淺談公路路基膨脹土施工技術(shù)及質(zhì)量控制

姚蕓云

摘要：作為一種高分散性、強(qiáng)收縮性的特種黏性土，膨脹土礦物成分以強(qiáng)親水性礦物蒙脫石、伊利石為主。在我國膨脹土具有廣泛的分布范圍，且其造成的損失極大。為此，膨脹土改良填料填筑路基必將成為公路路基施工的難點(diǎn)。為此，本文主要對膨脹土概況、施工流程及質(zhì)量控制進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：高速公路；路基膨脹土；質(zhì)量控制

一、膨脹土的概況

關(guān)于膨脹土的定義，學(xué)術(shù)界和理論界之間是存在差異的，沒有對其進(jìn)行統(tǒng)一的定義，直至1969年，國際膨脹土?xí)h正式對膨脹土進(jìn)行第一，稱其為一種黏土，其所含的礦物成分對于所處的環(huán)境變化，特別是對于濕度狀態(tài)變化非常敏感，其結(jié)果是隨著濕度的增加或減少而發(fā)生膨脹或收縮，并產(chǎn)生膨脹壓力，或收縮裂縫。在膨脹土地區(qū)進(jìn)行公路工程中建設(shè)時(shí)，應(yīng)對膨脹土與非膨脹土進(jìn)行準(zhǔn)確的辨別和認(rèn)知，同時(shí)還要對膨脹土膨脹勢的強(qiáng)弱和工程性質(zhì)的特點(diǎn)進(jìn)行確定，這樣才能在工程的設(shè)計(jì)和施工中采取科學(xué)有效的處理方法。根據(jù)以往工程建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)可以得知：只有保證對膨脹土判斷無誤的情況下，才能有效的保證處理方法的合理性，才能確保工程施工的質(zhì)量。對于膨脹土的判別和分裂，國內(nèi)外已有了大量的研究，并更具膨脹土使用的不同目的進(jìn)行不同的方法對其進(jìn)行判別和分類。例如：通過膨脹性礦物（蒙脫石及蒙脫石和伊利石、高嶺石的混層礦物）的含量、膨脹土的液限和塑性指數(shù)、自由膨脹率等等。目前，對于膨脹土的判別方法，國內(nèi)國外并沒有進(jìn)行統(tǒng)一，常用的判別方法是將現(xiàn)場定性和室內(nèi)簡易定量指標(biāo)相結(jié)合，也就是根據(jù)工程地質(zhì)的特征以及土的自由膨脹率指標(biāo)進(jìn)行綜合判定：

1、裂隙發(fā)育，常有光滑面與擦痕，有的裂隙中充填灰白色、灰綠色粘土，在自然條件下呈硬塑狀態(tài)。

2、多出露于二級或二級以上階地、山前丘陵和盆地邊緣，地形平緩，無明顯自然陡坎。

3、常見淺層滑坡、地裂、新開挖坑槽壁易發(fā)生坍塌等。

4、建筑物裂隙隨氣候變化而張開或閉合。

5、自由膨脹率大于或等于40%。具備這些條件的土可判定為膨脹土，然后再對其進(jìn)行粘土礦物、基本指標(biāo)、力學(xué)強(qiáng)度等全面研究。

二、公路路基膨脹土施工流程

1、基底處理

將路基范圍內(nèi)原地面表層的種植土、草皮都予以清除，清除深度不小于15cm，如遇樹根，應(yīng)全部挖除并將坑穴填平；基底清理完畢后應(yīng)立即壓實(shí)；在深耕（>30cm）地段，必要時(shí)應(yīng)先將土翻松、打碎，再整平、壓實(shí)。為確?；椎膹?qiáng)度和穩(wěn)定性，用輕型動力觸探儀或K30進(jìn)行基底承載能力合格性檢驗(yàn)；做好臨時(shí)排水系統(tǒng)，保證施工期排水暢通。

2、摻灰拌和

根據(jù)工地實(shí)際情況，宜采取集中摻灰拌和法施工。？其施工要點(diǎn)如下：

（1）因室內(nèi)試驗(yàn)的配合比是以土方壓實(shí)緊密的體積計(jì)量，而現(xiàn)場只能用松散體積計(jì)量配摻灰量，所以要以松散系數(shù)換算成施工配合比。

（2）用裝載機(jī)翻曬拌土?xí)r，要盡可能舉高裝滿拌和土的斗，緩緩將土傾倒，盡可能多摔碎土塊。

（3）為防止翻拌時(shí)拌和不均勻，每個(gè)土堆的堆放體積不宜過大。

（4）將灰土翻拌至顏色均勻一致時(shí)方可悶料，若出現(xiàn)花團(tuán)需進(jìn)行補(bǔ)拌。

3、悶料覆蓋

待灰土摻拌均勻后，檢測摻灰劑量m和含水率w是否滿足要求。若m小于6%，需補(bǔ)加石灰；w小于或等于wopt時(shí)，灑水，進(jìn)行二次攪拌，直至m在6%～8%之內(nèi)Rw大于或等于wopt時(shí)，將摻灰土統(tǒng)一翻運(yùn)至悶料場堆放，用塑料帆布覆蓋，實(shí)施悶料。

4、分層填筑

采用自卸車將完成悶料的改良土運(yùn)至試驗(yàn)段后沿縱向卸土堆放，其寬度為橫向全斷面寬。根據(jù)自卸車容量及松鋪厚度確定卸車間距，以保證隨后進(jìn)行攤鋪整平的質(zhì)量。此外，為使路肩邊緣能實(shí)現(xiàn)有效碾壓，卸土堆放要滿足分層填筑時(shí)在路肩兩側(cè)各加寬50cm左右的土方數(shù)量。

5、攤鋪整平

按照“三線（即中線、兩側(cè)邊線）、四度（即厚度、密實(shí)度、拱度、平整度）”的要求進(jìn)行攤鋪整平，先用履帶式推土機(jī)粗平，后用平地機(jī)精細(xì)整平，并由人工配合我平個(gè)別不平整處，以保證層間接觸良好。

6、壓路機(jī)碾壓

當(dāng)攤鋪摻灰土的含水率滿足要求，即w在wopt±2%范圍內(nèi)時(shí)，可進(jìn)行機(jī)械碾壓。采取先兩側(cè)、后中間、先慢后快、先靜后振、最后光面的碾壓施工順序。碾壓時(shí)行間橫向接頭的輪跡重疊宜為40～50cm。

三、公路路基膨脹土施工質(zhì)量控制

1、質(zhì)量檢測

壓實(shí)質(zhì)量是路基施工質(zhì)量管理最重要的內(nèi)在指標(biāo)之一，只有充分壓實(shí)，才能保證路基的強(qiáng)度、剛度、平整度以及使用壽命。現(xiàn)場用灌砂法分層檢測壓實(shí)度，只有檢驗(yàn)值合格后方能進(jìn)入下一道工序。若抽檢點(diǎn)壓實(shí)度均不合格，要求進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，或靜置1d后繼續(xù)碾壓，直至滿足規(guī)范要求為止。

2、原材料質(zhì)量控制

原材料主要有膨脹土和石灰，把好其質(zhì)量關(guān)是確保路基施工質(zhì)量的首要任務(wù)。

（1）膨脹土。為保證填土的質(zhì)量，要在來源土中取足夠代表性土樣進(jìn)行試驗(yàn)，獲取包括液塑限、塑性指數(shù)、重型擊實(shí)參數(shù)及膨脹性等基本參數(shù)，要求滿足規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)指標(biāo)值時(shí)方可使用。另外，當(dāng)土源變化時(shí)，應(yīng)增加對不同土場的土進(jìn)行檢驗(yàn)，且不同土源不得混用，以免填筑時(shí)內(nèi)部形成水囊或薄弱面。

（2）石灰。石灰的質(zhì)量直接影響改良效果，應(yīng)抽樣檢驗(yàn)每一批進(jìn)場的石灰，測定其有效氧化鈣和氧化鎂的含量，因這兩個(gè)參數(shù)最能反映石灰的活性，不合格者不能采用。檢驗(yàn)合格的石灰應(yīng)盡快使用，盡量縮短存放時(shí)間，且存放期間一定要做好覆蓋防雨。

3、分層填筑厚度控制

根據(jù)行車荷載在土中分布的特點(diǎn)，路基填筑施工中，不同填筑層位要求達(dá)到的壓實(shí)度不盡相同，且每填筑一層，均受其下層基土的含水率和壓實(shí)度影響，填筑層位低，要求的壓實(shí)度較小，而層位高則較大，因此要求石灰土分層填筑厚度隨路基下層含水率和相應(yīng)壓實(shí)度做出相應(yīng)調(diào)整。施工前先按填土厚度、松鋪系數(shù)計(jì)算出試驗(yàn)路段的用土量，進(jìn)場卸土?xí)r安排專人指揮車輛倒土、收方計(jì)量，并隨時(shí)檢測、調(diào)整、記錄松鋪厚度。填料粒徑控制該試驗(yàn)路段在灰一土摻拌過程中，土塊粒徑控制在60mm以內(nèi)，不允許含有大塊土團(tuán)，以免影響改豆土的性能。

4、含水率的控制

國內(nèi)學(xué)者通過大量的試驗(yàn)研究，認(rèn)為當(dāng)采用弱膨脹土進(jìn)行路基填筑時(shí)，填料的含水率大于最佳含水率（超3%～3%）不但可加快施工進(jìn)度，同時(shí)對填筑后路基的穩(wěn)定也有幫助。含水率的控制在路基填筑過程中極其重要，施工中采取了如下控制辦法：

（1）根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)，試驗(yàn)路段改良土摻灰量為6%，最佳含水率wop為14.0%，故應(yīng)將摻拌后混合料悶土具備填筑條件時(shí)的含水率控制在140%±2%范圍內(nèi)。但實(shí)際施工中，膨脹土體的含水率在22%±2%范圍內(nèi)，因此，選擇在秋冬干燥季節(jié)施工，便于土料的翻曬和失水，控制含水率在18%～19%范圍內(nèi)。

（2）在分段分層填筑時(shí)，每段每層采用同一悶料場的土源，并盡快集中填筑，這樣能夠使一個(gè)工作段填土的含水率基本一致。

（3）采用酒精燃燒法現(xiàn)場測定填土的含水率，并在測定含水率接近最佳含水率時(shí)進(jìn)行碾壓。

四、結(jié)束語

綜上所述，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國家對公路建設(shè)投入不斷增多，公路施工建設(shè)過程中常常會遇到膨脹土，為減少其對公路質(zhì)量的危害，施工單位必須運(yùn)用科學(xué)的措施方法進(jìn)行膨脹土路基施工，只有這樣才能最大限度提升工程質(zhì)量。