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摘要：随着我国高速公路的不断修建，其面对的地质环境复杂度也在逐年增加。其中高液限土由于其稳定性差、含水量高等特征而成为了压实工艺的难点。本文以具体的高速公路路基施工工程为研究对象，探究针对高液限土的施工工艺与施工方法，希望通过本文的研究能够为今后的相关施工提供必要理论基础。
关键词：高速公路；路基施工；高液限土；施工技术
一、引言
随着我国高速公路通车里程的不断提升，其背后有着一代又一代公路人的辛酸与努力。现阶段，高速公路所面对的地质环境更为复杂，工艺更为科学，为了探究在高液线土填筑工程中的具体工艺应用，开展本文相关研究，希望能够为后续的相关理论体系建立与施工实践提供必要基础与切实指导。
二、工程概况
平兴高速公路第一合同段范围为K1575+460～K1592+050，全长16.59Km，沿途经八尺、河头、中行等镇。全线采用设计速度为100Km/h的高速公路标准建设，路基宽度26m，双向4车道，桥涵设计汽车荷载等级采用公路-I级。根据设计要求，本合同段高液限土路基处置措施如下：1、在弃方路段，高液限土做弃方处理；2、在借方路段，高液限土仅用于在填土高度不大于12m的路段，利用条件为：高液限土液限不大于70%，粒径小于75%、且为非膨胀性土，且高液限土只能用于93区以下（含93区）；3、挖方路段如地基遇高液限土，原则上超挖80cm，换填材料宜为细粒土；填方路段如基底遇有高液限土，应采取措施保证基底90%的压实度。本合同段高液限土路基共25处，长度合计1350米，其中用于高液限土改良填方填筑的共19处。
三、高液限土填施工技术研究
3.1高液限土特征
高液限土天然含水率一般大于塑限，通过室内击实试验的最佳含水率较低，远远小于塑限含水率。按最优含水率来指导压实作业，一方面填料难于晾晒；另一方面此时碾压后空气体积率仍然较大。由于高液限土保水能力强，塑限含水率高，容易造成表层因失水而干裂，且碾压后会出现起皮、干裂等表观质量问题。常规重型击实条件下最大密度对应的饱和度Sr较小，吸水势能较大，存在较强的膨胀趋势，一旦吸水，其强度急剧下降，出现所谓的水稳定性差现象，从而影响了该种土的正常使用。如果在较高含水率的情况下进行碾压，由于高液限土粘粒含量大，透水性差，在松铺层内易出现表面压实，而内部土体存在大量空隙的现象，即出现所谓的弹簧土，传统压实度值K与强度指标CBR值均不易达到《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）的要求。
3.2 总体要求及工艺流程分析
根据设计要求，高液限土路基填筑底部设置40cm砂垫层与60cm亚粘土或粘土封层，顶部设置120cm粗粒土和30cm粘性土封顶。路基两侧设置100cm亚粘土或粘土包边。在总体要求背景下，本施工工艺采用如下流程来进行（图1）：
由图1中我们可以看出，整体的施工环节主要分为准备、施工以及维养等三个部分，其中施工环节是质量控制与工艺展开的要点。而按照施工顺序与开展过程则可以具体分为：室内试验→基底处理→上土平整→布格掺灰（砂）→旋耕机拌匀→压路机碾压→质量检测→养生等八个具体阶段，其不同环节的具体工艺实现如下：
3.3 前期准备环节工艺要点分析
在此环节中主要分为实验检验以及基底处置等两个方面。通过室内实验的方式确定高液线土的基本特性，确定施工方案；在基底处理过中则需要切实做好施工环境的营造。
在室内实验阶段：该阶段按照实验内容以及检测指标的不同可以分为原材料实验以及混合料组成配伍实验两个部分。在 原材料试验方面：其一是对高液限素土特性进行实验测定：对需要进行处理的高液限素土进行颗粒筛分、液限和塑性指数检测试验、天然含水量检测试验、比重检测试验、击实试验；CBR（加州承载比）试验、压缩试验、膨胀率试验等；其二是根据液限、CBR值及细颗粒含量等确定处理方案：其三是直接填筑；掺砂、石灰、水泥等改良填筑；其四是进行弃方处置。基本处理原则如下：据设计要求，液限为50%-65%的高液限土若满足强度和压实度的要求，不进行改良处理。当高液限土的液限为65%-70%或塑性指数＞30，或液限为50%-65%但不满足强度、压实度要求时，改良措施为：若强度不满足要求，掺3-5%的水泥或石灰处治，若压实度不满足要求，掺20%-40%的砂处治。本合同段所有高液限土路基填筑，按设计均采用掺砂处治。在混合料组成设计实验阶段：该阶段需要确定不同混合料配伍，按照具体的施工标准确定各项施工工艺3参数：其一是分别按不同的掺砂率针对同一种土样配制不同的混合料（以掺砂20%质量比为例）：10%，15%，20%，25%，30%，每种剂量应做6种平行实验，在能估计合适剂量的情况下，可以将五个不同剂量缩减到三或四个；其二是确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度，至少应做三个不同含砂量混合料的击实试验，即最小剂量、中间剂量和最大剂量。其他两个掺量混合料的最佳含水量和最大干密度用内插法确定；其三是按规定压实度分别计算不同掺量的试件应有的干密度；其四是试件在规定温度下浸水4d后，作CBR试验，同时计算CBR试验结果的平均值，确定混合料配比；其五是按上述试验步骤进行完成后，随后进行土样的击实试验确定土的干容重以及土体改良后的干容重、CBR强度值、膨胀率等试验。
在基底处置阶段：在改良土方填筑前进行基底处理，不论是直接的填筑段落还是经过软基处理的段落，必须保证基底平整、平顺具有一定的压实强度。并满足设计文件和相关施工技术规范的要求。
3.4 施工环节工艺要点分析
在具体的施工过程中，其主要分为如下几个方面：
第一，垫层、封层施工：垫层采用40cm厚砂砾垫层，下封层采用60cm厚亚粘土或粘土封层。垫层、封层施工时，每层都需打设控制桩，在相应标高位置用红油漆画上标记，铺设完后，用平地机进行平整，压路机进行碾压，确保其压实度、层厚等相应指标满足设计及规范要求。
第二，上土平整施工：对于要进行高液限土改良施工填筑的路段，采用挖掘机装土自卸汽车运至施工路段，为保证填土厚度一致，应严格按照布格大小进行上土。自卸汽车每车装土12m3，按松铺厚度20cm计算，则每车卸料面积约为60m2。在填土范围内按10m×6m方格洒灰线布格，施工现场由专人指挥到指定位置卸料。采用卸料和摊铺同时进行的方法施工。并按要求严格控制松铺厚度，一般宜为20cm-30cm，具体可根据旋耕机旋耕深度确定，满足土松铺厚度小于旋耕机旋耕深度3-5cm，以便掺砂旋耕后可保证砂能均匀掺到整层高液限土填筑层中。
第三，布格掺灰（砂）施工：在上土平整静压后，根据设计用量，事先计算确定掺砂量，进行人工布格，布格尺寸按上土时布格尺寸布置（即10m×6m），再按照每车土的质量及相应高液限土的掺砂比例进行每格掺砂铺设。采用铲车辅以人工进行摊铺，设专人(试验人员)随时检验砂摊铺量是否均匀，对不均匀处及时进行调整，以满足砂、土的均匀性。
第四，旋耕机拌匀施工：采用履带式旋耕机进行改良土的拌和，旋耕机型号为睿之特SRIZ105，旋耕机旋耕机刀片采用25cm。旋耕机旋耕遍数以满足改良后土的拌和均匀为止，即达到土层颜色一致，无灰条、灰斑、整体层位均匀一致，颗粒大小满足规范要求，一般至少旋耕3遍，具体旋耕遍数施工时根据现场进行确定。为了使地面平整，减少漏耕，旋耕使用回耕法，即旋耕机从作业区一侧进入，然后一圈一圈地向内旋耕，最后从作业区中央驶出。前进的速度，第一遍以每小时2-3公里为宜，第二遍后以每小时5-7公里为宜。
3.5 维养环节工艺要点分析
在此过程中主要分为了碾压、与检测等两个环节。在具体的施工过程中则需要注意如下要点：
第一，在碾压阶段：采用18t以上压路机进行碾压。对于路基两侧为确保边缘压实，比相应的工作面要增压2-3遍。碾压时，应重叠1/2轮宽，后轮必须超过两段的接缝处，后轮压完路基全宽为一遍。压路机的碾压速度，第一遍静压采用1.5-1.7km/h，以后采用2.0-2.5km/h；碾压时遵循先边后中、先慢后快，先弱振再强振的原则；严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上调头或急刹车，以保证表面不受破坏。采用18t压路机时，碾压的施工工艺为：静压一遍；小振二遍；大振两遍；小振一遍；静压一遍，合计7遍；高吨位压路机可适当调整。
第二，在包边及上封层施工阶段：路基两侧采用100cm亚粘土或粘土包边，材料就近选取。采用手扶式柴油夯实机进行夯实。上封层底层铺设不透水复合土工布，土工布上铺筑30cm粘性土，顶面铺筑120cm粗粒土。封层土方按每层30cm的松铺厚度进行铺设，平地机平整，采用18T振动压路机进行碾压，压实度控制为路基顶面以下0-80cm为96%，80-150cm压实度为95%。
第三，在质量检测方面：通过质量检测需要综合对工程质量进行全方位检测，具体的检测内容与要点分为如下几个方面：一是对压实度和空气率进行检测：压实度检测除按灌砂法进行检测外，还辅以我公司发明的静压式分层填筑路堤压实度的测量装置，其主要原理是利用静力触探的贯入阻力测试路基压实度，测量精确、快速、携带方便。碾压完成后，除压实度满足要求外，空气率还需满足指标要求。二是对含水率进行检测：采用燃烧法或微波法快速检测填料含水率，察看是否在最优含水率-2%-4%；三是对掺砂量进行检测：压实度检测完后，按压实度检测频率取相应点的土样进行室内洗筛试验检测掺砂量。如掺砂20%（外掺质量比），即砂：素土=20：100，20/120=16.7%，那么砂土样的掺砂量大于16.7%即为合格。检测时若掺砂量小于最佳掺砂量时，应补强。四是对松铺厚度与平整度进行检测：随时以插钢钎法和水准测量法检测松铺厚度。在平整度检测方面：采用3m直尺检查，沿施工路段每200m检查4处，每处3尺。
五是对表观质量与沉降系数方面进行检查：碾压后的填筑路基表面应平整，无明显轮迹。每层填土压实后，沉降差监测合格，压实度、平整度、表观检查等合格，则认为该层填土质量合格。在沉降观测方面：各观测点桩号根据图纸设计桩号设置，监测位置为路基两侧，设3块沉降板（路基中线、左右两侧距路基中线12m处各一块），位移边桩2根（路基边坡坡脚外侧1m处，左右各1根）。
四、施工质量的保障措施
为了切实提高施工质量，在具体的施工过程中我们要做好准备阶段以及施工阶段的质量控制，其保障要点分为如下几个方面：
第一，在施工准备阶段：要坚持图纸学习与会审，领会设计意图，提出修改意见，同时对现场的地质情况与设计情况勤加对比，杜绝片面依照图纸施工的思想，避免产生技术事故和工程质量问题。通过不断的完善和优化施工组织设计，使施工方案科学合理，措施详实、可行、可靠。与此同时，严格控制物资采购。作好分供方的评价和材料的进货检验，确保用于工程的所有材料均符合质量要求。
第二，在施工阶段：要严格进行材料、构配件检验、试验和工程试验。实行工序质量监控。一是监控工序活动的条件，即“人、机、料、法、环”必须符合质量要求；二是监控工序活动效果的质量。
（3）加强质量检查，包括质量自检、互检、专业检查、工序交接检查，做到三必检（即施工前机械、材料必检；施工过程中各工序必检；施工完毕后对质量必检）；三必看（即施工前看交底；施工中看工序；施工后看记录），对各个工序均实行全过程旁站监察。除此之外，利用优化管理体系也能够实现进一步提升施工质量的根本目的。具体而言，严格设计变更管理，如遇到现场地质与设计不符的情况时，及时与监理及设计代表沟通，避免盲目依照图纸施工造成质量隐患。同时，加强对以完桩点的保护，着重抓施工顺序和防护措施，不颠倒工序，按正确的施工流程组织施工，防止前道工序损坏或污染后道工序。
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论文作者:王海龙
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/21
标签：路基论文; 压实论文; 旋耕机论文; 高速公路论文; 基底论文; 工序论文; 压路机论文; 《基层建设》2017年6期论文;