膨脹土地區(qū)公路路基施工關(guān)鍵技術(shù)及控制

田世寬+張強

摘要：為了解決膨脹土施工過程的問題，通過對膨脹的辨識，進而依據(jù)膨脹土的脹縮總率、自由膨脹率、標準吸濕含水率、塑性指數(shù)等進行等級劃分，分析其性質(zhì)，研究其病害。對不同等級膨脹土的路基施工關(guān)鍵技術(shù)進行詳細介紹，同時對膨脹土路基邊坡支護的施工形式以及防水系統(tǒng)施工過程中的一些關(guān)鍵控制技術(shù)進行了說明，為日后膨脹土施工提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：膨脹土；路基；施工；關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：U416.1文獻標志碼：B

Key Technologies and Control of Subgrade Construction in Expansive Soil Area

TIAN Shikuan， ZHANG Qiang

（Fourth Engineering Co.， Ltd. of CCCC First Highway Engineering Co.， Ltd.， Nanning 530033， Guangxi， China）

Abstract： In order to solve the problems of expansive soil in construction process， expansive soil was graded according to the total expansion and contraction， free expansion rate， standard moisture content as well as plasticity index. Key technologies for construction of subgrade with differently graded expansive soil were introduced in detail. Crucial control technologies for slope supporting construction and the construction process of waterproofing system were explained， which provides reference for construction in expansive soil area.

Key words： expansive soil； subgrade； construction； key technology

0引言

在交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)過程中經(jīng)常遇到膨脹土地區(qū)的路基施工，施工質(zhì)量的好壞將直接影響公路的使用質(zhì)量和服務(wù)水平。

目前，膨脹土地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害對公路建設(shè)和運營的危害日趨嚴重，而膨脹土公路路基病害的發(fā)生、發(fā)展有其特定的前提條件。在不改變自然條件的情況下，如果能夠做到防水、保濕，就會減少誘發(fā)膨脹土路基病害。但在施工過程中，改變其自然條件是不可避免的，同時外界環(huán)境也在不斷發(fā)生變化，這樣就有必要對膨脹土路基施工的關(guān)鍵技術(shù)及控制措施進行研究，確保膨脹土地區(qū)路基的施工質(zhì)量。同時，對膨脹土地區(qū)路基的設(shè)計與施工應(yīng)重在預(yù)防和預(yù)控，而不是等通車營運階段發(fā)生了膨脹土路基病害后，再去治理。本文通過對膨脹土的辨別，詳細分析在施工過程中的處治辦法和措施，為類似工程提供參考借鑒[110]。

1施工準備

在準確掌握現(xiàn)場實際工程地質(zhì)條件及當?shù)仡愃乒こ烫幹谓?jīng)驗的前提下，組織專家結(jié)合地勘資料對施工圖進行詳細復(fù)核，并將復(fù)核意見書面上報相關(guān)部門。這樣既可以引起建設(shè)方的高度重視，又可以為以后責(zé)任劃分提供依據(jù)，同時還可以發(fā)揮相關(guān)專家施工經(jīng)驗的作用[1115]。

2膨脹土識別

2.1膨脹土辨識

通過對施工環(huán)境進行調(diào)查、地勘，結(jié)合膨脹土的特征做出初步判別。其特征表現(xiàn)為：具有壟崗式地貌景觀，常呈現(xiàn)壟崗與溝谷相間；地形平緩開闊，無自然陡坎，坎面溝槽發(fā)育，多呈棕、黃、褐色，見夾白、灰綠色條帶或薄膜；灰白、灰綠色多呈透鏡體或夾層出現(xiàn)。同時，具多裂隙結(jié)構(gòu)，方向不規(guī)則；裂面光滑，可見擦痕；裂隙中常充填灰白、灰綠色黏土。膨脹土土質(zhì)細膩，具滑感，土中常含有鈣質(zhì)或鐵錳質(zhì)結(jié)核或豆石，局部可富集成層。坡面常見淺層滑坍、滑坡、地面裂隙。當坡面有數(shù)層土?xí)r，其中膨脹土層往往形成凹形坡。新開挖的坑壁易發(fā)生坍塌[1620]。

根據(jù)現(xiàn)場初判結(jié)果，對疑似膨脹土的土樣進行土工試驗詳細判別，具體判別指標見表1。

施工期應(yīng)調(diào)查現(xiàn)場地形、地貌、水文地質(zhì)，收集當?shù)仡愃乒こ淌┕そ?jīng)驗；在膨脹土公路路基施工過程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況采用動態(tài)管理。

4膨脹土路基施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1路塹施工

路塹施工應(yīng)先完善排水系統(tǒng)，按自上而下逐級快速開挖、及時防護的原則進行施工，施工期宜選在旱季。路塹開挖應(yīng)分段進行，按設(shè)計要求修整邊坡并及時進行坡面封閉，各道工序應(yīng)緊密銜接，連續(xù)完成。開挖后坡面不宜長時間暴露，應(yīng)及時進行臨時防水、防護等封閉處理。路塹挖至路床頂面后，應(yīng)檢測其下層土的加州承載比（CBR值）和含水率，若CBR值不能滿足要求，且含水率較大時，須采取換填灰土改良或其他處理措施。

填挖結(jié)合部應(yīng)在路塹端挖臺階與填方路堤相銜接，臺階寬度不宜小于壓路機碾壓寬度，路床頂面銜接長度不宜小于5 m（橫向應(yīng)不少于一個車道寬）；當?shù)孛嫫鸱^大時，宜按先低后高的順序進行施工，接頭臺階搭接，每層錯開0.5～1.0 m，并充分壓（夯） 密實，施工中嚴格控制含水率，確保壓實質(zhì)量。

4.2路堤施工

由于強膨脹土不得作為路基填料，所以中、弱膨脹土須根據(jù)設(shè)計要求進行改良處理后才可作為路基填料。填筑時應(yīng)考慮預(yù)沉降量，進行適當超填，填筑松鋪厚度不大于300 mm，土塊粒徑小于15 mm。endprint

（1）膨脹土路堤基底處理。當?shù)孛鏅M坡陡于1∶5時，路堤基底處理除滿足設(shè)計及規(guī)范要求外，還須驗算路基整體穩(wěn)定性，并根據(jù)驗算結(jié)果采取相應(yīng)的支擋措施。當路堤填方高度不大于6 m時，可在清理好的原地面與填方之間加設(shè)隔水土工布，也可直接在基底上填筑足夠高（不小于1.5 m）的碎石、礫石土層。當路堤填方高度大于10 m時，要求地基承載力不小于200 kPa，原地面以上不小于2 m范圍宜填筑碎礫石土。

（2）膨脹土路堤填筑。

路堤底部宜采用強度高、透水性好的填料，標準CBR值不低于5%。根據(jù)土層的填高及毛細水上升的高度，考慮增設(shè)1層隔水土工布，包邊填料盡量選擇隔水性、施工碾壓性均較好的非膨脹性黏土，其標準CBR值應(yīng)在3%以上，包邊寬度以大于干濕循環(huán)顯著影響區(qū)深度1 m為宜。工作區(qū)填料宜采用非膨脹性粗粒土或化學(xué)改良穩(wěn)定土。采用非膨脹性粗粒土填筑時，填筑的總厚度應(yīng)為15～2.0 m；采用化學(xué)改良穩(wěn)定土?xí)r，穩(wěn)定土層的厚度宜為0.8～1.0 m。

（3）膨脹土上路堤的處理。

路堤頂部上路床主要承受路面?zhèn)鱽淼暮奢d，同時在路面結(jié)構(gòu)層施工之前和施工過程中易遭受雨水等自然條件變化的影響，應(yīng)采取有效措施防止因路表水下滲導(dǎo)致的路基增濕變形。宜在路基頂面1.8～2.0 m的范圍內(nèi)采用具有良好壓實性和穩(wěn)定性的填料進行填筑，以保證路基的承載能力。

4.3膨脹土路基邊坡支護

膨脹土路堤的防護原則是封閉包蓋、保濕防滲，固腳、強腰、護肩；膨脹土路塹邊坡的防護原則是保濕、防滲、穩(wěn)定。膨脹土路塹邊坡一般不宜采用剛性防護，通常情況下可采取如下防護形式。

（1）路塹高度H<3 m且挖方邊坡率不大于1∶2時，采用植被防護。

（2）3 m≤H<5 m且挖方邊坡坡率為1∶175或1∶2時，在坡腳位置設(shè)置漿砌片石護腳墻，其余邊坡部位均采用M7.5漿砌片石護坡，厚度為30 cm；在骨架內(nèi)鋪設(shè)防滲土工膜后培土，采用植被保護。

（3）5 m≤H≤8 m時，在邊坡高度為5 m的位置設(shè)置變坡平臺，在5 m以上部分采用（1）的方法進行防護，坡率設(shè)置為1∶2；在5 m以下位置采用（2）的方法進行防護。在邊溝底下設(shè)置排水盲溝，可有效防止邊溝滯水，減小膨脹土邊坡受干濕變化的影響。護腳擋土墻每10 m設(shè)置1道伸縮縫，外填15 cm深瀝青麻絮。

（4）H≥8 m時，宜采用柔性防護和剛性防護相結(jié)合的方法。

4.4膨脹土路基防排水系統(tǒng)施工

水是引發(fā)膨脹土病害的主要誘因，因此膨脹土地區(qū)公路路基排水處理必須將路基基底、路基地表、路堤邊坡、路塹邊坡、路面的排水和保濕防滲等組成一個完整的防排水系統(tǒng)。

（1）膨脹土路基基底防排水。施工場地的臨時排水設(shè)施應(yīng)與永久性排水設(shè)施相結(jié)合。基底水可采用滲溝、盲溝排除，溝壁和溝底須鋪設(shè)防滲土工膜，通過引水溝等與外界排水系統(tǒng)接通，將地下水及時排走。排水困難地段可采取降低地下水位等措施，使路基處于中濕狀態(tài)；低路堤、低洼地段基底應(yīng)在路堤坡腳設(shè)置排水措施；斜坡地帶應(yīng)在傾向路基一側(cè)設(shè)置隔水措施，將地表水攔截排走。

（2）膨脹土路堤防排水。

路堤坡面是一個直接與外界接觸的臨空面，對外界的干濕變化比較敏感，故坡面排水系統(tǒng)與坡面防護需緊密結(jié)合，要及時將施工及運營期間的雨水排走。路堤防排水主要是坡面排水、防水和保濕，在膨脹土路基施工過程中，不得任意破壞地表植被或堵塞水的通路，各類排水設(shè)施應(yīng)及時維修和清理，保持排水暢通、有效。

（3） 膨脹土路塹防排水。

對于中、強膨脹土地區(qū)，路塹邊坡防排水系統(tǒng)、地下排水系統(tǒng)以及路堤保濕防滲措施與弱膨脹土地區(qū)應(yīng)區(qū)別對待，一般路基防排水措施（如漿砌片石護坡、骨架護坡、護面墻等）不能保證路基長期穩(wěn)定，坡面截水骨架護坡應(yīng)與邊坡支擋、錨固措施、地下排水設(shè)施、保濕防滲措施以及平臺排水溝等結(jié)合使用，形成綜合防排水系統(tǒng)。

（4）路床防排水。

路床主要分路堤和路塹兩部分，是路面結(jié)構(gòu)及汽車荷載的主要持力層，路床排水主要是路面施工過程中臨時排水和中央分隔帶臨時排水，及后期路面運營過程中中央分隔帶永久防排水。其中路塹路床一般采用換填處理，設(shè)置縱橫向盲溝、滲溝或在邊溝底設(shè)置滲溝等，通過引水溝將地下水排走。

（5）膨脹土地區(qū)橋臺背防排水。

橋臺背排水基礎(chǔ)基坑回填周邊應(yīng)采取措施防止地表水或地下水浸泡。橋臺背與回填料之間應(yīng)設(shè)置防排水層，并按設(shè)計要求涂刷防水涂料，搭板底及外側(cè)2 m寬采用不少于3 m厚碎石等透水性材料進行換填；換填層底部和臺背回填之間采用防滲土工膜隔水，并在兩側(cè)坡腳、路堤底部設(shè)置縱橫向排水措施。

（6）路面及中央分隔帶防排水。

在路面施工過程中臨時排水及運營階段排水主要通過中央分隔帶、集水井、橫向排水管及邊溝、排水溝和邊坡坡面等排走。應(yīng)及時完善中央分隔帶、橋臺背后臨時排水系統(tǒng)，嚴防雨水下滲危害路基。膨脹土地區(qū)路面不宜采用散排形式，易對路肩及邊坡造成集中沖刷而形成病害。

橫向排水管施工應(yīng)在路床施工完畢并完成交驗后、各路面結(jié)構(gòu)層施工前進行。橫向排水管橫向排水坡度應(yīng)不小于3%，設(shè)置間距為40～60 m，橫向排水管進口與中央分隔帶滲井順接，出口應(yīng)設(shè)在適當位置，引入填方路基邊坡泄水槽或排出路基以外，避免直接沖刷路基坡面。

（7）膨脹土路基半填半挖防排水。

在半填半挖及填挖交接部位，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際地形設(shè)置縱橫向排水盲溝或滲溝；在路基兩側(cè)設(shè)置截水溝或排水溝攔截地表水或地下水。

（8） 膨脹土路基保濕防滲處理。

膨脹土路基病害主要是因膨脹土土體內(nèi)含水率發(fā)生變化，導(dǎo)致膨脹土路基開裂、變形和強度衰減。膨脹土保濕防滲采取的措施為：基本維持膨脹土原有含水率，使其不隨外界氣候變化而發(fā)生較大的變化，主要包括路堤、路塹及基底的保濕防滲處理。endprint

5結(jié)語

膨脹土作為特殊路基的一種土體，在施工過程中是不可避免的。由于其具有吸水膨脹、失水收縮、反復(fù)變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育的特性，在施工過程中必須采取必要的預(yù)防及處治措施，避免后期發(fā)生路基病害。本文探索了膨脹土路基施工的關(guān)鍵技術(shù)及質(zhì)量控制措施，從膨脹土識別、路塹施工、路堤施工、邊坡防護及防排水處理等方面詳細介紹了膨脹土路基施工關(guān)鍵技術(shù)，提出了膨脹土路基施工病害的預(yù)防措施，以期為日后類似工程提供借鑒。

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[責(zé)任編輯：高甜]endprint