相應(yīng)的壓實(shí)度要求也會導(dǎo)致路基沉降產(chǎn)生。最后，路基沉降也會受到地下水位變化的影響，在降低路基土空隙水壓力的同時(shí)，也會提升土中的有效應(yīng)力，會導(dǎo)致路基沉降的現(xiàn)象出現(xiàn)。

5 結(jié)束語

綜上所述，高液限土的土質(zhì)較差，無法直接用于路基填筑。在案例工程中，通過實(shí)驗(yàn)確定了擁有93.6%壓實(shí)度的機(jī)制砂改良高液限土路基碾壓工藝。為了解決該工藝難拌合、難壓實(shí)問題，施工過程中根據(jù)試驗(yàn)確定的方案認(rèn)真施行科學(xué)的碾壓工藝，執(zhí)行嚴(yán)格的施工技術(shù)要點(diǎn)，重視施工全過程的有效管理，使工程施工效果達(dá)到了預(yù)期。經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為：要提高機(jī)制砂改良高液限土路基填筑施工技術(shù)的應(yīng)用效果，必須在填筑施工中加強(qiáng)對沉降問題的重視。根據(jù)該工程的建設(shè)效果可知，使用機(jī)制砂改良高液限土，不但能夠使高液限土滿足路基填筑要求，還能夠有效提升路基的穩(wěn)定性。