談高速公路膨脹土的路基施工

趙永軍

(山西運城路橋有限責任公司，山西運城 044000)

“膨脹土是粘性土經過漫長的吸水膨脹、失水收縮形成的一種高塑性粘性土?！本哂袕娏业拿浛s性和超固結性，在天然狀態(tài)下，它的強度很高。當天氣變化時，它非常敏感，對工程施工帶來了很大的危害。隨著我國道路橋梁建設加大，我國高速公路建設中經常會遇見膨脹土。為了不影響高速公路路堤建設質量，必須采用科學正確的方法對膨脹土改性，在施工結束之后做好防護措施，讓膨脹土路基能夠滿足使用要求。

1 膨脹土構成以及性質

1)膨脹土構成。膨脹土主要由蒙脫石礦物成分組成，強親水性礦物質是膨脹土的粘粒成分。硅氧四面體片以及氫氧化鋁八面體片對土體物理性質起著重要的作用。膨脹土主要由夾著一個八面體片的兩個四面體片重復堆積組成，從而形成三層型。根據層間水化離子的吸附水性，結構單位填充會造成晶格活動較大，從而讓整個土體的壓縮性和膨脹性變大。2)膨脹土的工程性質。膨脹土和其他粘性土有很大的區(qū)別，具有強烈的吸水膨脹、失水收縮、易裂縫、易固結以及強度容易衰減等特性。在高速公路建設中必須處理好改性，避免對高速公路建設造成巨大損害。不同情況下的壓力膨脹率和自由膨脹率可以反映土的具體膨脹性能。膨脹土的含水量和膨脹率大小成反比關系，膨脹率越高，土的含水量就越低。因此，自由膨脹率是反映膨脹土工程地質分類最主要的因素。交通部門根據相關法律規(guī)定:Fs≥90%的為膨脹土;Fs在65%～90%之間的是中性膨脹土;Fs在45%～65%之間的是弱性膨脹土。土體當中含水量是施工性能改性的重要條件。3)膨脹土的危害。膨脹土一直是巖層工程界的重要問題。因為失水收縮，遇水膨脹的變形以及邊坡滲水強度下降等特性，讓膨脹土地區(qū)建筑、工業(yè)、水利、道路、橋梁等工程建設都遭到了不同程度的破壞。隨著科學技術的發(fā)展，我國工程界對膨脹土的結構特征以及相關工程性質進行了研究，并取得了相關的成果，對膨脹土危害原因進行了科學的分析，并且提出了很多可行性的處理方案。

2 膨脹土路基處理

1)換土。換土是膨脹土最常用的方法，主要是挖出膨脹土以及換填膨脹土或者砂礫土，在換土的時候必須根據相關建設要求以及實際環(huán)境氣候特點換土的深度。臨界深度是一定深度的膨脹土不受其他氣候的影響，此時的含水量成為臨界含水量。根據各地氣候差異，膨脹土的臨界含水量和臨界深度不一樣，因此，換土深度必須根據土的含水量而定。強膨脹土一般是2 m，中性，弱性膨脹土一般是1 m～1.5 m之間。

2)濕度控制。保持膨脹土含水量穩(wěn)定以及預濕是膨脹土濕度控制的主要方法，為了避免膨脹土脹縮變形，應該減少路基含水量大氣影響。在施工中利用粘土或者土工布將路基包封好，隔絕大氣和膨脹土的直接接觸，從而減少膨脹土的內部濕度。

3)改性處理。高速公路建設中，一般利用膨脹土的物理化學特性和石灰、水泥以及其他固化材料進行化學固化，增加膨脹土強度、水穩(wěn)性。石灰固化作用擁有良好的次生碳酸鈣膠結性、鹽基交換和石灰作用之后能夠生成鋁酸鈣、硅酸鈣等新型的礦物;水泥的固化作用是膠結物能夠新生礦物和脫水結晶，降低膨脹土液限，增強膨脹土抗剪強度和塑限;NCS固化材料能增強吸水作用，生成相應的微型加筋結構，提高膨脹土的強度。

3 膨脹土的施工處理

在高速公路修筑中，必須在施工現場或者取土場獲得相應的土樣，根據土樣做相應的膨脹性土工試驗。按照試驗結果結合實際的施工工藝采取合適的改性措施，再通過觀察以及試驗確定出膨脹土類型。擊實6%的灰土，然后液塑限，進行自由膨脹率以及CBR值試驗。在高速公路建設中，膨脹土以及CBR小于3的弱性膨脹土必須摻對應的石灰進行分層改性，確保摻灰后的混合土完全符合高速公路建筑施工要求。具體流程如下:

1)準備相應的下載面。首先將下載面表面的雜物以及浮土清理干凈，用3Y18/21壓路機橫向、縱向、全面的碾壓3遍～4遍，確保它的平整度、寬度、壓實度、標高等符合相應的標準規(guī)范。根據相應的配合比設計，準備好相應的土和石灰。2)施工放樣。在高速公路建設前，恢復相應的中線，在對應的下承面設置對應的高程指示樁。每隔20 m的直線地段設置一個樁，做好標記，根據相關規(guī)定知識壓實后需要達到的高度和填筑層邊緣位置。3)運輸以及攤鋪。通過自卸汽車將需要的各種原料分層送到指定的地方。由人工協助推土機將土弄均勻，再用YZC12壓路機碾壓1遍～2遍，保證土層表面平整，最后通過人工協助裝載機，將準備好的石灰均勻的攤鋪在平整的表層上面。4)后續(xù)管制。在混合均勻之后，用規(guī)定的平地機弄平，及時進行適當的碾壓。碾壓時根據碾壓標準，按照試驗最佳結果進行碾壓，保證相鄰的兩條填筑路基在填縫時的緊密性，從而讓壓實度達到相應的標準規(guī)范。在碾壓完成之后立即采用覆蓋草袋灑水的方法進行養(yǎng)生。同時，養(yǎng)生期間必須封閉相應的交通路段，養(yǎng)生周期不能少于7 d。

4 高速公路膨脹路基施工

通常情況下，高速公路路基清表之后根據相關施工規(guī)范碾壓緊實之后，再根據要求填壓相應的弱性膨脹土;對于池塘或者河渠地段，一般是在清淤之后填砂礫石到原地面;對于低凹的地段清表之后檢測地基承載力以及含水量。當含水量太大，地基承載力小于100 kPa，填筑砂石就會上升到平常水位之上，鋪設防滲透復合土工布在砂礫石的表層，從而有效避免地下水上升對地基質量造成影響。高速公路膨脹土路基施工特點。

1)高速公路膨脹土分層攤鋪和粉碎。在高速公路建設中，膨脹土施工必須避免雨季作業(yè)和現場施工的排水功能。根據相關實驗結果選擇對應的攤鋪和粉碎設備。依據現場實驗，松鋪厚度一般控制在30 cm以內，壓實厚度小于25 cm。在上土之前控制好松鋪厚度，在已經碾壓好的土層表面撒相應的石灰方格網。對于91區(qū)時直接攤平、碾壓和密實;94區(qū)時必須運用推土機將其推平，在平地機精平的涂層之上畫上相應的灰線方格，對比6%灰土配比，統計好每平方米對應的石灰用量，再讓人工攤鋪均勻，對于含水量很大，不能拌合的，必須先用鏵犁晾曬。

2)高速公路土層的粒徑控制。根據施工要求，膨脹土施工中，最大的粒徑必須小于5 cm，當土的含水量較大時，生石灰不能徹底減小含水量，更不可能徹底消除膨脹，因此，石灰料和土塊不能充分的結合。溫度降低時，水分不會輕易蒸發(fā)，經過碾壓形成粘土餅，很大程度的影響了高速公路路基的質量。在高速公路現場施工時，必須利用相應的攤平拌合機械交叉使用，讓土顆粒在3 cm以下。讓土中的水分和土充分結合。從而從根本上減少土本身的膨脹性，提高壓實的效率。

3)增強壓實度。膨脹土路基必須采用35 t～50 t輪胎壓路機或者重型振動式壓路機，讓行駛速度在4 km/h以下，碾壓的時候直線段從兩邊向中央行駛，小半徑曲線由內向外進行。重疊0.4 m～0.5 m橫向接頭振動壓路機，三輪壓路機重疊后輪的一半，保持相鄰區(qū)段互相重疊，從而保證沒有漏壓和死角。對于路塹和路堤的分界，橋臺必須碾壓緊密平實。對于路堤可以采取加寬50 cm保障路基成型之后整平。

4)路堤養(yǎng)生。高速公路建設中，除了要保障路堤碾壓、推平，同時還必須控制水量，讓摻灰攪拌之后的含水量保持在最佳的狀態(tài)，壓實檢驗達標之后再進行下一步工序。工序期間連續(xù)施工，保證每道工序緊密連接，當遇見土層壓實之后不能及時施工的采取養(yǎng)生覆蓋的措施對路基進行保護。及時對路堤的邊坡防護工程施工，做好相應的保濕、防風化保護。

5 結語

在高速公路建設中，膨脹土是影響工程建設質量的特殊土質，對于工程建設具有極大的破壞力。因此，在實際高速公路建設中，我們應該從膨脹土的物理、化學特性以及相關環(huán)境土質和特殊地理氣候，通過特殊膨脹土路基處理和施工工藝，改善膨脹土性能，保證施工質量。

[1]高志強.高速公路膨脹土路基施工[J].山西建筑，2010，36(8):298-299.

[2]連佳機.高速公路膨脹土路基施工探索[J].公路，2005(10):21-22.

[3]趙華萍.高速公路膨脹土地基的處理措施淺析[J].中國科技財富，2010(12):49-50.

[4]雷 磊.膨脹土路基施工技術[J].中國科技博覽，2011(34):67-68.

[5]歐陽光.膨脹土路基施工技術[J].湖南交通科技，2006，32(2):55-56.

[6]譚子龍.高速公路膨脹土路基施工技術[J].西部探礦工程，2008，20(7):33-34.