公路雜填土路基加固施工處理方法

2022-11-20 14:04李偉亮

交通世界 2022年25期

李偉亮

（廊坊市交通技術(shù)咨詢監(jiān)理公司，河北廊坊 065000）

1 工程概況

某公路工程路線全長43.913km，按照一級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，行車時速為80km/h，按照雙向四車道設(shè)計。通過現(xiàn)場勘查后發(fā)現(xiàn)，場地內(nèi)有垃圾填埋區(qū)，為使雜填土填埋區(qū)域的地基基礎(chǔ)承載能力滿足公路路基施工要求，需要采取相應(yīng)的加固措施，對雜填土加以處理。雜填土厚度最高的是3.0m，而雜填土底部與公路下的距離約為8.0m。建筑和生活垃圾是雜填土主要組成部分，其中含有大量的有機物，如塑料袋、灰渣等。路基施工前，要對雜填土地基進行加固處理，下面重點對該公路雜填土路基加固處理方法的選取及施工要點展開分析。

2 公路雜填土路基加固施工處理方法

2.1 雜填土處理加固試驗

2.1.1 確定試驗方案

（1）將從場地內(nèi)采集的雜填土樣本風(fēng)干，均勻分為三個等份，分別用1#、2#和3#表示，并采用以下幾種材料加固雜填土：石灰、水泥和固化劑。本次試驗研究的主要目的是分析雜填土用不同材料加固后，自身強度的變化規(guī)律，基于此，石灰選用Ⅲ級鈣質(zhì)生石灰，水泥選用32.5#普硅水泥，固化劑選用工業(yè)土壤固化劑，其中水泥與石灰設(shè)計6種添加量，即4%、6%、8%、10%、12%、14%，固化劑的設(shè)計比例參照產(chǎn)品使用說明[1]。按照產(chǎn)品說明，對固化劑稀釋100倍后，與試驗土樣混合后攪拌均勻。

（2）按照設(shè)計值，采用標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗的方法，測定每種比例的試樣，從而得到各組試樣的最佳含水率及最大干密度。依據(jù)規(guī)范要求，以得到最佳含水率和最大干密度為基礎(chǔ)，將每組試樣壓實成9個平行的試件，隨后使用卡尺對試件的長度和直徑加以測量，稱重后，如實記錄。處理好的試件使用不透光的塑料袋密封后，置于標(biāo)養(yǎng)箱內(nèi)，按規(guī)定養(yǎng)護，確保養(yǎng)生期間的溫度在20±2℃，相對濕度不低于90%[2]。在加州承載比（CBR）試驗中，由于試件成型采用的方法及成型后的尺寸均不相同，所以要依據(jù)相關(guān)的試驗規(guī)程操作，以確保試驗結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（3）試件在標(biāo)養(yǎng)箱內(nèi)達到養(yǎng)生時間后，便可開展相關(guān)試驗，具體包括無側(cè)限抗壓強度試驗、CBR試驗等，結(jié)合試驗所得的相關(guān)數(shù)據(jù)，分析雜填土的強度及變形情況。

2.1.2 標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗

（1）通過標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗，能夠準(zhǔn)確測定出試件在每種劑量下的最佳含水率和最大干密度，據(jù)此，可在最佳的條件下，分析不同材料加固雜填土后的強度及壓實性能等技術(shù)指標(biāo)，為加固材料的選取提供依據(jù)。依據(jù)現(xiàn)行的試驗規(guī)程，將雜填土配置為5組試樣，分別開展標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗，以四分法采取試樣，共準(zhǔn)確試件5組，從每組試件中取土樣3.0kg。將試樣的含水率初步定為6%、8%、10%、12%和14%，依據(jù)預(yù)先設(shè)定好的比例加水，攪拌均勻，為使試驗過程中使用的土樣能夠充分浸濕，可以在試驗開始前，使用塑料袋將土樣密封好保存12h，試驗時，直接從塑料袋中取出試樣即可。

（2）當(dāng)擊實試驗完畢后，可以從試樣中心取樣，對含水率及濕密度加以測定，并將測得的結(jié)果，代入規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)給出的公式中，分別計算出相應(yīng)的干密度，繪制出含水率與干密度的關(guān)系曲線，最終得到土樣的最佳含水率為11.1%，與該含水率相對應(yīng)的最大干密度值為1.78g/cm3[3]。

（3）向雜填土內(nèi)加入一定量的摻合料后，如水泥、石灰、固化劑等，通過標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗，能夠分別獲得相應(yīng)比例下的最佳含水率及最大干密度。由試驗結(jié)果可知，摻合料為石灰時，石灰的含量為4%、6%、8%、10%、12%、14%時，雜填土試樣的最佳含水率依次為11.76%、12.57%、13.79%、14.34%、14.11%、13.82%；與最佳含水率相對應(yīng)的最大干密度依次為1.85g/cm3、1.85g/cm3、1.92g/cm3、2.03g/cm3、1.97g/cm3、1.93g/cm3；摻合料為水泥時，水泥的含量為4%、6%、8%、10%、12%、14%時，雜填土試樣的最佳含水率依次為12.17%、12.25%、13.72%、13.90%、14.43%、14.36%；與最佳含水率相對應(yīng)的最大干密度依次為1.76 g/cm3、1.81g/cm3、1.86g/cm3、1.94g/cm3、1.95g/cm3、1.99g/cm3；摻合料為固化劑時，固化劑含量為0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%，雜填土試樣的最佳含水率依次為11.80%、13.00%、14.12%、14.51%、13.92%、13.76%，與最佳含水率相對應(yīng)的最大干密度依次為1.86g/cm3、1.91g/cm3、2.01g/cm3、2.04g/cm3、1.96g/cm3、1.91g/cm3[4]。

2.1.3 CBR試驗

CBR是路面材料承載力的重要評定指標(biāo)之一，CBR試驗以材料抵抗局部荷載壓入變形的能力表征，并以標(biāo)準(zhǔn)碎石的承載力作為標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)給出的路床填料最小承載比要求，具體如下：一級公路路面底面以下0～30cm深度范圍內(nèi)，填料最小承載比為8%；路面底面以下30～120cm深度范圍內(nèi)，填料最小承載比值為5%。CBR試驗方法及要點如下：

（1）將標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗獲得的每種劑量石灰土最佳含水率與最大干密度作為參照，按照要求的壓實度，對所需試樣的質(zhì)量準(zhǔn)確計算，在金屬盤內(nèi)將試樣攪拌均勻，置于不透光的塑料袋中密封后浸濕，時間不少于2h。每組制備的試樣數(shù)量為3個，采用分層的方法，將土樣裝入試筒，共分三層，每一層的擊實次數(shù)相等，均為98次，擊實方法為重錘自由垂落，使錘跡在土樣上均勻分布。

（2）當(dāng)技術(shù)試驗完畢后，將試筒的墊塊取下，隨后對試件稱重，加透水板與荷載板后，置于水槽內(nèi)，通過百分表讀取并記錄初數(shù)值。向水槽內(nèi)加入一定量的水，使水面超過試件頂面2.5cm，泡水4d，讀取百分表讀數(shù)，從水中將試件取出，靜置15min，將透水板、荷載板全部拆除，對試件重新稱重，計算出吸水與膨脹量[5]。

（3）對試件的質(zhì)量和高度測量完畢后，使用萬能試驗機開展貫入試驗，試驗正式開始前，先在貫入桿上施加預(yù)應(yīng)力，以45N為宜，隨后將百分表的刻度調(diào)成0，按照規(guī)范要求開展試驗。

2.1.4 無側(cè)限抗壓強度試驗

（1）從雜填土樣本選取出具有代表性、經(jīng)過風(fēng)干處理的土樣，采用四分法將土樣均勻分為四份備用。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗得出的結(jié)果，對制成試件所需的雜填土質(zhì)量準(zhǔn)確預(yù)估，據(jù)此準(zhǔn)備充足的土樣，確保試驗順利開展。按試驗規(guī)程制作試樣模具，拌和好的試樣采用密封的方法保存，時間不少于2h，制取過程中，壓實度應(yīng)達到96%以上。每組制備的試件數(shù)量為9個，成型后對試件的相關(guān)數(shù)據(jù)加以記錄，放入標(biāo)養(yǎng)箱內(nèi)養(yǎng)護。

（2）試驗前24h，采用浸水的方法對試件養(yǎng)生，取出試件將表面的水分擦拭干凈后稱重，結(jié)果精確到0.1mm[6]。隨后使用強度試驗儀開展抗壓測試，對試件破壞時的力準(zhǔn)確記錄，依據(jù)規(guī)范給出的公式，計算出試件的無側(cè)限抗壓強度。

通過對上述試驗所得的結(jié)果綜合分析后發(fā)現(xiàn)，石灰、水泥、固化劑三種材料，都能起到加固雜填土的效果。相比而言，固化劑加固雜填土的效果，要優(yōu)于石灰和水泥，因此，可在雜填土路基強夯處理前，先用固化劑加固。

2.2 雜填土路基加固處理

2.2.1 固化劑加固

（1）采用固化劑對雜填土路基加固前，要先將雜填土中的雜物清除干凈，尤其是各種有機質(zhì)，避免對固化效果造成影響。在清除雜物的同時，對粒徑較大的土壤做破碎處理，并檢測土壤的含水率情況，使土壤的含水率低于最佳含水率，若是含水率過高，則可采用深翻晾曬的方法降低含水率，直至達標(biāo)為止。

（2）依據(jù)試驗中固化劑的設(shè)計配比，即0.08%，結(jié)合待加固區(qū)域內(nèi)的實際土方量，利用規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)給出的公式，準(zhǔn)確計算出固化劑的質(zhì)量，隨后加水對固化劑稀釋，并將稀釋好的固化劑裝入灑水車，分多次噴灑到待加固區(qū)域內(nèi)。在噴灑固化劑的過程中，可以借助相應(yīng)的機械設(shè)備拌和土體，使固化劑與雜填土充分混合，要保證作業(yè)連續(xù)，無特殊情況的前提下，不宜中斷。

（3）稀釋好的固化劑用灑水車先噴灑50%左右，機械設(shè)備拌和兩遍以上，隨后對剩余的50%固化劑全部噴灑，利用機械設(shè)備攪拌1～2遍，每次固化劑噴灑完，都要及時拌和。灑水車噴灑固化劑時，無特殊原因不得中途停車，做到噴灑均勻，避免遺漏。需要注意的是，應(yīng)控制好噴灑量，不宜過大，確保雜填土固化后的含水率在最佳含水率的范圍內(nèi)。固化完畢后，將場地初步刮平，為后續(xù)的強夯處理提供有利條件。

2.2.2 強夯處理

（1）在對固化劑加固后的雜填土路基強夯處理前，應(yīng)先用推土機將場地推平，使場地具備強夯作業(yè)條件。測設(shè)控制基準(zhǔn)點和夯點，利用全站儀對強夯作業(yè)區(qū)域內(nèi)的邊界控制基準(zhǔn)點準(zhǔn)確測定，并布設(shè)夯點位置，用白灰或其他標(biāo)志物將夯點的中心標(biāo)出。

（2）本工程中，強夯作業(yè)采用履帶式起重設(shè)備，配以拉索牽引三軸式脫鉤器，通過鋼索將起重機的吊鉤與脫鉤器可靠連接，脫鉤器上的吊鉤掛設(shè)在夯錘的吊耳上，鋼絲繩的一端與脫鉤器的脫鉤把柄連接，另一端與起重機的軸銷連接。

（3）強夯作業(yè)前，要先確定夯錘的落距。依據(jù)設(shè)計要求，按照單點夯擊能，對夯錘的落距加以設(shè)定，脫鉤器與起重機的吊鉤和脫鉤拉索可靠連接后，在脫鉤器的吊鉤上，系好測繩，將脫鉤器提升至一定高度后，將拉索下端與起重機前端的穩(wěn)固部位連接。強夯機械設(shè)備可以沿著場地的長邊方向，以后退的方式作業(yè)，起重機的懸臂桿擺動范圍，應(yīng)能夠覆蓋至少3排夯點。

（4）當(dāng)?shù)谝槐辄c夯結(jié)束，應(yīng)及時將夯坑推平，之后開始下一遍夯擊，避免兩遍夯點混合，強夯作業(yè)過程中，施工人員要對夯坑回填，避免回填不及時，對后續(xù)的點夯和滿夯作業(yè)造成影響。在點夯施工時，要做好測量工作，應(yīng)對每個夯點的起夯面高度、每一次夯擊的夯沉量和每一遍點夯的最終夯沉量加以測量，為確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須使用經(jīng)過校準(zhǔn)的測量儀器。測量同一個夯點每一擊夯沉量的儀器設(shè)備，應(yīng)架設(shè)在相同的位置處，以此來確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)做好點夯記錄，具體包括以下內(nèi)容：夯點的編號、夯擊次數(shù)、與夯擊次數(shù)對應(yīng)的夯沉量、夯錘重量、落距、施工日期及時間等[7]。

（5）雜填土強夯施工中及施工完畢后，要加強場地維護工作，對夯坑及時回填推平。在場地適宜的位置處設(shè)立排水設(shè)施，避免降雨后場地被雨水長時間浸泡，影響強夯作業(yè)。強夯施工中主要機械設(shè)備，均應(yīng)要做好線路絕緣防水，確保雨季到來時，能夠正常施工，當(dāng)遇到雷雨大風(fēng)天氣時應(yīng)停工，以免誘發(fā)安全事故。安排專人負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)靥鞖馇闆r的接收，雨前用防雨布將設(shè)備遮蓋嚴(yán)密，避免雨水對設(shè)備性能造成影響。

（6）在夜間開展強夯作業(yè)時，要配置照明設(shè)備，起重機上也要有照明設(shè)施。夜間作業(yè)的過程中，要嚴(yán)格按照規(guī)范操作，并由專人負(fù)責(zé)指揮，專職安全員要做好巡視檢查工作，消除隱患，避免重大安全事故發(fā)生。

2.2.3 加固效果檢測

采用強夯的方法對雜填土路基加固處理后，應(yīng)及時檢測加固效果，看是否達到公路施工要求。檢測要點如下：

（1）通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，對加固后的地基基礎(chǔ)承載力進行檢測。強夯處理后貫入試驗測得的結(jié)果為每10cm有9次夯擊，說明夯擊位置的承載力達到235kPa，而規(guī)范要求的承載力為210kPa，由此可以判定強夯加固時雜填土地基的承載力得到提升。

（2）現(xiàn)行規(guī)范對一級公路路基頂面的回彈模量給出明確規(guī)定，即重載交通條件下，回填模量不小于50MPa。各個夯點在強夯加固前均未達到規(guī)范要求，經(jīng)過強夯后，每個夯點的回彈模量全部超過50MPa[8]。由此說明強夯處理使雜填土路基頂面的回彈模量顯著提升，達到規(guī)范要求。

3 結(jié)語