公路杂填土路基加固施工处理方法

2022-11-20李伟亮

交通世界 2022年25期

李伟亮

（廊坊市交通技术咨询监理公司，河北廊坊 065000）

1 工程概况

某公路工程路线全长43.913km，按照一级公路标准建设，行车时速为80km/h，按照双向四车道设计。通过现场勘查后发现，场地内有垃圾填埋区，为使杂填土填埋区域的地基基础承载能力满足公路路基施工要求，需要采取相应的加固措施，对杂填土加以处理。杂填土厚度最高的是3.0m，而杂填土底部与公路下的距离约为8.0m。建筑和生活垃圾是杂填土主要组成部分，其中含有大量的有机物，如塑料袋、灰渣等。路基施工前，要对杂填土地基进行加固处理，下面重点对该公路杂填土路基加固处理方法的选取及施工要点展开分析。

2 公路杂填土路基加固施工处理方法

2.1 杂填土处理加固试验

2.1.1 确定试验方案

（1）将从场地内采集的杂填土样本风干，均匀分为三个等份，分别用1#、2#和3#表示，并采用以下几种材料加固杂填土：石灰、水泥和固化剂。本次试验研究的主要目的是分析杂填土用不同材料加固后，自身强度的变化规律，基于此，石灰选用Ⅲ级钙质生石灰，水泥选用32.5#普硅水泥，固化剂选用工业土壤固化剂，其中水泥与石灰设计6种添加量，即4%、6%、8%、10%、12%、14%，固化剂的设计比例参照产品使用说明[1]。按照产品说明，对固化剂稀释100倍后，与试验土样混合后搅拌均匀。

（2）按照设计值，采用标准击实试验的方法，测定每种比例的试样，从而得到各组试样的最佳含水率及最大干密度。依据规范要求，以得到最佳含水率和最大干密度为基础，将每组试样压实成9个平行的试件，随后使用卡尺对试件的长度和直径加以测量，称重后，如实记录。处理好的试件使用不透光的塑料袋密封后，置于标养箱内，按规定养护，确保养生期间的温度在20±2℃，相对湿度不低于90%[2]。在加州承载比（CBR）试验中，由于试件成型采用的方法及成型后的尺寸均不相同，所以要依据相关的试验规程操作，以确保试验结果的准确性。

（3）试件在标养箱内达到养生时间后，便可开展相关试验，具体包括无侧限抗压强度试验、CBR试验等，结合试验所得的相关数据，分析杂填土的强度及变形情况。

2.1.2 标准击实试验

（1）通过标准击实试验，能够准确测定出试件在每种剂量下的最佳含水率和最大干密度，据此，可在最佳的条件下，分析不同材料加固杂填土后的强度及压实性能等技术指标，为加固材料的选取提供依据。依据现行的试验规程，将杂填土配置为5组试样，分别开展标准击实试验，以四分法采取试样，共准确试件5组，从每组试件中取土样3.0kg。将试样的含水率初步定为6%、8%、10%、12%和14%，依据预先设定好的比例加水，搅拌均匀，为使试验过程中使用的土样能够充分浸湿，可以在试验开始前，使用塑料袋将土样密封好保存12h，试验时，直接从塑料袋中取出试样即可。

（2）当击实试验完毕后，可以从试样中心取样，对含水率及湿密度加以测定，并将测得的结果，代入规范标准给出的公式中，分别计算出相应的干密度，绘制出含水率与干密度的关系曲线，最终得到土样的最佳含水率为11.1%，与该含水率相对应的最大干密度值为1.78g/cm³[3]。

（3）向杂填土内加入一定量的掺合料后，如水泥、石灰、固化剂等，通过标准击实试验，能够分别获得相应比例下的最佳含水率及最大干密度。由试验结果可知，掺合料为石灰时，石灰的含量为4%、6%、8%、10%、12%、14%时，杂填土试样的最佳含水率依次为11.76%、12.57%、13.79%、14.34%、14.11%、13.82%；与最佳含水率相对应的最大干密度依次为1.85g/cm³、1.85g/cm³、1.92g/cm³、2.03g/cm³、1.97g/cm³、1.93g/cm³；掺合料为水泥时，水泥的含量为4%、6%、8%、10%、12%、14%时，杂填土试样的最佳含水率依次为12.17%、12.25%、13.72%、13.90%、14.43%、14.36%；与最佳含水率相对应的最大干密度依次为1.76 g/cm³、1.81g/cm³、1.86g/cm³、1.94g/cm³、1.95g/cm³、1.99g/cm³；掺合料为固化剂时，固化剂含量为0.04%、0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%，杂填土试样的最佳含水率依次为11.80%、13.00%、14.12%、14.51%、13.92%、13.76%，与最佳含水率相对应的最大干密度依次为1.86g/cm³、1.91g/cm³、2.01g/cm³、2.04g/cm³、1.96g/cm³、1.91g/cm³[4]。

2.1.3 CBR试验

CBR是路面材料承载力的重要评定指标之一，CBR试验以材料抵抗局部荷载压入变形的能力表征，并以标准碎石的承载力作为标准。现行规范标准给出的路床填料最小承载比要求，具体如下：一级公路路面底面以下0～30cm深度范围内，填料最小承载比为8%；路面底面以下30～120cm深度范围内，填料最小承载比值为5%。CBR试验方法及要点如下：

（1）将标准击实试验获得的每种剂量石灰土最佳含水率与最大干密度作为参照，按照要求的压实度，对所需试样的质量准确计算，在金属盘内将试样搅拌均匀，置于不透光的塑料袋中密封后浸湿，时间不少于2h。每组制备的试样数量为3个，采用分层的方法，将土样装入试筒，共分三层，每一层的击实次数相等，均为98次，击实方法为重锤自由垂落，使锤迹在土样上均匀分布。

（2）当技术试验完毕后，将试筒的垫块取下，随后对试件称重，加透水板与荷载板后，置于水槽内，通过百分表读取并记录初数值。向水槽内加入一定量的水，使水面超过试件顶面2.5cm，泡水4d，读取百分表读数，从水中将试件取出，静置15min，将透水板、荷载板全部拆除，对试件重新称重，计算出吸水与膨胀量[5]。

（3）对试件的质量和高度测量完毕后，使用万能试验机开展贯入试验，试验正式开始前，先在贯入杆上施加预应力，以45N为宜，随后将百分表的刻度调成0，按照规范要求开展试验。

2.1.4 无侧限抗压强度试验

（1）从杂填土样本选取出具有代表性、经过风干处理的土样，采用四分法将土样均匀分为四份备用。依据标准击实试验得出的结果，对制成试件所需的杂填土质量准确预估，据此准备充足的土样，确保试验顺利开展。按试验规程制作试样模具，拌和好的试样采用密封的方法保存，时间不少于2h，制取过程中，压实度应达到96%以上。每组制备的试件数量为9个，成型后对试件的相关数据加以记录，放入标养箱内养护。

（2）试验前24h，采用浸水的方法对试件养生，取出试件将表面的水分擦拭干净后称重，结果精确到0.1mm[6]。随后使用强度试验仪开展抗压测试，对试件破坏时的力准确记录，依据规范给出的公式，计算出试件的无侧限抗压强度。

通过对上述试验所得的结果综合分析后发现，石灰、水泥、固化剂三种材料，都能起到加固杂填土的效果。相比而言，固化剂加固杂填土的效果，要优于石灰和水泥，因此，可在杂填土路基强夯处理前，先用固化剂加固。

2.2 杂填土路基加固处理

2.2.1 固化剂加固

（1）采用固化剂对杂填土路基加固前，要先将杂填土中的杂物清除干净，尤其是各种有机质，避免对固化效果造成影响。在清除杂物的同时，对粒径较大的土壤做破碎处理，并检测土壤的含水率情况，使土壤的含水率低于最佳含水率，若是含水率过高，则可采用深翻晾晒的方法降低含水率，直至达标为止。

（2）依据试验中固化剂的设计配比，即0.08%，结合待加固区域内的实际土方量，利用规范标准给出的公式，准确计算出固化剂的质量，随后加水对固化剂稀释，并将稀释好的固化剂装入洒水车，分多次喷洒到待加固区域内。在喷洒固化剂的过程中，可以借助相应的机械设备拌和土体，使固化剂与杂填土充分混合，要保证作业连续，无特殊情况的前提下，不宜中断。

（3）稀释好的固化剂用洒水车先喷洒50%左右，机械设备拌和两遍以上，随后对剩余的50%固化剂全部喷洒，利用机械设备搅拌1～2遍，每次固化剂喷洒完，都要及时拌和。洒水车喷洒固化剂时，无特殊原因不得中途停车，做到喷洒均匀，避免遗漏。需要注意的是，应控制好喷洒量，不宜过大，确保杂填土固化后的含水率在最佳含水率的范围内。固化完毕后，将场地初步刮平，为后续的强夯处理提供有利条件。

2.2.2 强夯处理

（1）在对固化剂加固后的杂填土路基强夯处理前，应先用推土机将场地推平，使场地具备强夯作业条件。测设控制基准点和夯点，利用全站仪对强夯作业区域内的边界控制基准点准确测定，并布设夯点位置，用白灰或其他标志物将夯点的中心标出。

（2）本工程中，强夯作业采用履带式起重设备，配以拉索牵引三轴式脱钩器，通过钢索将起重机的吊钩与脱钩器可靠连接，脱钩器上的吊钩挂设在夯锤的吊耳上，钢丝绳的一端与脱钩器的脱钩把柄连接，另一端与起重机的轴销连接。

（3）强夯作业前，要先确定夯锤的落距。依据设计要求，按照单点夯击能，对夯锤的落距加以设定，脱钩器与起重机的吊钩和脱钩拉索可靠连接后，在脱钩器的吊钩上，系好测绳，将脱钩器提升至一定高度后，将拉索下端与起重机前端的稳固部位连接。强夯机械设备可以沿着场地的长边方向，以后退的方式作业，起重机的悬臂杆摆动范围，应能够覆盖至少3排夯点。

（4）当第一遍点夯结束，应及时将夯坑推平，之后开始下一遍夯击，避免两遍夯点混合，强夯作业过程中，施工人员要对夯坑回填，避免回填不及时，对后续的点夯和满夯作业造成影响。在点夯施工时，要做好测量工作，应对每个夯点的起夯面高度、每一次夯击的夯沉量和每一遍点夯的最终夯沉量加以测量，为确保测量结果的准确性，必须使用经过校准的测量仪器。测量同一个夯点每一击夯沉量的仪器设备，应架设在相同的位置处，以此来确保测量结果的准确性。按照统一的标准做好点夯记录，具体包括以下内容：夯点的编号、夯击次数、与夯击次数对应的夯沉量、夯锤重量、落距、施工日期及时间等[7]。

（5）杂填土强夯施工中及施工完毕后，要加强场地维护工作，对夯坑及时回填推平。在场地适宜的位置处设立排水设施，避免降雨后场地被雨水长时间浸泡，影响强夯作业。强夯施工中主要机械设备，均应要做好线路绝缘防水，确保雨季到来时，能够正常施工，当遇到雷雨大风天气时应停工，以免诱发安全事故。安排专人负责当地天气情况的接收，雨前用防雨布将设备遮盖严密，避免雨水对设备性能造成影响。

（6）在夜间开展强夯作业时，要配置照明设备，起重机上也要有照明设施。夜间作业的过程中，要严格按照规范操作，并由专人负责指挥，专职安全员要做好巡视检查工作，消除隐患，避免重大安全事故发生。

2.2.3 加固效果检测

采用强夯的方法对杂填土路基加固处理后，应及时检测加固效果，看是否达到公路施工要求。检测要点如下：

（1）通过标准贯入试验，对加固后的地基基础承载力进行检测。强夯处理后贯入试验测得的结果为每10cm有9次夯击，说明夯击位置的承载力达到235kPa，而规范要求的承载力为210kPa，由此可以判定强夯加固时杂填土地基的承载力得到提升。

（2）现行规范对一级公路路基顶面的回弹模量给出明确规定，即重载交通条件下，回填模量不小于50MPa。各个夯点在强夯加固前均未达到规范要求，经过强夯后，每个夯点的回弹模量全部超过50MPa[8]。由此说明强夯处理使杂填土路基顶面的回弹模量显著提升，达到规范要求。