燕 锋 平
(山西省吕梁高速公路有限公司，山西 吕梁 032200)
集中预拌路拌法在膨胀土路基施工中的应用
燕 锋 平
(山西省吕梁高速公路有限公司，山西 吕梁 032200)
结合膨胀土特点及膨胀土路基存在的问题，以某高速公路项目为例，从CBR试验、改良土配合比、取土场及材料选择、施工流程四方面，分析了集中预拌路拌法在膨胀土路基中的施工要点，为今后同类工程提供参考。
膨胀土，路基，改良土配合比，集中预拌路拌法
0 引言
膨胀土十分特殊，它能够吸水膨胀、失水收缩，性质极其不稳，给工程带来极大的危害。路基工程施工当中也常见遭遇膨胀土而影响工程建设的现象，交通运输事业在我国是战略重点。因此，探索对膨胀土路基具有针对性的施工技术，具有十分显著的现实意义。
1 膨胀土路基
1.1 膨胀土
膨胀土是富含膨胀性粘土矿物且在水的作用下能够发生明显的体积变化的非饱和粘性土。公路部门膨胀土的判别依靠三个指标，分别是标准吸湿含水率、塑性指数和自由膨胀率，2.5%以下的标准吸湿含水率、15%以下的塑性指数以及40%以下的自由膨胀率可判断为非膨胀土。世界上膨胀土分布广泛，遍布6个大洲，46个国家，我国有26个省区分布有膨胀土，相关研究表明我国每年因膨胀土造成的经济损失达到150亿美元。以公路工程来说，十三五期间，我国计划新建改建高速公路约3万km，建设改造普通省道约10万km，建设改造农村公路100万km，其中有很大部分的工程将穿越膨胀土地区。
膨胀土具有超固结性，强度高、容易产生卸荷松弛变形。具有裂隙性，原生裂缝发育，在干湿循环、风化、卸荷作用下，容易产生次生裂缝，而且可能出现大裂缝。还具备膨胀性与强度衰减性，遇水膨胀，强度剧烈衰减，失水则收缩。基于这些特性，路基工程施工当中遇见膨胀土，极其容易出现一些病害，下文探讨。
1.2 膨胀土路基问题
1)滑坡，这是膨胀土路基施工中最常见也最严重的病害，在路堤、路埑中均有发生。路堤发生滑坡往往是填土或基底为膨胀岩土层，一般情况下，滑体宽20 m～50 m，厚度约2 m～5 m。路埑滑坡往往是膨胀岩土分界面上发生，要么是软弱层，要么就是裂隙面，宽度能达到10 m，厚度约3 m～4 m。
2)坍滑，路基施工中很常见，坍滑现象多在路肩出现，坍壁一般不过1 m，宽度则可能只有几米，也可能有十几米。路埑坍塌会比较严重，多在路埑顶部，一般坍壁高2 m～3 m，宽度可能是几十米也可能上百米。
3)结构物破坏，由于膨胀土的特性，路基工程当中的一些结构物如挡墙、涵洞、桥台等在膨胀土的胀缩作用下，开裂偏位，直接使这些结构物失去作用。
4)膨胀土路基处理不到位，铺筑路面以后，会常见路面变形、开裂、断板，直接增加行车的威胁度。
综上，面对膨胀土路基，业界有一顺口溜，膨胀土路基施工备土掺灰为砂化，拌和均匀很重要；机械拌和有点多，薄填快压是关键。说的就是应对膨胀土路基，必须进行恰当改良，以增加路基稳定性、承载力，保证路基质量。当前国内外针对膨胀土路基的改良主要采用换填法或是化学改良，前者把膨胀土换填成水泥改性土，借用和废弃的土方量大，造价高昂，而且会严重破坏生态环境。而后者主要采用石灰来对膨胀土进行改良，施工难度较大，而且造价高，需要很长的时间来保证改良土能够满足路基填筑要求，对工期影响大。
2 集中预拌路拌法
2.1 概念界定
要理解集中预拌路拌法，应将其拆解开来看，首先集中预拌，它相当于厂拌法，即设置一个集中拌合基地，采用专门的设备，将规定掺灰比的混合料进行搅拌。其次，路拌法，实质上就是在路上或是在施工现场就地拌合混合料的施工方法，这种方法仅在二级(含)以下公路上比较适用，二级以上需要设置稳定拌合基地。综合起来看，集中预拌路拌法就是在集中设置的取土场按照确定的掺灰比，进行预先搅拌，然后运输到路基施工现场使用路拌机进一步将混合料搅拌均匀后摊铺。
2.2 工程案例
某高速公路项目长31 km，设计双向六车道，最高限速120 km/h，项目沿线广泛分布膨胀土，对项目危害大，路基施工时，经过多方案比选最终确定使用化学改良的方式来改良膨胀土。设计中要求改良土应符合无荷载情况下的膨胀率要小于1%，在50 kPa荷载下要保证小于0的膨胀率，同时胀缩总率应小于0。
2.3 施工要点
1)CBR试验。
路基施工现场进行CBR试验，以测点为圆点半径15 cm范围的表面找平，安装现场测试装置。路基表面与贯入杆紧密接触，贯入杆以1 mm/min的速度压入土层，记录贯入量及其荷载，达到7.5 mm或12.5 mm的贯入量时停止试验。对测点取样，测定样本含水量，测点旁边使用环刀法或灌砂法测量路基密度。根据测得的数据绘制荷载—贯入量曲线，必要时进行原点修正。要注意，现场条件下测定的CBR值，与室内测定值有很大差别。应通过试验找到现场测定值和实验室测定值之间的关系，并换算成实验室测定值，才能用于路基施工强度检验或评定。
2)改良土配合比。
要保证改良土的力学性能，必须控制好配合比。从项目实际出发，结合以往应对膨胀土的实践经验，通过试验比选，项目最终确定使用石灰作为改良剂。结合改良土的技术要求，对配合比进行试验，在浸水72 h后发现掺入5%～8%的石灰，改良土未出现崩解问题，配合比相对合理。
3)取土场及材料选择。
取土场的选择上，根据项目设计要求以及施工标段的土方石调配计划来确定，一旦确定后制定好土方石调配方案，并集合项目所在地土地利用以及相应的环保规范，再结合路基排水布置取土场，要注意取土场不得随意挖取，尽最大努力，保证对生态环境的干预最小。石灰的选择上，项目使用三级标准以上石灰，生石灰颗粒粒径在1 cm以上，并能够通过10 mm孔筛筛选的消石灰，材料选定后，应尽可能快的使用。
4)施工流程。
集中预拌路拌法在目前已经有一套相对成熟的工艺流程。
首先，集中预拌。在取土场进行预拌，先检测材料含水量，包括土场内原土以及石灰，确定改良土配合比。然后根据配合比布灰，项目布灰时预先对取土面进行整平，然后确定取土深度，结合配合比计算所需的石灰用量，并确定单位面积的纵横间距，并画线标记，然后均匀洒布石灰，为保证均匀度，应使用刮板均匀铺开石灰。然后进行改良土拌合，使用挖掘机预拌，控制单机生产量，项目要求50 m3/h，预拌过程中为保证含灰量均匀，应将块状土反复揉搓至松散状态，并且色泽、外观要保持一致，控制最大粒径在15 cm以内，此时就可以打堆焖料。焖料一般需要几个小时，主要目的是增加混合料的可碎性。要注意焖料时控制含水量。
其次，路拌。焖料完成的混合料运输至现场，项目按30 cm虚铺厚度在合格的填筑面上均匀摊铺混合料。使用路拌机沿着路基纵向逐幅全深范围的搅拌混合料，为了保证上下两层的连接性，拌合深度要求深入基面1 cm以上，纵向上需要保证至少30 cm的搭接长度，并且需要对搭接处进行修整。经3遍拌合，颜色均匀一致，15 cm颗粒含量不超过20%合格。
第三，压实。应先对路拌后的混合料进行检测，可采用EDTA滴定法或直读式测钙仪，检测混合料含灰量，同时检测含水量，确保参数符合压实条件。然后使用重型振动压路机，强振，碾压4遍，碾压完成应保证轮迹不明显。要注意具体情况具体分析，应当结合工程特点，选择合适机具，进行碾压试验，确保各项参数满足要求，从而选出最优化的压实工艺方案。
3 结语
膨胀土路基施工复杂程度高，一旦处理不当就可能导致路基出现各种问题。集中预拌路拌法是一种相对成熟的处理膨胀土路基的施工方法，本文进行了研究，可能存在不足之处，但是也具备一定的参考价值，希望能够与业内同仁共同探讨，为保证路基施工质量做出贡献。
[1] 郝栓群.集中预拌路拌法在高速公路施工中的应用[J].华东公路,2017(1):110-111.
[2] 罗小红.论公路工程中膨胀土路基的施工处理方法[J].交通标准化,2013(9):72-74.
[3] 连玉超.石灰改良膨胀土集中预拌路拌法填筑路基施工技术[J].交通世界,2016(10):56-57.
[4] 邵艳梅.集中预拌路拌法改良膨胀土路基施工技术[J].华东公路,2016(3):49-50.
On application of central premixing method in expansive soil roadbed construction
Yan Fengping
(ShanxiLvliangExpresswayCo.,Ltd,Lvliang032200,China)
Combining with the features of the expansive soil and its problems, the paper analyzes the construction points of the central premixing method in the expansive soil roadbed from CBR test, proportion ratio of modified soil, borrow area and material selection, and construction procedure by taking some expressway as the example, so as to provide some reference for similar projects in future.
expansive soil, roadbed, proportion ratio of modified soil, central premixing method
1009-6825(2017)18-0132-02
2017-04-07
燕锋平(1978- )，男，工程师
U416.1
A
