水泥改良膨胀土路拌法工法

水泥改良膨胀土路拌法工法

罗秋宁

中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司

城建与交通工程院，云南 昆明 650051

关键词：工法；路拌法；膨胀土；水泥拌合；碾压夯实；粉碎；填料清平；混合料拌合；钢模板；路拌水泥；取样；水泥改良膨胀土；比重。

摘要：路拌法通过采用路拌机对膨胀土掺入水泥进行改良，有效减少膨胀土的天然含水量，降低其胀缩变形能力和强度衰减等。路拌法是将膨胀土填料运至需要填筑路基处，均匀摊铺后均匀地撒布水泥，最后用路拌机在上面进行拌和，均匀拌和后进行平整、碾压的路基施工方法。

在某线进行路拌法路堤填筑施工过程中，通过精心组织、科学施工，在实践中不断完善、提高，形成了本工法。

一、工法特点

2.1 路拌法拌和受含水量影响较小，方便灵活，但受路基边部铺设的土工格栅影响较大，拌和时易存在死角，需要人工拌和。

2.2 采用路拌法施工，经试验1台路拌机实际产量可达到360t/h（粉碎、拌和4遍），对比场拌法产量大大提高。

2.3路拌法对环境污染较大，且无法封闭作业，当野外风力大于四级时，则停止进行拌和作业。

2.4本工法与以往膨胀土施工工法相比在施工细节及操作程序上进行了规范化、程序化管理，把质量控制分散到工法的每个细节中，可操作性强、膨胀土质量更易于控制。

二、适用范围

该工法适用于铁路、公路等有膨胀土地区施工。

三、工艺原理

通过在膨胀土中加入一定比例的水泥，用路拌机搅拌均匀，水泥与土壤发生一定的物理化学反应，有效改变原土的物理力学性质达到稳定膨胀土的作用，提高路基施工质量。

四、工艺流程及操作要点

4.1 施工准备

首先要做好常规准备，另外还需做好水泥的加工准备。比如设计要求若采用生水泥改良膨胀土，在做临建规划时，还需考虑安装球磨机等水泥加工设备的场地，并做好环境保护措施。若采用熟水泥改良膨胀土，选择避风近水的场所进行水泥消解和过筛，消解残余物要求集中堆放，严格做好环境保护措施。

4.2基底清理

合理划分作业区段（长度宜在100-200m），按要求清除基底表层植被等杂物，有排水的还需做好临时排水措施，并随时保持临时排水系统的畅通。清理后需对基底进行平整、碾压，可利用轻型动力触探仪或K30进行基底实验，经检验合格后方可进行填土。

4.3横断面全宽纵向水平分层填筑方法

按要求进行分层填筑，试验段确定填筑的松铺厚度。自卸车卸土，根据车容量和松铺厚度计算堆土，平整时还需保证厚度均匀。为控制好边坡的压实质量，一填筑时路基两侧宜各加宽50cm左右。

4.4初平、碾压

保证填料摊铺平整，推土机进行初平后，采用压路机静压或弱振一遍，保证内部潜在的不平整能有效压实，再用平地机进行精平，确保作业面无局部凹凸、塌陷等。

4.5布水泥拌和

由于路拌机在拌和过程中是就地拌和，只能做到小面积的拌和均匀，因此路拌法掺入料的均匀程度主要取决于布水泥时的均匀程度。具体操作步骤如下：（1）施工过程中在平整后的土体上以3.0m间距打方格，根据含水泥率，计算出每个方格内水泥用量，并以水泥干密度折合成体积的高度为标准确定挂线高度，水泥计量后堆放在方格网内，人工解袋，并用木板耙均匀地把水泥布在方格网内。（2）水泥与土的厚度均采用稍高勿低的原则摊铺，稍高时使用平地机刮平，易于达到设计要求。（3）水泥均匀撒布完成后，用WBZ21路拌机进行粉碎和拌和。施工要求：（1）布水泥施工员应穿上防护服，戴好罩。（2）当风力大于4级时，不宜于安排布水泥作业。（3）设专人跟随拌和机，随时检查拌和搭接宽度和深度，发现与要求不符时，及时配合路拌机操作员进行调整。粉碎、拌和1遍后进行质量检验，目测拌和较均匀，水泥无堆积现象，挖开检查无夹层问题。当拌和料粒径达到设计规定值以下时，应立即采用EDTA滴定法或直读仪快速测定检测石灰剂量。若水泥剂量不足，需及时补撒水泥，然后重新拌和至设计要求。若填料最大粒径达不到设计要求，应增加拌和遍数，直至达到设计要求为止。

4.6填料平整

推土机初平，平地机终平，保证填料面无明显局部凹凸等，做4%的路拱，纵向平顺。

4.7洒水、晾晒

改良后的膨胀土填料在碾压前应控制其含水量，要求在试验段压实工艺确定的施工允许含水量范围内。填料含水量偏低时，应及时洒水保证含水量。填料含水量偏高时，可增加拌和遍数、或在路堤上晾晒等。

4.8碾压夯实

4.8.1碾压前需对填筑层的分层厚度和平整度进行检查，确认符合要求后才能进行碾压。

4.8.2当混合料处于最佳含水量以上1%-2%，混合料中不应含有大于10mm的水泥块、未消解水泥颗粒和素土层，含水泥率机器均匀度满足设计要求时，即可进行碾压。含水量不符合要求的填料应进行处理后才可碾压。

4.8.3碾压时应根据密实系数标准，填土层厚，按试验提供的控制压实遍数进行压实，一般情况下为4~6遍。经试验检测合格，可转入下道工序，不合格的应进行补压后再做检查试验，直到合格为止。压实顺序应按先两侧后中间，先慢后块，先轻压静压后重压的操作程序进行碾压，两轮迹搭接宽度一般不小于40cm。两区段纵向搭接长度不小于2m。

4.8.4水泥改良膨胀土施工时禁止出现纵向接缝。两工作段的搭接部分，应采用对接形式。前一段拌和后，留5-8m布进行碾压。后一段施工时，将前段留下未压部分，一起再进行拌和。各类机械不宜在已压成的水泥改良土层上调头。如必须在其上进行调头，应采取覆盖措施（如覆盖10cm厚的砂、沙砾）保护调头部分，使表层不受破坏。

4.9检验签证

分层检验，主要检验含水泥率、压实度、地基系数。含水泥率检测采用EDTA或钙离子直读仪法，压实度采用环刀法进行检测，地基系数采用K30承载板试验进行检测。检验合格后填写工程报验单，上报监理工程师确认。

4.10整修养生

4.10.1对下层施工前经检验质量合格后，若不能立即铺筑上层时，对暴露于表层的改良土必须保湿养生（洒水、草袋覆盖），养生期一般大于七天。在养生期间石灰改良膨胀土表层应保持湿润。

4.10.2多层水泥改良膨胀土，在下层土碾压合格后，可以立即在其上铺筑另一层水泥改良土，不需专门的养生期。对于最后一层水泥改良膨胀土不宜让其长期暴露而导致开裂。养生期间未采用覆盖措施的水泥改良膨胀土，除洒水车外，其它车辆禁止通行。在采用覆盖措施的水泥改良膨胀土层上，不能封闭交通时，但应限制车速不超过30km/h。

五、劳动组织

本工法劳动力组织以作业区段长度在200m生产能力为目标，进行劳动力组织调配。

六、材料设备

6.1材料

6.1.1开工前应对不同取土场、部位、不同深度的膨胀土进行物理力学性能试验，判定膨胀土的等级及掌握该类土的指标。主要包括自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量、比重、天然含水量、液塑限等。

6.1.2严格进行水泥的检测、存放。施工前对水泥厂的水泥进行取样试验，不符合设计要求的水泥不能进场，其技术指标应达到公路3级以上。有效组织水泥进场，不同种类、不同等级的水泥必须分堆存放，必要时可砌筑隔墙，水泥堆放地宜选择地势较高，且离水源较近、运输方便的地方，必要时采用覆盖措施。

6.2机具设备

合理配备施工机械，具体的配备方法是：以作业区段长度在200m生产能力为目标，拌和机械为主，挖、装、运、平整、碾压机械为辅。

七、质量控制

7.1水泥改良剂均匀摊铺在预定的范围上（事先打好方格网），表面应力求平整。

7.2路拌机粉碎前清除土中石块，以免损坏路拌机叶轮。

7.3拌和重叠宽度控制在40cm以上，拌和机刀片要深入到底，深度按照摊铺厚度控制。粉碎与拌和过程中，应挖开检查是否到底，严禁出现漏拌、夹层、底部有“素土”等现象。

7.4因在粉碎、拌和过程中填料含水量散失较快，拌和前应通过试验确定最佳含水量。

7.5在下层完成经检验质量合格后，若不能立即铺筑上层，必须采取措施进行保湿养生。

7.6无侧限抗压强度在摊铺后碾压前取样，不拌和不加水，直接按现场密度制样，按现行《铁路工程土工试验规程》（TB10102）有关规定进行无侧限抗压强度试验。

7.7强度及力学指标检测标准建议为：基床以下K30≥90MPa/m，；基床底层K30≥110MPa/m。

7.8水泥改良膨胀土的施工应避免纵向接缝，在必须分两幅施工时，纵缝必须垂直相接并应按下述方法处理：

7.8.1在前一幅施工时，在靠中央一侧用方木支撑钢模板，钢模板的高度与稳定土层的压实厚度相同；

7.8.2 混合料拌和结束后，靠近支撑木（或板）的部分，应人工进行补充拌和，然后整形和碾压；

7.8.3 养生结束后，在铺筑另一幅之前，拆除支撑木（或板）；

7.8.4第二幅混合料拌和结束后，靠近第一幅的部分，应人工进行补充拌和，然后进行整形和碾压。

7.9 改良土施工应做好场地的临时排水和防雨措施，严禁雨天作业，避免低温施工、人为停工。确需停工时，必须做好养生，防止水分流失。

八、安全措施

8.1施工人员必须经过培训才能上岗，以增强其安全意识。

8.2工作人员必须每人都佩带上安全帽、穿工作服。

8.3装载机、土方施工机械作业时现场配备旁站指挥员，防止在边角处超越安全边线引起翻车。

九、环保措施

9.1在生产加工区，堆料区沿场地周围修建一条环闭的集水沟，将生产过程中产生的污水及大堆料经雨水淋湿后的污水收集沉淀后排放到沟渠中。

9.2现场配备洒水车，减少填土区和便道扬尘。拌合站选在居民区主导风向下方，以防拌和站周围空气烟尘含量过高。料堆加盖彩条布覆盖防止扬尘。

9.3人工平整水泥时应站立在背风向，铁锹铲水泥时应将水泥反扣在土面上，同时注意不得将铁锹扬起太高，以避免水泥四处飘散。

十、效益分析

采用路拌法施工，经试验1台路拌机实际产量可达到360t/h（粉碎、拌和4遍），对比场拌法产量大大提高。因此路拌法成本低、工效高、工期短，具有较好的经济效益。

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