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改性包边中膨胀土路堤施工工法GGG（中企）A2013-2008汤用泉黎学皓刘经军戴清(葛洲坝集团第一工程有限公司)1.前言随着我国高速公路、一级公路等高等级公路网的快速发展，许多公路路线不可避免通过膨胀土区，《公路路基施工技术规范》规定“中等膨胀土经处理后可作为填料，用于二级及二级以上公路路堤填料时，改性处理后胀缩总率应不大于0.7%。
”所以研究用中膨胀土直接填筑路堤的施工技术，对节约投资、加快施工进度和环保施工都有重大意义。
湖北襄荆高速公路全长185km，沿线膨胀土分布广泛,有102km经过膨胀土地区，膨胀土是本工程的主要不良地质现象，为了减小膨胀土路基这一不良工程地质对工程建设的不利影响，保证襄荆高速公路建设的顺利进行，在工程施工全面展开前，在工程业主和设计单位的支持下，我公司提前进行了湖北襄荆高速公路科学试验施工合同段路堤填筑施工，并在施工中开展了“湖北省襄荆高速公路膨胀土路段膨胀土特性和工程处理与防护研究”项目科学试验研究工作,对改性包边中膨胀土路堤施工工艺进行了探索和研究，总结出了一套改性包边中膨胀土路堤施工工法，并在随后的湖北襄荆高速公路第6合同段工程施工中得到完善和在整个湖北襄荆高速公路工程建设中得到全面推广和应用。
2.工法特点2. 1 利用改性中膨胀土代替非膨胀土包边，中间直接填筑素中膨胀土进行路堤施工，二者可同步填筑，同时上升，施工方便快捷；2. 2 改性中膨胀土包边填筑路堤后，包边的改性中膨胀土可做封闭层，路堤填成后,不必做浆砌护坡封闭边坡；2. 3 本工法实施前，应根据工程地质情况及环境条件进行土工实验和现场生产性试验确定改性土中膨胀土施工的最佳施工技术参数和施工工艺，以指导现场施工。
3.适用范围膨胀土区地区高速公路及一、二级公路路堤填工程及其他需用中膨胀土进行填筑施工的工程。
4.工艺原理改性处理就是利用石灰、水泥或其他固化材料通过与膨胀土的物理化学作用对膨胀土进行处理，以达到抑制土体膨胀，减弱收缩，增加力学强度，提高水稳性等目的。
H IGHWAY现代公路响比配制超高强混凝土还要大。
3#强度的发展趋势几乎是一条直线，而且3#的强度要比4#高出40%以上。
因为此试配是在除粗集料的形貌外，其他条件都相同的基础上进行的，强度产生的影响肯定是粗集料的形貌产生，其原因仍时由于破碎卵石的表面积大、与水泥石能很好的进行机械齿合的缘故。
但是，在这种水灰比下，粗集料的形貌对混凝土强度的发展尤其明显。
3#比4#的坍落度和扩散度都大的多，两者相差75mm。
可见，4#的和易性比3#的要好的多。
集料形貌对中强混凝土的影响（C35）因为此试配是补做的试验，由于时间原因,没来得及测出28的强度。
我们对3个龄期都进行比较。
从图3可以看出，5#的强度比6#的强度普遍要高。
随着龄期的增加，这种差别有1天的5.2MPa上升到7天的8.8MPa。
比较他们强度的上升的百分比发现，5#一天的强度比6#一天的强度高达33%，而对比3天的强度发现，5#在3天时的强度比6#的高达50%， 5#在7天时的强度比6#高34%。
从他们的斜率也可以看出，在3天之前，破碎卵石的强度发展趋势比光滑卵石的快，但在3天到7天的龄期内，破碎卵石做成的混凝土反而没有光滑卵石的快，但这并不能说明在此试配中用光滑卵石配制的混凝土比破碎卵石配制的混凝土强度发展趋势快，因为衡量混凝土的力学性能，主要看28天时的强度变化，虽然我们没能测出28天的强度，但有一点是肯定的，那就是用破碎卵石做成的中强混凝土比用光滑卵石做成的强度要高。
这也时我们关心的所在。
5#比6##都没坍落度和扩散度，可见，他们的和易性很差，当然，混凝土的和易性的影响是多方面的，水灰比、级配等有关，因为此试配没坍落度和扩散度，因此，已经没有比较他们和易性的必要。
集料形貌对低强混凝土的影响（C20）从图4中可以看出，分别用这两种粗集料做成的混凝土，其强度的发展趋势相差无几，这两个折线几乎重合在一起，可见，在此水灰比下，粗集料的形貌已经对混凝土没有多少影响。
主要工程项目的施工方案、施工方法 第一节 路基填筑施工方案 1.路基施工（填筑弱膨胀土） 1.1路基工程概述、总体安排 本标段路基填方共计1297800m3。 路基施工包括清理与挖除树木、路基清表、路基填筑（包括填前压实）。路基施工主要用机械作业。土石方工程的挖、装、运、摊、拌、平、压全部用机械进行流水作业。 总体设想是：路基工程是控制性工程，结构物施工必须服从土石方填挖要求，同时作业两头并进。进场后首先在红线宽度以外修通全线便道，并安装拌和站，首先进行正常路段的涵洞、通道和桥梁及软基的施工。路基施工安排应按照先施工软土地基段落后普通路基段落、先施工有堆载预压的软基段落后无堆载预压的软基段落的顺序进行，保证软基地段的工后沉降达到最大值。桥头路基应于构造物施工前填筑，保证路基沉降期T=6个月，使桥台地基先预压稳定后再开挖；对于软基地段的涵洞、通道也应与预压期沉降结束后修建。路堤与桥台衔接部位、路堤与锥坡预压填方应同步进行，做好压实工作。 路基施工总的工艺设计是：土方挖装采用挖掘机与装载机，根据不同的运距，合理配备不同吨位的自卸汽车。土方推平使用推土机，推平后用平地机整平，土方先静压消除假平现象，再用平地机精平，以保证平整度，压实设备采用振动压路机。
1.2施工测量 熟读设计文件和有关图纸，在施工前对设计提供的桩号、桩位进行实地校核和调查，对设计提供的控制点、水准点进行检查和复测，并进行全线恢复测量、固定路线和施工放样工作。测量标准应符合交通部《公路路线勘测规程》、南京至宁淮高速公路技术规范及监理工程师的要求。
1.3试验路段 在开工前，先进行试验路段铺筑。经监理工程师批准，在现场确定不小于长100m的试验路段，用振动压路机及配套压实设备进行压实试验，以确定土方工程的正确压实方法、为达到规定的密实度所需压实设备的类型及其工序组合，各类压实设备的最佳组合及压实遍数、压实厚度、松铺系数、最佳含水量等施工技术参数及不同剂量石灰土的具体施工方法、工艺组合。在试验段完成后形成成果报告，取得监理工程师的批准后，即以此为准组织施工。
1.4路基填筑 在路基填筑前，所用填料应按规定进行土工标准试验，所用重粘土均应做膨胀性试验，强膨胀土不应作为填料，弱膨胀土经掺加石灰作为填料其胀缩总率不宜超出0.7，试验结果报工程师（监理工程师）批准后使用。 石灰等级应在三级以上，按照现买现用的原则，减少其贮存时间并做好保管工作。 按自然段划分填筑区，全断面分层填筑，即按五区段九流程水平分层填筑法施工。 五区段是：填土区段、拌合区段、平整区段、碾压区段、检验区段； 九流程是：施工准备测量放线、基底处理、分层填筑、石灰拌合、铺摊平整、碾压夯实、检验签证、路面整修、边坡整修； 水平分层填筑是：在一个填筑区内按路基横断面全宽，纵向分层填筑。 在一个填筑区内施工，只许在该段内流程作业，不许几种作业交叉进行。安排施工机械和劳力时，必须做到当天填土当天碾压完成。 施工前首先对取土坑内的土样进行指标检测，当为膨胀土时在施工中必须掺加石灰进行改性处理，降低塑性指数；当证明土样为性能合格的土时按照普通路基施工处理，只是在施工时的含水量必须适合，确保压实效果。对于强膨胀土，掺加石灰分两步，一、在取土坑附近取土掺灰，石灰掺量为总掺量的40%，用挖掘机对其翻拌后打堆闷料，闷料时间为48~72小时，二、待石灰消解、土的塑指与含水量降低后，将拌合料运至路基上摊铺、粗平，达到松铺厚度，撒铺补足剩余石灰剂量，当含水量接近最佳含水量时，直接采用消解石灰。 1.4.1在路基填筑工程开工前，通知监理工程师对填筑断面的实地放样结果进行复核，经监理工程师批准后进行填筑工作。 1.4.2路基填筑前，恢复路基中线和边桩，清理路基范围内的草皮、树根，清除地表耕植土及腐植土15cm以上，并平整，掺加5%剂量的石灰压实地基，树桩挖除后应将洞穴填平夯实，对于地基含水量较大的地段要将地基土翻挖至设计规定深度，掺加5%石灰处理，并及时把废土运至弃土场。 1.4.3为防止填土沿地面滑动，当地面横坡大于1:5时，将原地面挖成台阶，台阶宽度不少于1m，高度最小为0.5m，且台阶顶面做成向堤内倾斜2～4％的坡度，使台阶保持无水，如发现渗水则进行处理并经工程师认可再行施工。然后从低到高分层填土压实，使填土与原表土间密实稳定。当Th（路基填土高度，下同）<1.8m时，根据填土高度减去40cm 8%石灰土、40cm 6%石灰土、15cm地表土后确定地基下挖深度，掺加5%剂量石灰翻挖压实处理；当1.8m度减去40cm 8%石灰土及40cm 6%石灰土、15cm地表土后确定地基下挖深度，掺加5%剂量石灰对翻挖深度部分压实处理；Th>2.0m时按照在路槽底设置40cm厚8%石灰土及40cm厚6%石灰土，其余高度范围内均填筑5%的石灰土，地表清除15cm的表土，同时根据地基实际具体情况确定下挖深度并掺加5%剂量石灰对翻挖深度部分压实处理，其压实度达到规定要求后再进行填筑；对于池塘及河沟地段，首先在池塘清淤后在底部铺设40cm厚碎石垫层，用5%石灰土填至原地面高度，分层压实至规定压实度。其他部分则在路槽底部设置40cm8%石灰土及40cm6%石灰土后均填筑5%石灰土。 1.4.4路基填筑材料为借方，根据设计图纸和实地考察情况来合理调配，同时对不同土样进行试验，根据试验数据做出合理调配使用不同土石方的方案。路基填筑根据各路段填料来源情况采用水平分层、纵坡分段，以机械化施工为主，人工为辅作业。填料必须符合规范要求，松铺厚度根据试验路段试验确定，一般每层填压厚度在20cm以内，施工含水量控制在试验确定的最佳含水量范围或±1％之内。 填筑路堤从原地面开始即按照按全宽、逐层、逐段、填筑，每层填料铺设的宽度，应超过每层路堤的设计宽度每侧30cm，以保证边坡修整的净宽度及完工后的路堤边缘有足够的压实度，施工时采用全站仪放样，按照渐进法控制路基填筑宽度。 压实采用振动式压路机碾压，碾压遵循先快后慢、先边缘后中间、先轻后重、先低后高，并注意至少有1/3的轮迹重叠，压实遍数，按试验段得出的数据采用。并尽快压到规定的1.4.5注意路基排水工作，在雨季施工中，严防路堤积水，填筑层表面应适当加大横坡度，以利于排水，并注意天气预报，及时碾压成型，防止填土被雨水泡软。 达到设计标高时要抓紧时间按设计要求整理路槽，修整边坡，并做防护，确保路堤的填筑质量和稳定性。有必要时设置临时排水槽。 1.4.6严格控制土方含水量，碾压前测定含水量。对于从取土坑挖出的含水量过大的取土坑的土方，先将其堆放在取土坑附近，先根据体积换算掺加2-3%的石灰量，闷料一段时间，待含水量、塑指明显降低后再将其运至路基上进行摊铺、掺加剩余剂量石灰、铧犁勾拌、宝马拌合机拌合。形成运土摊铺→翻拌晾晒→平整→碾压四个作业区段，避免交叉干扰，提高工作效率。当含水量较小时，洒水至适当，并翻拌至均匀润透，按照石灰土施工的同样程序、施工工艺进行。 1.4.7本工程结构物处的缺口回填有桥背、涵背回填。回填时涵洞砼强度必须达到规定要求，对于肋形、柱式桥台的回填施工必须先于桥台施工。 1.4.8在过湿土填筑路段，用5%石灰剂量的石灰土填筑的路基。石灰土的施工必须严格按施工技术规范的要求执行。填土含水量过大时，将土从取土坑挖出后，堆置坑旁初步晾晒，先掺加2%的石灰闷料一段时间，然后再将填料运至施工作业段摊铺，用重型铧犁粉碎1—2遍并经整平后，再掺加剩余剂量的石灰后，用宝马拌合机拌合，当含水量处在最佳含水量±1%范围时，含灰量符合要求后，然后进行碾压工序，用重型压路机碾压并检验压实度。撒布外掺石灰、粉碎、拌和及初步碾压的等工序应尽量在同一天内完成。上层闷料24——28小时后，应将剩余剂量的石灰均匀铺撒到土层上，再用稳定土拌和机翻拌，粉碎至土颗粒在50mm以下或工程师认为满意为止，各土层间不得有素土夹层。 1.4.9堆载预压地段路基填筑必须连续填筑到设计的填土高度（路基石灰土填筑标高=设计路槽顶标高+路基总沉降量高度，其余高度内填筑含水量合适的普通土），填筑应从路中心向两侧进行，做出路基横坡。施工中进行沉降及稳定监测，当接近或达到极限填土高度时严格控制填土速率，每填一层观测一次，监测标准按照JTJ017-96执行，对沉降损失的厚度及时补填。
1.5路基填筑方法 路基填筑根据各路段填料来源情况采用水平分层、纵坡分段，以机械化施工为主，人工为辅作业。填料必须符合规范要求，填筑路堤时从原地面按全宽、逐层、逐段、填筑，每层填料铺设的宽度，应超过每层路堤的设计宽度每侧30cm，以保证边坡修整的净宽度及完工后的路堤边缘有足够的压实度，碾压遍数要比正常多1~2遍。 重型或振动压路机分层压实松铺厚度根据试验路段试验确定，一般每层松铺厚度在30cm以内，含水量控制在试验确定的最佳含水量+1%左右；膨胀土施工段落要根据天气情况控制，在每层土上土前要对底层土基进行复查，如果被雨水浸蚀过或间隔时间过长，表面有松散现象要进行洒水复压，施工期内遇雨应及时碾压并加大横坡，天晴后重新翻晒碾压。
1.6．路基土石方施工质量检测方法 根据不同填料及时测定其标准密实度和最佳含水量。采用灌砂法测试密实度，按每个区段每个压实层为检测评定单元。检测频率比正常增加一倍。不合格者及时处理。95区填完后还必须检测弯沉，弯沉值按车道每4点/50m（即左右两个轮隙下各1个点）。弯沉值和密实度两者都要合格。
1.7.路基边坡及路基整修施工 做好施工期间的中线桩、水平桩、边桩的测设、保护和复测是整修达到标准的重要环节。主要做法是： 开工前一定要全面贯通测量一次，每20m设置一个中桩，地形变化大或曲线段加设桩。按设计提供的BM点全面复测原地面水平桩，计算填土高度，采用渐近法精确放边桩。 施工时将中线控制桩移到线路两侧机械走行范围以外，设置保护桩。为防止边桩在机械施工被埋或损坏，路基边桩按正规位置外移30cm。但机械运土应注意仍只送到原桩位置上。 路基填土高度及边坡的掌握：路基每填高1.0-1.5m高度时，应水平测量边坡一次，复核宽度。每填高3-4m，应复测中线和水平一次，核对宽度。当填方高度距路面高约1m，作最后测量中线、水平。 路基填筑完成后应立即进行护坡及边沟的砌筑，在未做好路基防护准备前不得削坡，消坡长度根据防护工程进度加以控制。路基的边坡和路面整修分粗整修和整修两次进行。粗整修是在机械施工期间配备一定人工，随机进行，把机械未压到的土或流入边坡的土按设计边坡粗略收整，粗整修除了做出路基边坡的轮廓线外，更重要的是及时将余土运走，用于他处。 路基整修一般都是分段分级进行，人工整修。当路基填土完成一段或一级平台后紧接进行整修，为下一工序防护工程施工做好准备。边坡整修前先按设计坡度做好坡度尺，准备垂球和棉线，每隔10-15m挂线挖一条槽做坡度样板，然后再从上而下整修边坡。经常使用坡度尺校正。操作人员腰系安全绳，安全绳挂在坡
