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某境外洪泛区高速公路施工便道水泥改良土方案探究

2024-05-21 52 上传者：管理员

摘要：某境外洪泛区高速公路，平均每年有4-6个月处于洪泛期，本项目土方量近640万方，对便道施工要求高，线路周边土质较差，通过试验选择合适掺量的水泥改良土方案，以及对比填砂包边便道方案，选择以满足便道承载力要求，同时达到效益最佳的便道施工方案。

关键词：
CBR
便道
水泥改良土
洪泛区
高速公路
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境外某高速公路项目地处洪泛区，线路周边土资源主要以黏土、粉质土为主，符合路基填筑的材料普遍较远，路基施工需大量土方车进行运输，对便道使用要求较高，为满足项目生产需要，尽量减少施工便道全生命周期成本投入，有必要对施工便道水泥改良土的可行性进行研究，为类似复杂场地条件下的高速公路项目施工提供参考。

1、工程概况

境外某高速公路项目一标段K3+700～K24+000，线路全长20.3 km。项目全线处于洪泛区，每年7-11月是雨季，12月至第二年6月是旱季，年平均气温达29～30℃，洪泛期一般为4-6个月，全线平均水深在50～60 cm左右，洪水主要靠蒸发和下渗方式退去。施工便道沿主线右侧布置，路面宽度8 m，全长约20.3 km。

2、便道施工方案分析

2.1便道施工原则

便道修建应尽量利用现有道路，减少开辟新道路的数量，以减少对环境和土地的破坏；便道设计应充分考虑设备通行需求，路面平整度和承载能力是安全通行的前提，以确保各类车辆机具能平稳通过；便道应能抵抗洪泛期水位变化带来的冲刷浸泡影响，减少便道的维护；便道应尽可能减少成本投入，优化便道施工方案，选择经济性好的方案。

2.2便道结构形式

考虑本项目土方量大，运输机械多，路面宽度采用8 m，边坡按照1:1进行放坡，便道根据原地面标高及雨季洪水位情况，便道高度拟采用0.8 m高和1m两种形式。在原地面雨季期间洪水深度不大于60cm区域，便道高度按照0.8 m设计；在原地面雨季期间洪水深度不大于80 cm区域，便道高度按照1 m设计。

2.3水泥改良土便道方案

2.3.1水泥改良土便道结构形式

根据当地洪水位情况，为满足雨季施工便道正常使用，拟设计便道填筑高度高1 m，采用0.7 m路堤填料+0.3 m水泥改良土的结构形式，施工便道横断面土设计见图1。

图1施工便道横断面1 m（高）

2.3.2材料试验

在施工之前必须对填料进行土工试验。试验要求填料的液限不超过50，塑性指数不超过26，并测定填料的最大干密度和最佳含水率。通过比较试验结果，确定最佳水泥含量，制定最优化的水泥改良土方案。

(1）原状土土质分析

拟进行水泥改良土的原状土为黄红色黏土，各指标如下：

液限34.4，塑限20.1，塑性指数14.3，自由膨胀率20%，最大干密度1.93 g/cm3、最佳含水率11.0%,96区CBR值为1.39%。

(2）水泥掺量对比试验[1]

水泥选用42.5普通硅酸盐水泥，水泥28 d强度为48.6 Mpa，水泥初凝时间300 min。

a.水泥掺量1.5%

最大干密度2.0 g/cm3，最佳含水率9.7%,96区CBR结果：19.93%，水泥掺量1.5%击实曲线见图2，水泥掺量1.5%CBR曲线见图3。

图2水泥掺量1.5%击实曲线

图3水泥掺量1.5%CBR曲线

最大干密度1.98 g/cm3、最佳含水率9.9%;96区CBR结果：30.55%，水泥掺量2%击实曲线见图4，水泥掺量2%CBR曲线见图5。

图4水泥掺量2%击实曲线

图5水泥掺量2%CBR曲线

最大干密度1.95 g/cm3、最佳含水率9.9%;96区CBR结果：39.1%，水泥掺量2.5%击实曲线见图6，水泥掺量2.5%CBR曲线见图7。

图6水泥掺量2.5%击实曲线

图7水泥掺量2.5%CBR曲线

经过水泥掺量对比试验分析，随着水泥掺量的增加，最大干密度随之减小，最佳含水率基本稳定，CBR值增加较为明显，综合便道使用需求，拟采用水泥掺量为2%配制水泥改良土。

2.3.3水泥用量计算

每立方改良土水泥用量=最大干密度×水泥剂量（2%）。

2.3.4水泥改良土施工工艺

(1）工艺流程

准备改良层→摊铺水泥→水泥土拌合→整形→水泥改良土养生

(2）准备改良层

在已检验合格的下承层上分区域堆放足量的待改良土，便道改良土分两层摊铺，每层摊铺厚度0.15m，土层松铺厚度=压实厚度(0.15 m)×松铺系数(1.28～1.35)，待改良层表面做成4%的人字路拱。要求待改良土层含水量略大于最佳含水量1%～2%，当大于此要求时应进行翻晒，当小于此要求时应进行洒水拌合，做到填料含水均匀。待改良土层中土块须彻底粉碎至最大粒径15 mm以下，再采用压路机碾压初平，平地机整平至合格[1]。

(3）摊铺水泥

水泥进场前需检验合格，使用前应观察水泥是否有结块现象，严禁使用结块变质、不合格水泥。根据计算结果，确定每袋水泥的横纵间距，并作出明确的标记。经过检查无误后，开始将水泥倒出。使用刮板将水泥铺设得均匀一致，确保所有的区域都得到充分覆盖，既没有遗漏也没有堆积过度的情况发生。

(4）水泥土拌合

水泥改良土拌合时，应配备专人全程监测与检查，要求拌合机重复碾压四遍以上，确保水泥拌合深度、均匀度及改良宽度，改良土颜色一致均匀。拌合后颜色不出现花面、灰条灰块等质量问题，水分基本均匀，满足后期碾压要求[2]。

拌合完成后，应检测混合料的含水量。在理想情况下，此时的含水量应比最佳含水量多1%～2%。如果发现含水量不足，应进行喷水处理，并再次进行拌合，以确保水分在混合料中均匀分布。

(5）整形

a.改良土拌合后应及时碾压初平整形，采用平地机由两侧向中心刮平的工艺，使之具备后续碾压的平整基础。

b.在初次整平后的路段上，应立即使用压路机进行碾压，以充分暴露潜在的不平整区域。

c.对于局部低洼处，应使用齿把将其进行松散处理，深度应达到10 cm以上，然后使用新拌合的混合料进行找平。

d.在完成初步平整后，应使用平地机对路段进行整形。整形过程中，对于高出设计标高的部分，应直接刮除至路外，避免形成薄层的贴补现象。

e.在每次整形过程中，都应确保达到规定的坡度和路拱，接缝顺接平整。

f.在整形过程中，严禁任何车辆通行。

(6）碾压

整形后，当混合料的含水量为最佳含水量1%～2%时，应立即用压路机在路基全宽内，由两侧路肩向中心进行碾压，碾压时，应重叠1/2轮宽，一般应碾压6～8遍。前两遍宜采用1.5～1.7 km/h为宜，以后宜采用2.0～2.5 km/h。

严禁压路机在已完成或正在施工作业路段转向、急刹，应保证改良土表面不受破坏。碾压时需保持表面湿润，防止过快失水，但不能大量洒水。过程中如发现质量问题应及时处理。须在水泥浆体初凝前完成碾压，无明显轮迹，达要求密实度；最后用平地机终极整形，保证路面线形、拱高符合设计。下层改良土碾压完成后及时进行上层改良土摊铺，重复以上步骤进行上层改良土的摊铺、碾压工序。

(7）水泥改良土养生

水泥改良土达到压实度标准后，必须立即进行7天湿润养生。考虑到高温气候导致表面快速失水，须采取盖膜等有效遮盖措施，使改良土保持充分湿润。同时监测湿度变化，必要时补充少量洒水。在水泥未完全结晶化前，遇有降雨也要注意防渗，避免基面质量问题。此外，严禁任何重载车辆在此期间通过，防止基面产生破坏。

2.4填砂便道方案

2.4.1填砂便道结构设计

为保证便道稳定及洪泛期抗冲刷能力，填高1 m施工便道，采用0.5 m路堤填料+0.5 m砂料的结构形式，便道外侧砂与填土界面采用土工布包边[3]。

2.4.2施工工艺

软基处理→基底压实→包边土填筑→首层砂填筑→推土机平整→灌水碾压→上层砂施工

2.4.3施工方案

(1）砂料采用中粗砂。

(2）每层摊铺压实后厚度为25 cm，砂料摊铺时按照1.3的松铺系数考虑。

(3）碾压施工前应对填砂进行充分浇水，但不宜有积水，碾压遍数6～8遍为宜，碾压速度为2～3km/h。

表1方案对比分析