李瀟

（中交二公局第三工程有限公司，陜西 西安 710016）

1 濕陷性黃土路基改良技術(shù)特點(diǎn)

路基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性是確保公路質(zhì)量的基本條件，特別是西北黃土地區(qū)公路工程，提高黃土路基施工質(zhì)量尤為關(guān)鍵。黃土廣泛分布于中國(guó)的西北地區(qū)，特點(diǎn)為土質(zhì)較均勻、結(jié)構(gòu)疏松、孔隙發(fā)育，沒有遭到水浸時(shí)的強(qiáng)度通常較高，壓縮性較小，但一旦受到水的浸蝕，土結(jié)構(gòu)將被迅速破壞，導(dǎo)致較大附加下沉，強(qiáng)度迅速降低。如何在公路工程施工過(guò)程中消除黃土的這種濕陷性，提高路基施工質(zhì)量是我國(guó)西北地區(qū)高速公路建設(shè)面臨的一大難題。結(jié)合在青海地區(qū)黃土路基施工的研究及應(yīng)用，本文總結(jié)出一套適用于黃土路基改良的施工工藝，通過(guò)對(duì)濕陷性黃土路基采用水泥土改良+水泥土擠密樁+沖擊碾壓+強(qiáng)夯+液壓夯的成套施工技術(shù)進(jìn)行綜合處治，可從各個(gè)方面改良黃土的濕陷性，提高施工質(zhì)量。

2 濕陷性黃土路基改良施工應(yīng)用

2.1 水泥土改良濕陷性黃土工藝

2.1.1 工藝原理

水泥改良濕陷性黃土，是通過(guò)均勻摻拌水泥，使粉性土顆粒在參與水泥水化反應(yīng)的過(guò)程中不斷積聚，在土體中形成一定比例的較大顆粒，從而提高土體顆粒間的嵌擠力和摩擦力，進(jìn)而增強(qiáng)土體穩(wěn)定性和承載力。

2.1.2 施工技術(shù)應(yīng)用

水泥改良黃土路基施工與普通路基施工在前期工藝流程一致，按照路基標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝進(jìn)行掛線打方格布料，通過(guò)松鋪系數(shù)設(shè)置松鋪厚度，采用推土機(jī)與平地機(jī)組合進(jìn)行平整，保證松鋪厚度均勻。素土攤鋪后及時(shí)檢測(cè)含水量，并與設(shè)計(jì)摻量下的水泥水化反應(yīng)所需的含水量進(jìn)行對(duì)比，確保土體中水分滿足水泥凝結(jié)硬化的需要，保證改良效果。

水泥改良采用路拌法施工工藝，主要以粉料撒布車和冷再生路拌機(jī)為主，撒布車自動(dòng)計(jì)量控制系統(tǒng)可以控制定速行駛時(shí)的每平方米撒布量，施工時(shí)及時(shí)檢查撒布厚度，翻拌后通過(guò)滴定試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證水泥的摻量和均勻性。水泥布料完成后，采用冷再生路拌機(jī)及時(shí)拌和，拌和深度嵌入下層1～2cm，確保上下層有效連接。在拌和過(guò)程中著重關(guān)注拌和深度，調(diào)節(jié)路拌機(jī)拌和參數(shù)，不得產(chǎn)生素土夾層，翻拌后及時(shí)檢測(cè)含水量和水泥劑量，檢測(cè)和滴定試驗(yàn)要在翻拌后分上、中、下3個(gè)位置取樣，以此來(lái)檢查拌和均勻程度，檢驗(yàn)合格后進(jìn)行2次穩(wěn)壓和粗平。

黃土路基較普通路基壓實(shí)難度大，在常規(guī)施工機(jī)械中需增加羊角碾，羊角碾采用22t及以上機(jī)型，碾壓速度保持在2～4km/h，共碾壓4遍，待羊角碾碾壓完成后采用平地機(jī)將碾壓痕跡刮平，再采用振動(dòng)壓路機(jī)進(jìn)行碾壓。采用羊角碾碾壓能夠進(jìn)一步擠密土體，提高壓實(shí)度，保證黃土路基施工質(zhì)量。

2.1.3 主要技術(shù)控制要點(diǎn)

（1）松鋪厚度控制

松鋪厚度為確保翻拌均勻程度和壓實(shí)系數(shù)的首要條件。冷再生路拌機(jī)的最大拌和深度為40cm，但濕陷性黃土的壓實(shí)系數(shù)較大，一般在翻拌時(shí)出現(xiàn)2次明顯翻松拋高現(xiàn)象，從而出現(xiàn)超出路拌機(jī)拌和深度導(dǎo)致夾層的情況。所以需要通過(guò)試驗(yàn)段施工確定松鋪厚度。

（2）水泥劑量

施工前進(jìn)行撒布量的計(jì)算和撒布車計(jì)量調(diào)整。撒布車自動(dòng)計(jì)量控制系統(tǒng)可以控制定速行駛時(shí)的每平方米撒布量，施工時(shí)及時(shí)檢查撒布厚度，冷再生機(jī)應(yīng)緊跟撒布進(jìn)行翻拌，縮短水泥在土體表面放置時(shí)間。翻拌后，及時(shí)按照檢測(cè)頻率在相應(yīng)位置開挖探坑，分上、中、下3個(gè)部位取土樣，及時(shí)驗(yàn)證各區(qū)域水泥劑量和拌和均勻程度，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整水泥撒布量。

（3）改良時(shí)間

改良時(shí)間是保證改良效果的決定因素。改良時(shí)間不足，水泥的水化反應(yīng)和改良土的積聚改良過(guò)程將達(dá)不到試驗(yàn)確定的效果，導(dǎo)致實(shí)際土體最大干密度和最佳含水量等與試驗(yàn)確定的土體工程性質(zhì)具有巨大差異，使整個(gè)施工及檢測(cè)過(guò)程無(wú)法進(jìn)行對(duì)比評(píng)定。

（4）含水量控制

濕陷性黃土在挖、裝、運(yùn)、平的過(guò)程中水分散失很快，而且在摻拌水泥后水化反應(yīng)消耗大量水分。為了避免二次或者多次補(bǔ)水，采取改良后一次補(bǔ)水二次翻拌的工藝，在路拌完成并檢測(cè)合格后及時(shí)進(jìn)行二次穩(wěn)壓、灑水、二次翻拌、三次穩(wěn)壓、精平等工序，避免改良時(shí)間造成工序間斷，一方面可以快速補(bǔ)足最佳含水量，確保壓實(shí)效果，另一方面通過(guò)及時(shí)整平壓實(shí)來(lái)封水，減少補(bǔ)水后水分再次散失的時(shí)間。補(bǔ)水前檢測(cè)土體實(shí)際含水量，計(jì)算出與最佳含水量的差值，如果氣溫較高應(yīng)按照可施工含水量范圍的上限控制。另外，精平和壓實(shí)過(guò)程中，濕陷性黃土的表面水分散失較快，容易出現(xiàn)壓實(shí)過(guò)程中表面水分散失而開裂、起皮現(xiàn)象。在施工時(shí)，一方面要控制壓實(shí)時(shí)間，盡量安排在早上或者傍晚施工；另一方面出現(xiàn)起皮、開裂時(shí)采用霧炮機(jī)表面補(bǔ)水，確保壓實(shí)效果。

（5）表面收光

有效的改良時(shí)間可以避免壓實(shí)過(guò)程中水泥水化反應(yīng)使表面出現(xiàn)快速干皮現(xiàn)象，而且改良后的土體容許含水量增大便于達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。但夏季氣溫較高時(shí)也可能出現(xiàn)起皮、干裂現(xiàn)象，所以壓實(shí)過(guò)程中一旦起皮，應(yīng)及時(shí)采取霧炮機(jī)輕微補(bǔ)水。

（6）水泥改良黃土路基效果

黃土的液限和塑限值因?yàn)樗鄵搅吭黾佣兇螅顑?yōu)含水率及最大干密度也會(huì)隨之增大，黏聚力、內(nèi)摩擦角等指標(biāo)也會(huì)因水泥摻量的提高而表現(xiàn)出增加的趨勢(shì)，尤其以黏聚力的增長(zhǎng)趨勢(shì)更為明顯，經(jīng)過(guò)水泥改良后的黃土其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度顯著增大，使黃土在經(jīng)過(guò)改良后能夠作為一種合格的路基填料而使用。

2.2 水泥土擠密樁工藝

2.2.1 工藝原理

水泥土擠密樁是利用沉管擠密法達(dá)到成孔效果。選用相對(duì)單一的填料，通過(guò)拌和機(jī)與水泥均勻拌和，形成質(zhì)量比為8%的水泥土，向孔內(nèi)分層回填且使用夾桿錘夯實(shí)，從而保證水泥土擠密樁的均勻性，樁與樁間土形成完整的復(fù)合地基[1-2]。

2.2.2 施工技術(shù)應(yīng)用

施工機(jī)具安裝好后應(yīng)保證整體穩(wěn)定，接著升起樁管，對(duì)著樁位緩緩下放，確保樁管、樁尖、樁錘中心位于同一垂線上，利用錘擊力和樁管自重把樁管壓進(jìn)土中。成孔后及時(shí)清理和夯填孔底，夯擊次數(shù)至少在25次，再按照試驗(yàn)明確的分層回填厚度和夯擊次數(shù)有序倒入填料和開展夯實(shí)作業(yè)。每層回填厚度約30cm、落錘高度不小于60cm。水泥土擠密樁回填及夯實(shí)作業(yè)不能中途中斷，防止擠密樁承載力下降。

2.2.3 主要技術(shù)控制要點(diǎn)

（1）成孔過(guò)程中樁機(jī)保持穩(wěn)定，不得出現(xiàn)移動(dòng)、傾斜等情況，一開始需要輕擊慢沉，當(dāng)樁管方向穩(wěn)定后方可調(diào)整到正常速度。

（2）用于樁孔夯填的錘需不超過(guò)樁孔直徑9～12cm，夯錘重量則要在100kg以上，錘底面靜壓力在20kPa以上。成孔后必須檢測(cè)虛土厚度，當(dāng)厚度在500m內(nèi)時(shí)夯擊孔底，直到產(chǎn)生清脆聲音才能結(jié)束；如果厚度大于500mm則進(jìn)行復(fù)打處理。

（3）成孔擠密采用“間隔分批、及時(shí)夯填”的方式。在局部處理過(guò)程中，必須由外到內(nèi)間隔1～2孔施工；整片處理時(shí)應(yīng)“從邊緣開始，均勻分布、慢慢加密”。

（4）如果土層含水量大或存在軟弱土層，拔管后樁孔一般會(huì)發(fā)生縮頸現(xiàn)象，從而縮小樁孔面積，使得夯錘不能下落，還會(huì)造成填料中途堵塞。如產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，應(yīng)認(rèn)真處理。若較為輕微，或僅出現(xiàn)于樁孔上面，可鏟除孔壁突出部分；如縮頸嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)復(fù)打，具體操作是向孔中注入一定的干水泥，稍作暫停，然后重新打入樁管，把水泥擠向孔壁，達(dá)到吸收土中水分的效果，按照上述方法循環(huán)操作可解決縮頸問(wèn)題。

2.3 沖擊碾壓工藝

2.3.1 工藝原理

沖擊式壓路機(jī)通過(guò)高速形式，獲得巨大的沖擊能量、深層的壓實(shí)效果和極高的壓實(shí)效率，其具有普通壓路機(jī)和強(qiáng)夯機(jī)械的優(yōu)勢(shì)，將強(qiáng)夯作用力變?yōu)檫B續(xù)滾動(dòng)式?jīng)_擊，通過(guò)在壓實(shí)輪下較小面積內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊力，使土體得到壓實(shí)。

2.3.2 施工技術(shù)應(yīng)用

黃土路基每填高1.5m采用25kJ的三邊形沖擊式壓路機(jī)增強(qiáng)補(bǔ)壓1次（沖壓30遍為1次）。施工前，通過(guò)平地機(jī)整平原地面，然后利用鋼輪壓路機(jī)靜壓或振壓，達(dá)到地表壓實(shí)效果。沖擊碾壓時(shí)“先兩邊，后中間”，采用排壓法，錯(cuò)輪實(shí)施、輪跡覆蓋，橫向軸緣相互重疊20～30cm，沖擊壓路機(jī)的行駛速度控制在10～12km/h較合適?？v向碾壓排列每次應(yīng)錯(cuò)開一輪寬距離，確保每次沖擊碾壓能夠沖擊工作面波峰，提高著力點(diǎn)的均勻性，增強(qiáng)整體效果，依照此方法計(jì)算，該段路基全部碾壓完1次為碾壓1遍。第2遍由第1遍向內(nèi)移動(dòng)30cm寬進(jìn)行沖擊碾壓，第3遍再向內(nèi)移動(dòng)30cm寬進(jìn)行，以此類推至碾壓完全部工作面。最后通過(guò)平地機(jī)實(shí)施初步整平，并應(yīng)用鋼輪壓路機(jī)振動(dòng)碾壓1～2遍，壓實(shí)收光。

2.4 強(qiáng)夯工藝

2.4.1 工藝原理

運(yùn)用強(qiáng)夯法時(shí)，選擇20t、底面直徑為2.5±0.3m的重錘，通過(guò)重錘從高處落下所產(chǎn)生的沖擊力來(lái)改善土壤結(jié)構(gòu)，減小土體的壓縮性，消除濕陷性黃土的濕陷性。利用強(qiáng)夯法處理濕陷性黃土?xí)r，能夠提高土體結(jié)構(gòu)的均勻性，防止后續(xù)發(fā)生不均勻沉降問(wèn)題[3]。強(qiáng)夯法對(duì)土體產(chǎn)生的作用可深達(dá)地表以下5m，能較好地解決濕陷性問(wèn)題。除此之外，濕陷性黃土由于土體顆粒中所含有的水分極少，水分的不足使得土體顆粒長(zhǎng)期處于不飽和狀態(tài)，因此使用強(qiáng)夯法施工能夠防止孔隙水壓力消散和排水固結(jié)現(xiàn)象，在濕陷性黃土路基填筑過(guò)程中采用強(qiáng)夯法可以獲得更好的效果。

2.4.2 施工技術(shù)應(yīng)用

強(qiáng)夯施工前應(yīng)通過(guò)試夯明確施工工藝，夯擊次數(shù)應(yīng)根據(jù)試夯得到的夯擊次數(shù)和夯沉量?jī)烧咧g的關(guān)系曲線確定，并應(yīng)滿足下列條件：強(qiáng)夯最后2擊的平均夯沉量不超過(guò)50mm。夯擊遍數(shù)共3遍，前2遍為間隔點(diǎn)夯，每遍夯擊5～6次，最后1遍為滿夯。

2.5 液壓夯

針對(duì)沖擊碾壓及強(qiáng)夯不能施工的地方，采用液壓夯補(bǔ)強(qiáng)。施工前開展線外夯擊試驗(yàn)，明確夯擊次數(shù)、夯擊能等相關(guān)指標(biāo)。一般情況下每個(gè)夯點(diǎn)需夯擊6～9次，使夯擊能達(dá)到36kJ，夯擊3次為1遍，當(dāng)最后1遍與前1遍的相對(duì)夯沉量差值在10mm以內(nèi)時(shí)，可以此作為灌砂法檢測(cè)壓實(shí)度的依據(jù)。

3 水泥土改良黃土路基技術(shù)優(yōu)勢(shì)

與傳統(tǒng)的灰土路基摻石灰相比，水泥土路基采用水泥作為外摻材料，避免使用石灰，減少對(duì)環(huán)境的影響；同時(shí)成套的黃土路基改良施工工法，能夠有效消除黃土路基的濕陷性，通過(guò)機(jī)械化和標(biāo)準(zhǔn)化的施工工藝，大大提高了黃土地區(qū)路基施工質(zhì)量及施工效率。

4 應(yīng)用前景

國(guó)內(nèi)對(duì)黃土路基的處置措施主要有強(qiáng)夯、沖擊碾壓以及在路床摻灰處理，雖能改善黃土路基的濕陷性，但是仍達(dá)不到有效消除的目的，采用成套的黃土路基改良施工工法，從基底開始通過(guò)換填及水泥土擠密樁對(duì)路基進(jìn)行改良處理，并且路基所有填料均采用水泥改良土，填筑過(guò)程中不斷采用沖擊碾壓補(bǔ)強(qiáng)，最終達(dá)到消除黃土路基濕陷性，提高承載能力和穩(wěn)定性的目的，在黃土路基改良施工中具有較好的效果。

黃土路基經(jīng)過(guò)成套的改良施工后在強(qiáng)度、水穩(wěn)定性等方面有較大的提升，能提高路基的強(qiáng)度，改善路基不均勻沉降，增強(qiáng)路基質(zhì)量和耐久性，減少后期養(yǎng)護(hù)投入。該施工技術(shù)在施工質(zhì)量、技術(shù)創(chuàng)新、環(huán)境保護(hù)等方面取得了較為顯著的成效，對(duì)黃土地區(qū)的高速公路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)具有較大的推廣價(jià)值。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)黃土路基改良施工進(jìn)行分析研究，形成了一套完整的黃土路基施工工藝和方法，總結(jié)提煉出水泥土改良濕陷性黃土施工工藝、水泥土擠密樁施工工藝、沖擊碾壓、強(qiáng)夯及液壓夯施工工藝，為該類路基施工提供了豐富經(jīng)驗(yàn)。