膨脹土路基施工技術(shù)和方法

李逸航

1、前言

我國膨脹土主要分布中西部地區(qū)，同時長江流域的長江、干支流水系等地區(qū)也是我國膨脹土分布比較廣泛和集中的地域之一。隨著我國對中西部地區(qū)的不斷開發(fā)，以及一帶一路戰(zhàn)略的實施，勢必會加強其區(qū)域內(nèi)的基礎建設，所以對土木工程中膨脹土的研究是不可避免的課題之一。本文將對在道路工程建設中膨脹土路基的施工方法和技術(shù)提出相應的見解，僅供廣大工程建設者探討交流。

二、膨脹土

（一）定義

膨脹土按粘土礦物分類，可以歸納為兩大類：一類以蒙脫石為主，另一類以伊利石土和高嶺土為主。按膨脹性分類可分為：弱膨脹、中膨脹、強膨脹三類。蒙脫石粘土在含水量增加時出現(xiàn)膨脹，而伊利石和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹。

膨脹土是種高塑性黏土，一般承載力較高，具有吸水膨脹、失水收縮和反復脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定。

（二）判別

在膨脹土地區(qū)進行工程建設，首先必須正確識別膨脹土與非膨脹土，并準確判斷膨脹土膨脹勢的強弱和工程性質(zhì)的特點，然后才能在工程設計和施工中做到有的放矢，采取切實有效的方法進行處理。

膨脹土詳判應采用自由膨脹率、標準吸濕含水率、塑性指數(shù)三項指標。

注：分類以標準吸濕含水率為控制指標，只有當未進行標準吸濕含水率指標試驗時， 可參考用自由膨脹率和塑性指數(shù)指標對膨脹土進行分類。

（三）分級

膨脹土的膨脹潛勢，根據(jù)交通部《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTG F10-2006，應按表2 分為強、中、弱三級。

標準吸濕含水率能很好地反映膨脹土的礦物組成特性，塑性指數(shù)能很好地反映粒度組成、分散特性和陽離子與粘土礦物的相互作用，考慮到對以前分類成果的繼承性，選用標準吸濕含水率、塑性指數(shù)和自由膨脹率三個參數(shù)對膨脹土進行分類。

注：表2為膨脹土的分類標準，分類以標準吸濕含水率為控制指標，只有當未進行標準吸濕含水率指標試驗時，可參考用自由膨脹率和塑性指數(shù)指標對膨脹土進行分類。

（四）確定膨脹土的作用

膨脹土具有顯著的吸水膨脹、失水收縮兩種變形特性，一般強度較高，壓縮性低，易被誤認為是較好地基土。但其對道路危害較大，膨脹土變形破壞具有多次反復性，膨脹土地區(qū)的公路路面常常大段出現(xiàn)大幅度的隨季節(jié)變化的波浪變形。根據(jù)以往的工程建設經(jīng)驗：準確判斷膨脹土，并進行正確的處理，從而防止工程病害的發(fā)生。

三、膨脹土路基基本的處理方法

一般來說，膨脹土路基處理方法有如下三種：換土、濕度控制、改性處理。

（一）換土

換土是膨脹土路基處理方法中最簡單而且有效的方法。換土就是挖除膨脹土，換填非膨脹土或沙礫土。換土深度根據(jù)膨脹土的強弱和當?shù)氐臍夂蛱攸c確定。由于各地的氣候不同，各地膨脹土的臨界深度和臨界含水量也有所不同。換土深度要考慮受地面降水影響而使土體含水量急劇變化的深度，基本上在1～2m，即強膨脹土為2m，中、弱膨脹土為1～1.5m，具體換土深度要根據(jù)調(diào)查當?shù)氐呐R界深度后來確定。

（二）濕度控制

濕度控制法包括預濕和保持含水量穩(wěn)定。目的是利用有效手段，盡量減少路基含水量受外界大氣的影響，控制膨脹土含水量的變化，防止其引起的脹縮變形。常用土工布或粘土將膨脹土路基進行包封，避免膨脹土與外界大氣直接接觸，盡量減少膨脹土內(nèi)部的濕度遷移。

（三）改性處理

改性處理就是在膨脹土體內(nèi)均勻摻入固化材料，使膨脹土的物理、化學性質(zhì)發(fā)生變化，以達到降低膨脹土膨脹潛勢、增加強度和提高水穩(wěn)性的目的。固化材料一般采用石灰、水泥或NCS固化材料。

四、公路工程中的膨脹土路基施工技術(shù)

（一）路基高度的控制

膨脹土路基會直接受到風化作用以及各種浸水等外在因素的嚴重影響，非常容易出現(xiàn)遇水膨脹的現(xiàn)象，如果將路基高度建設的太高，會導致后期出現(xiàn)嚴重沉降的現(xiàn)象。

（二）路基斷面施工

保證整個路基自身的斷面橫坡達到最大，還可以適當設置防滲層，并且設計的路肩應該更寬一些，從而有利于路面土基自身水分的穩(wěn)定性，路肩具體的橫坡比較大，從而促進順利排水，為高速公路的施工安全奠定基礎，提高施工質(zhì)量。

（三）路基輾壓施工

根據(jù)膨脹土自由膨脹率的大小，選用工作質(zhì)量適宜的碾壓機具，碾壓時應保持最佳含水量；壓實土層松鋪厚度不得大于30cm；土塊應擊碎至粒徑5cm以下。

（四）路基排水

各種膨脹土路基經(jīng)常會受到各種雨水的影響，并直接影響整個路基自身的穩(wěn)定性，這就需要設置膨脹土自身的排水設施，比如排水管。

設置排水設施具有重要意義。

1.有效的促進地表水完成排水的相關工作，減少由于地表水出現(xiàn)下滲的情況對整個路基造成嚴重的影響。地面具體的排水渠溝中，需要進行嚴格的加固處理，尤其是對于近路溝渠而言具有重要的意義，有效的避免產(chǎn)生嚴重的滲漏事件。

2.對于邊溝進行的施工需要與一般的路基進行區(qū)分，適當做好加寬的處理，在路塹邊溝具體的外側(cè)位置設置相應的平臺，能夠有效的保護整個路基的坡腳。

（五）路堤澆筑與養(yǎng)生

在路堤施工的整個過程中，需要保證整個施工具體的質(zhì)量，并重點注意以下幾點。

1.在對路堤實施推平施工結(jié)束后，需要對整個路堤做好碾壓的工作，并注意碾壓的最佳時間，需要在膨脹土含水量正處于最佳的時間完成施工。

2.保證施工具有的連續(xù)性，并緊密相連。

（六）路塹開挖

挖方邊坡不要一次挖到設計線，沿邊坡預留厚度30～50cm一層，待路塹挖完時，再削去邊坡預留部分，并立即漿砌護坡封閉。

膨脹土地區(qū)的路塹，高速公路、一級公路的路床應超挖30～50cm，并立即用粒料或非膨脹土分層回填或用改性土回填，按規(guī)定壓實，其他各級公路可用膨脹土摻石灰處治。

五、施工注意事項

1 膨脹土攤鋪后，土塊應擊碎至粒徑5cm以下，可使土塊中水分易于蒸發(fā)，減少土塊本身的膨脹率，且易于摻灰均勻，有利于提高壓實效率。

2 采用濕度控制法填筑膨脹土時，宜采用非膨脹土性填料（石灰改性土）封閉邊坡及頂面，以減少路基土含水量受外界大氣、水文條件的影響。

3 由于水是影響膨脹土的最大因素，施工時應加強排水。施工前應開挖臨時排水溝至河道、塘、排洪渠內(nèi)，降低膨脹土施工地段的地下水位，并保證路堤不浸水；施工中路堤要設路拱，路拱坡度可采用4%；確保路基頂部不積水，邊坡每50～100m要設置急流槽排水，以防止邊坡被沖刷。

4 膨脹土路堤填筑時應避開雨季，施工時各道工序緊密銜接，連續(xù)施工，分段完成。路基填筑后不應間隔太久或越冬后再做路面。

六、結(jié)語

我國是膨脹土分布廣、面積大的國家之一，隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和道路建設的不斷推進，工程施工的路基條件也越來越差，在施工中經(jīng)常遇到軟土路基、膨脹土路基等不良地質(zhì)條件。尤其是膨脹土路基，它已經(jīng)成為影響公路工程建設施工質(zhì)量的主要原因。本文主要對膨脹土路基具體的施工技術(shù)和方法進行探討，希望能夠為土木工程建設者提供一些有效的建議。