路床水泥土施工技术在鲁西南地区的应用研究

石飞 王永胜 程杰

摘要 鲁西南地区属于黄泛平原，部分原状土不能满足路床填料最小强度要求，水泥作为掺灰材料，具有成本低、消耗低等优点。文章以鲁西南某高速公路工程实例为依托，对路床水泥土施工技术应用展开分析论述，介绍水泥土在路床施工中的应用技术、工艺参数、质量检测方法，以确保质量达标，可在满足路基承载力的同时降低工程造价。

关键词 水泥土；施工技术；控制要点

中图分类号 U416.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）23-0145-03

0 引言

鲁西南地区地势平坦、开阔，起伏高差较小，地质情况主要为粉土、粉质黏土、粉砂等。根据沿线取土场填料土工试验报告，沿线取土场土质不能满足路床填料最小强度（CBR）要求。某高速公路部分路段采取下路床掺水泥比例3%、上路床掺水泥比例4%，可满足路基现场施工技术要求，经试验检测效果良好，达到了控制项目投资和节约施工工期的目标。

1 主要研究内容

水泥土是一种由水泥和土壤混合而成的材料。它通常用于道路工程中的路床层或填土层。水泥土碎石既具备水泥材料的黏结强度性和机械稳定性，又基本具备改善路基土壤结构的机械可塑性，通过掺和无机结合料来逐步改善路基土质的结构性能，提高基础承载力，满足路基土质的黏结强度要求，当素土CBR值无法达到路基设计的黏结强度要求时，必须采取特殊的路基土方填筑地基处理措施。采用水泥代替石灰作为路床掺和料，能够大大加快路床每层碾压成型施工进度，缩短施工工期。在路床水泥土施工过程中，要做好下承层处理及测量放样等准备工作，为后续水泥土摊铺、碾压创造有利条件^[1]，在保证质量的前提下，水泥实际掺量较石灰降低，且水泥具有来源广、质量稳定的优点。经试验路段验证，水泥土路床施工技术满足路床施工质量要求，能够确保路床施工质量，为基层施工创造良好的工作面。

2 水泥土性能要求

（1）水泥采用PC32.5缓凝型，具体水泥剂量应根据确定的土源位置、土料性质，通过试验并结合施工条件（场拌或路拌）进行确定。分析随水泥掺入比变化后水泥土强度、土的龄期以及天然含水率的变化规律^[2]，研究水泥天然掺入比、水泥的种类含量和水泥养护龄期长短对水泥土抗压缩变形特性产生的直接影响。

（2）选择适合工程要求的土壤作为原料，进行物理性质和化学性质的测试和分析，以满足路面基底层的承载能力和稳定性要求。根据土壤的性质和工程要求，确定水泥土的配合比，包括水泥和土壤的比例。混合方式可以是机械混合，也可以是人工混合。

（3）路床水泥土填料均匀，最大粒径小于10 cm。上路床（高度0～40 cm）填料最小强度值（CBR）不小于8%，下路床（高度40～120 cm）填料最小强度值（CBR）不小于5%，且CBR检测试验数据应符合国家标准现行规范《公路土工试验规程》（JTG E40）的规定。

（4）路基掺水泥处理后抗压强度不小于0.4 MPa，分层填筑压实厚度不大于20 cm。对改良土进行试验并形成报告（详见表1）经试验段验证，水泥土最大干密度为1.751 g/cm³，无侧限抗压强度为0.5 MPa，最佳含水率为15%。

3 施工过程控制

（1）研究水泥土的施工工艺，包括原材料的加工处理、配合比的确定、施工方法和工艺流程等，以确保施工质量和工期的控制。

（2）研究水泥土施工所需的设备和工具，包括土方机械、混凝土搅拌站、平地机等，以提高施工效率和质量。

（3）研究水泥土施工中的质量控制方法和标准，包括原材料的质量检验、施工过程的监测和检验，以确保施工质量符合规范要求。

（4）路床水泥土施工采用路拌法的施工技术方式，施工基本工艺流程简述如下：下料承装层准备料→测量放样料→布料→拌和混合料→整型料→碾压料→验收料→养生。

3.1 下承层准备

水泥土要求施工验收前需对混凝土路基表面进行一次复检，路基表面土质应致密坚实、坑洞修补完善，高程坡度及混凝土路拱必须符合国家有关设计规范及规范要求；下承层整平后，洒水湿润，准备水泥土施工；做好下承层处理及测量放样等准备工作，为后续水泥土摊铺、碾压创造有利条件；作业人员应掌握水泥土施工的技术要点，以确保质量达标^[3]。

3.2 施工放样

水泥土填筑前，采用GPS测量恢复中桩、放出边桩，利用导线点每桩段每10 m范围内设一桩，并可以同时分别在两侧或两侧路肩边缘外设指示桩，横断面及两侧的每一段测幅线均同时设有至少三个高程控制点，逐桩断面依次分别进行相应高程水平位移的测量，算出各中桩段断面水平上的所需摊筑铺填土的平均厚度；根据施工道路情况下的实测地面高程、宽度系数及实际试验中的实测最大干压密度的系数等计算方法，求取出实际铺设的该工程路段内的铺设所需水泥土的平均铺设数量；最后应根据工程现场实际运料车辆数目及需运输车辆的装载材料吨位大小，来精确计算每一辆运输车堆放料点距离，保证路基横坡度应完全可以满足现场施工路面设计精度所达要求，保证最终能完全准确计算得出一个完全、正确、合理的路基松铺系数。

3.3 分层填料

3.3.1 摊铺土料

水泥土填筑应重点考虑如何采用水平法进行分层的夯实及填筑，填筑地面时分层进行夯实及控制路面的填土标高，分层压实厚度不大于20 cm，采用平地机对路床水泥土进行整平，力求将道路表面做到基本均匀平整，并尽可能形成一个满足设计规定的路拱。地面测量及控制专业人员每天要连续跟踪路面进行实地测量，控制厚度误差为±0.5 cm，拌和物料时需要随时取样检查含水量，如实际含水量范围变化明显过小，用喷管式洒水车先进行洒水处理后逐步补充其最佳实际含水量，使最佳实际的含水量變化略大于最佳含水量1%～3%左右后，拌和机可跟上洒水车后进行拌和作业。

3.3.2 水泥摆放及摊铺

根据项目公司下发的设计单位《关于明确路床采用水泥土相关设计指标的函的回复》水泥剂量为3%，水泥用量计算式位：面积×厚度×最大干密度×3%。例如：采用5.3 m×5.3 m方格，撒格线使用完一次后，人工应将袋装水泥或根据实际水泥用量对计算量水泥重量进行均匀分配，然后再用“扣掀法”将剩余水泥重量均匀地分散洒布在撒格线内。

3.4 路拌混合料

洒布水泥土工程在完成土石方施工准备后，即需采用路拌机进行二次预拌和的试验研究（详见图1），拌和机往返2遍/次以上，拌和机的搅拌深度要求均需达到均匀稳定的土层底，拌和试验作业流程中安设有专人全程负责跟踪和操作的拌和机，随时负责跟踪与检查每次混凝土拌和机深度参数，以便作出更及时地有效控制调整，避免一次混凝土拌和机的底部有可能同时出现填素土夹层。加强拌和土上下层物料颗粒层之间物料的颗粒相互结合，拌和土的拌和遍数也需在确保混合料粒度达到均匀一致和均匀一致后拌匀为止最宜。

3.5 整形

经路拌，水泥及稳定表土混合料等均应满足测量精度要求测量合格完成后，测量人员恢复基准高程控制点，钉上竹片桩。平地机则立即自动开始整型，必要时，再重新返回原地平地刮土一遍。对局部不平整之处，将对其进行表面剥离5 cm耙松、补料，再次进行整型、碾压。每次实施路基整平工程进行中测量现场作业指导人员一定要能及时做到对施工道路上每个道路纵向断面都做逐个地实地丈量检测，确定施工道路断面高程偏差分布是否达到均匀与准确。

3.6 混合料碾压

整型施工阶段完成后，混合料含量应大于表面的最佳含水量并在1%～3%含水率范围时，进行表面适当碾压，如已发现表面水分湿度严重或不足，应当进行立即和适量时间予以洒水，确保表面含水量已达到或者满足设计施工质量要求标准；碾压作业要遵循先慢后快、先静后振、先边后中、先下部密实后上部密实的原则，要始终做到并严格保证控制运行好的各类压路机组最高实际的碾压和运行速度^[4]。

（1）初压时采用振动压路机重叠1轮/重叠2轮后以每秒2.5 km/h的振动速度重复振压2遍。

（2）复压采用18～21 t振轮压路机1/3轮以2 km/h的速度碾压2遍。

（3）终压时用高频振动压路机以每分钟2.5 km/h振动终压路面1～2遍，达到碎石表面的密实平整。

3.7 接缝处理及养生

水泥土坝在实际施工与养护维修过程中一定要做到尽量避免出现纵向接缝，在做好第一段混凝土水泥的拌和及施工浇筑后，留余有5～8 m左右间隙处不做拌和或进行水泥碾压，第二段的混凝土施工或浇筑完成时，前段水泥部分留下未完全承压好的水泥土部分则可考虑与第二段新水泥土结合一起进行碾压。水泥稳定土在碾压养护作业处理完毕，养护合格后，及时对地面进行洒水作业并重新覆盖土工布料进行洒水养生，且应持续作业不少于连续7 d，养生和作业养护期间现场禁止一切封闭交通。

4 经济环保效益分析

4.1 经济效益

该项目路床采用水泥土代替石灰土施工技术，施工简单化、效率高、速度快，提高质量，缩短工期。经现场实际应用和推广，水泥土路床施工段累计应用约15 km，预计节约投资265万元，工期预计节省2个月，取得了较好的经济效益。

4.2 社会效益

该项目部分路段路床采用水泥土施工技术，推动了水泥土在鲁西南冲积平原高等级公路路基上的应用和发展，且当地水泥工业发达，采用水泥代替石灰作为掺和料，拉动沿线经济工业的全面发展，为当地提供更多高质量的有效就业岗位。

5 施工控制重点

（1）现场必须严格确保每个路拌机上的水泥拌和层深度都能完全达到侵入下层宽度的1～2 cm，并务必保持拌和厚度均匀，指定相应部门派专人每日必须对一次跟拌机进行质量检查，发现机器存在洒漏和跟拌等意外情况时，须立即停止并重新再次开机才能进行二次水泥拌和。

（2）施工单位严格依法执行技术合同规范内容和技术报验确认程序，做到“凡前道工序均未经技术检查合格认可，后半道工序即不可施工”。施工生产过程监控中，成立一个专职独立的现场质检监察机构，严格依法按各项施工作业质量和检查验收安全标准，逐项进行监督自检。

（3）试验于项目开工至实施阶段前，应严格按已报总监理工程师会审定和批准的程序，对工程预先制定计划中可用于保证完成该段试验工程任务时的试验所用的材料、配合比、松铺系数、最佳土含水量、稳定土拌和机、压实设备等各项设备及配置条件和按各项试验施工所用机械工艺要求长度进行全面的试验，取得完全满足试验设计及规范要求的全部各种技术试验检测成果数据，以提供正确的指导推广进行大面积施工。

6 水泥土具有的优势和劣势

（1）水泥土经过固化反应后具备较高的强度和稳定性，能够承受较大的荷载和变形。

（2）水泥土具有较好的抗水性和耐久性，能够在潮湿条件下保持稳定性。

（3）水泥土在施工过程中具备一定的可塑性，能够适应复杂地质条件。同时，水泥土也具备适当的透水性，能够排除路面下的积水。

（4）然而水泥土也存在一些局限性，如制作过程相对复杂、原材料成本较高和对环境的影响等。因此，在实际应用中，需要根据具体工程要求和经济性考虑，选择适合的土工材料。

7 结语

通过对水泥土路床施工技术及效果研究，采用水泥土能够加快路床施工速度，可以提高道路基底层材料的施工承载负荷能力稳定性和尺寸稳定性，延长施工道路使用寿命，减少路面病害和维修成本，提高道路的运行安全性和舒适性。节省项目投资，经济效益明显。结合鲁西南地区粉土特性，通过水泥掺量优化、路拌机拌和控制、平地机刮平技术、压路机碾压成型以及覆盖养生技术，能够提高路床强度、改善路面结构的运行环境，确保路面的使用寿命，在类似工程中具有推广价值。

参考文献

[1]张枫林. 高速公路路床水泥土应用技术[J]. 建筑工程技术与设计， 2018（4）： 1416-1417.

[2]孙宇雁. 水泥土配合比试验研究[J]. 中外公路， 2006（6）： 166-170.

[3]袁长清. 路床水泥土施工技术要点分析[J]. 交通世界， 2023（3）： 137-139.

[4]大粒径透水性沥青混合料应用技术规程： DB37/T1161—2009[S]. 济南：山东省质量技术监督局， 2009.

收稿日期：2023-08-05

作者簡介：石飞（1987—），男，本科，工程师，研究方向：公路工程。