中国水利水电第四工程局有限公司 青海西宁 810007
摘要：文章通过对膨胀土进行掺加不同比例的生石灰进行化学改良，找到满足规范及设计要求无侧限抗压强度的石灰掺量，在现场进行工艺性试验，找到最优的填筑组合方式，将膨胀土改良后用于路基填筑，解决了填料短缺或填料具有膨胀性不能直接用于路基填筑的问题，为今后类似工程提供一定借鉴。
关键词：膨胀土；石灰改良；无侧限抗压；路基填筑
1前言
本工区范围内线路全长25.9725km。路基长度共19.147km，路基挖方115.49万立方米，路基填方354.66万立方米。填方量之大，而本区段内细粒土多为膨胀土，根据业主和设计下发的文件要求，膨胀土不能直接用于路基填筑，为了减小运距节约成本，我们对膨胀土掺加一定量的生石灰进行化学改良，改变其膨胀性，用于路基填筑。
在判断项目部指定的取土场内的土样是否为膨胀土时，需要外委检测土样0.5mm以下土的自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量三项指标，根据这三项指标的检测结果，我们来判断土样是否具有膨胀性及膨胀性大小如何（弱膨胀土、中膨胀土、强膨胀土）。当自由膨胀率≥40%，蒙脱石含量≥7%，阳离子交换量≥170mmol/Kg三项指标中两项指标满足以上这些要求时，我们即可判定改土样为膨胀土，弱膨胀土、中膨胀土、强膨胀土的具体判定见表1。
通过对不同比例石灰掺量无侧限抗压试件的试验，我们初步确定现场采用石灰3.5%掺量的改良土进行工艺性试验。我们将3.5%石灰改良土外委检测膨胀性，检测结果为非膨胀土。
3 现场工艺性试验
在改良土大面积生产及填筑前，在取土场进行石灰改良土拌制，并在临近路基填方段进行改良土填筑施工工艺性试验，通过试验总结制定合理的施工方案，指导改良土大面积拌制、填筑施工。具体目的、意义如下：
1）确定石灰撒布方式及用量控制、路拌机拌制前含水率控制、拌制深度、填料生产强度分析及生产指标；
通过拌制后土料粒径检测来确定最佳的拌制次数，根据现场实测含水率来确定不同拌制次数间隔时间；
2）确定经济合理的机械组合，获取最佳松铺厚度、机械使用顺序和碾压组合方式；
3）验证试验施工工艺，确定适宜的拌制、填筑施工工艺及重点注意事项。
3.1 施工准备
施工前对取土场原地面进行清表，取土场周边设置临时排水沟。考虑雨天对填料含水率影响很大，使用平地机将原地面设置横坡以利于雨天排水。将取土场进行分区分段划分，共设置“翻晒区”、“拌制区”、“成品区”，每个施工区又结合现场实际场地分段组织实施。下雨前准备彩条布对相关区段进行覆盖，减少土样含水率受降雨影响。
3.2 石灰改良土拌制
撒灰：采用机械布灰（撒布机），撒灰按照26cm（3.5%）控制（路拌机拌和深度按40cm计算），布设5m×30m网格（共1格）。含水率检测：检测原土为23.3。灰剂量检测为3.8、3.9和3.8，检测合格（规定值范围3.0%～4.5%）。
施工工艺流程：标出边线→撒布机撒灰→反铲松土→路拌机拌和（2遍）→晾晒12小时→路拌机拌和（1遍）→反铲上料至填筑区→平地机整平→碾压5遍（静压1遍→弱振2遍→强振1遍→静压1遍）→养生。
拌制完成后经现场试验检测，其灰剂量及含水率均具备现场填筑条件，使用反铲将其填料倒运至填筑区，进行摊铺、平整等后续施工。压实完成后检测地基系数K30结果如下：92MPa/m、95MPa/m、85MPa/m、101MPa/m均大于规范要求的80MPa/m拌和后的改良土取样检测无侧限抗压强度为288Kpa，满足设计要求，各工序施工过程详见以下图片：
我们得到最优组合的碾压方式为组合方式二。
3.4 碾压虚铺厚度试验
采用改良土虚铺厚度分别为30cm、35cm、40cm进行对比试验。虚铺厚度试验碾压采用组合二方式，碾压速度控制为2.5km/h。碾压完毕即进行压实系数K、地基系数K30指标检测。对检测结果进行分析，确定最佳碾压虚铺厚度。检测结果见下表4。
表4 不同虚铺厚度现场检测结果
从满足施工要求和经济合理综合考虑，我们选择最佳的虚铺厚度为35cm，压实厚度30cm。
3.5工艺性试验总结
通过以上的试验，可以得到碾压方式最佳组合为：碾压采用静压1遍、弱振2遍、强振2遍再静压1遍的组合方式（组合方式二）。最佳的摊铺厚度为：虚铺厚度为35cm，压实厚度30cm。
4 验证工艺性试验
4.1原地面处理
施工前将表层软土清除后采用平地机对原地面进行平整，并按设计要求设置横坡，并用振动碾对原地面进行静压后进行测量放线，确定填筑范围。
4.2改良土摊铺及碾压
填筑前首先放出线路中桩和填筑边线，每10m钉出边线木桩，为保证路基边缘的压实度，边线应比设计线每边宽出50cm。在场地中划出采用5m×10m的方格网，并用白灰洒出，以便现场领工员指挥车辆进行按顺序倾倒填料。
拌制好的改良土应检测含水率、灰剂量，合格后运输至现场摊铺。拌制好的改良土的最优含水率根据室内击实试验确定，现场填料的含水率控制应控制在最优含水率的-3%～+2%范围内，填料含水率较低时，应及时采用洒水措施，洒水采用取土场内提前洒水闷湿或路堤内喷洒，填料含水率过大时，采用推土机松土器翻松晾晒。经现场试验检测填料含水率满足要求后进行整平，为保证每填层的平整度及层厚的均匀，摊平过程中连续测量检查松铺厚度。每一层填筑时均须形成4%的排水坡。
摊铺平整后，应由现场测量技术人员进行检测，确认松铺厚度符合要求后才能进行碾压。碾压时应根据线外试验确定的碾压组合方式二进行碾压。
压实顺序应按先两侧后中间，先静压后弱振、再强振的操作程序进行碾压。各区段交接处，应互相重叠压实，纵向搭接长度不应小于2m，沿线路纵向行与行之间压实重叠不应小于40cm，上、下两层填筑接头应错开不小于3.0m，以保证无死角、无漏压，确保碾压的均匀性。碾压完成后测量技术人员对碾压后的路基面进行检测，确定碾压前后的参数。
4.3现场检测
在按施工方案中要求碾压完成以后，进行测量路基每个断面的标高（每10m一个断面三个点，左、中、右各一点），以确定碾压实际厚度。
基床以下路堤填筑依据新建蒙西至华中地区铁路煤运通道工程三门峡至荆门段施工图《路基施工大样图图集》和《铁路路基工程施工质量验收标准TB10414-2003》中对基床以下路堤的要求，压实系数K、地基系数K30、灰剂量、无侧限抗压检测的检测频次和控制标准见表5。碾压完毕即进行压实系数K、地基系数K30、灰剂量、无侧限抗压检测，检测结果均满足规范及设计要求，检测结果详见表6。
表5 压实系数K、地基系数K30、灰剂量、无侧限抗压检测的检测频次和控制标准
5结论
通过在膨胀土中掺加3.5%的生石灰对其进行化学改良，石灰洒布前按照石灰配比严格设置撒布机智能控制仪表中数据，确保灰剂量满足规范要求。将含水率控制在最优含水率-3%～+2%范围之内，可以保证现场施工的顺利进行，含水率过大或者过小，均影响压实质量。现场施工碾压机械组合方式为静压1遍、弱振2遍、强振2遍再静压1遍的组合方式，虚铺厚度为35cm，压实厚度为30cm的摊铺厚度控制，现场检测都满足设计和规范要求。通过本次研究，解决了膨胀土不能直接填筑及料源短缺问题，为今后工程提供了经验。
参考文献：
[1]TB10414-2003 J285-2004铁路路基工程施工质量验收标准[S] 中华人民共和国铁道部发布。
[2]TB10102-2010 J1135-2010铁路工程土工试验规程[S] 中华人民共和国铁道部发布。
[3]TB10001-2005 J447-2005铁路路基设计规范 [S] 中华人民共和国铁道部发布。
作者简介：
杨玉鹏（1985-），男，工程师，铁路检测工程师，水电四局勘测设计研究院，现从事试验检测工作。
论文作者:杨玉鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/2
标签：路基论文; 厚度论文; 组合论文; 含水率论文; 现场论文; 静压论文; 填料论文; 《基层建设》2017年第21期论文;