公路路基路面設(shè)計(jì)中膨脹土處理方法

羅 釗

（華藍(lán)設(shè)計(jì)（集團(tuán)）有限公司，廣西南寧 530015）

1 膨脹土性質(zhì)分析

在不同情況下膨脹土的強(qiáng)度存在差異，一般情況下具有較強(qiáng)的抗剪切性，在膨脹土失穩(wěn)的情況下，抗剪切能力會快速下降，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。膨脹土由吸水性礦物質(zhì)組成，膨脹土具有吸水膨脹的特性，其強(qiáng)度較弱，在失水收縮時(shí)強(qiáng)度會增加。由于膨脹土吸水膨脹和失水收縮引起的強(qiáng)度變化，會破壞公路路基結(jié)構(gòu)，因此，研究膨脹土的特性，可解決膨脹收縮引起公路路基變形破壞問題，不斷通過試驗(yàn)、建立模型等方法，解決膨脹土導(dǎo)致的公路路基路面質(zhì)量問題。

2 膨脹土判斷方法

在膨脹土地區(qū)進(jìn)行公路施工，必須辨別土質(zhì)結(jié)構(gòu)特性，準(zhǔn)確判斷膨脹土的膨脹趨勢、工程性質(zhì)，可在具體工程設(shè)計(jì)和施工中選擇合適的方式處理。膨脹土的判斷方法為直接從外觀觀察、膨脹量情況進(jìn)行判斷，也可通過對膨脹土各項(xiàng)指標(biāo)的綜合分析進(jìn)行判定。

（1）直接判斷法。

可通過對膨脹土膨脹量、礦物質(zhì)組成成分、含量進(jìn)行判斷，采樣后研究樣品中膨脹土的膨脹量情況、不同的礦物組合含量。膨脹土的外形具有明顯的特征，其由親水性礦物質(zhì)組成，具有吸水膨脹、失水收縮等特征，可直接通過外形觀察進(jìn)行判斷，膨脹土的外觀表面應(yīng)光滑，且具有一些縫隙。

（2）間接判斷法。

無法直接使用觀察法進(jìn)行判定時(shí)，可通過膨脹土各指標(biāo)的測定進(jìn)行判斷，包括膨脹土膨脹率、膨脹力、標(biāo)準(zhǔn)稀釋含水量、自由膨脹化、比表面積等，對以上指標(biāo)進(jìn)行測試，可準(zhǔn)確判斷是否為膨脹土。

3 膨脹土對公路路基路面施工的危害

由于膨脹土具有遇水膨脹、失水收縮的變形特質(zhì)，邊坡浸水強(qiáng)度衰減性會影響膨脹土地區(qū)公路工程建筑施工，工作人員須加強(qiáng)對巖土工程中膨脹土微觀結(jié)構(gòu)特征、工程性質(zhì)的研究力度，分析膨脹土產(chǎn)生的危害及原因，并采取針對性的解決措施。

由于膨脹土吸水、失水的特性，會使公路產(chǎn)生不同限度的形變，引起路基變形、開裂等問題。膨脹土的阻攔作用會阻礙公路施工進(jìn)度，造成資源浪費(fèi)，導(dǎo)致地面裂縫等質(zhì)量病害問題，影響交通行駛安全。膨脹土大部分在平原和盆地地區(qū)，在這些地區(qū)進(jìn)行公路路基施工時(shí)，會影響公路施工質(zhì)量，外界溫度發(fā)生變化時(shí)，膨脹土?xí)a(chǎn)生裂紋，破壞已建造的地基結(jié)構(gòu)，損壞公路路面。

4 公路路基路面設(shè)計(jì)中對膨脹土的處理

4.1 改用石灰、水泥改良膨脹土

利用石灰改性膨脹土，通過向膨脹土中加入石灰的方式，改良土壤的性質(zhì)，使其滿足公路路基施工的要求。石灰的加入可改變膨脹土膨脹性質(zhì)，如強(qiáng)度穩(wěn)定性、施工壓實(shí)性等，但該方式對設(shè)備、技術(shù)要求較高，該設(shè)備成本較高，不利于在全國地區(qū)推廣?？刹捎盟嗷蚱渌袒牧吓c膨脹土進(jìn)行物化反應(yīng)，改變膨脹土性質(zhì)，以達(dá)到降低膨脹土膨脹趨勢、增強(qiáng)其強(qiáng)度和穩(wěn)定性的效果。水泥固化時(shí)，可利用硅酸鹽、鋁的水化物、顆粒之間的膠結(jié)作用，使其脫水，并產(chǎn)生新礦物結(jié)晶，降低膨脹土液限，提高膨脹土塑限、抗剪切性能。

4.2 土工格柵加筋法

土工格柵具有較好的抗拉性能，土工格柵相互咬合，可吸收膨脹土因失水收縮引起的收縮形變，避免對公路路基的破壞，可降低公路地面出現(xiàn)裂紋的概率，避免水分進(jìn)入開裂處，影響整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。利用土工格柵加筋的方式可解決部分膨脹土吸水膨脹后硬度降低、易松散的問題，同時(shí)可提高公路路面的抗剪切性能，避免路基路面因強(qiáng)度的變化，出現(xiàn)質(zhì)量問題。

4.3 優(yōu)化公路路表排水系統(tǒng)

公路長期在惡劣環(huán)境下運(yùn)行，在日曬雨淋的作用下，膨脹土?xí)谖蛎浐?，破壞路面路基。工作人員須做好公路的排水工作，可在公路表面設(shè)置排水系統(tǒng)，如在路堤邊坡上設(shè)置排水溝，避免雨水滲透到公路路基內(nèi)部，可確保公路路面路基完整性，雨水地及時(shí)排出可提升車輛行駛的安全性，避免發(fā)生交通事故。除了設(shè)置排水溝等排水系統(tǒng)外，可利用土工布包封膨脹土路基，避免膨脹土與外界大氣接觸，增大濕度，減少膨脹土內(nèi)的濕度轉(zhuǎn)移，使膨脹土濕度達(dá)到平衡，避免因含水量的變化，導(dǎo)致脹縮變形。

4.4 換填土

換填土方法處理膨脹土是較為直接的方式，利用滲透性較好的土壤全部替換膨脹土，可解決膨脹土吸水膨脹和失水收縮引起的形變問題，確保路基不被破壞。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，無法完全去除膨脹土，可采用滲透性較好的土壤代替膨脹土表面層，也可起到緩解路面產(chǎn)生形變。

在換填施工時(shí)須嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選擇換填土，并根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行換填操作，可通過加入其他土質(zhì)，提升路基的承載能力。施工人員應(yīng)結(jié)合不同地區(qū)、不同工程的實(shí)際情況，進(jìn)行實(shí)際施工，可以就地取材，將碎石、泥沙等混入換填土中，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的膨脹土處理方式。

5 項(xiàng)目概述

某公路工程路基寬16 m，設(shè)計(jì)速度為70 km/h，公路橋梁設(shè)計(jì)載荷為公路1級。在某段內(nèi)出現(xiàn)多處膨脹土地段，該地段施工時(shí)開挖量較大，且含水量較高，通過含水率測試、承載比檢測，發(fā)現(xiàn)該地段并未達(dá)到路基填筑的標(biāo)準(zhǔn)。為了避免資源浪費(fèi)，降低成本，須對該部分膨脹土進(jìn)行有效處理，確保公路路基路面設(shè)計(jì)的可靠性、穩(wěn)定性。針對路基含水量較高的問題，可通過使用摻入白灰的方式進(jìn)行解決，石灰可與膨脹土中的礦物質(zhì)反應(yīng)，生成硅酸鈣、硅酸鋁等沉淀，使土壤中的水分子變成結(jié)晶水，進(jìn)入結(jié)晶結(jié)構(gòu)中，提高地基的水穩(wěn)定性。利用硅酸化合物水穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn)，可增強(qiáng)土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提升公路路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。該工程路段的膨脹土分布較廣、土方量較大，采用石灰改性的方式可節(jié)省運(yùn)輸費(fèi)用，且可避免出現(xiàn)二次浪費(fèi)的情況，石灰可就地取材，避免材料二次購入，可減少對周圍環(huán)境的破壞，具有較好的社會效益、生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益。

6 項(xiàng)目施工工藝

（1）測量放樣。

測量放樣時(shí)，可采用全站儀確定路基中線和邊線，每隔30 m設(shè)置一個(gè)定位樁，并使用石灰標(biāo)識坡腳線，在每個(gè)坡腳線外標(biāo)記包邊邊線，寬約2 m，再使用鋼卷尺核定檢查路床的寬度。

（2）取土。

就地取土?xí)r應(yīng)先去除不合格土層、土壤中的雜草、樹根等雜物，根據(jù)預(yù)設(shè)的寬度范圍利用挖土機(jī)取土，并對獲取的土壤進(jìn)行晾曬，減少土壤中水分后再運(yùn)輸。不可將土質(zhì)變化較大的土進(jìn)行混合取土處理，應(yīng)采取分層、分段取土，避免土質(zhì)混合后出現(xiàn)反應(yīng)。在完成取土后利用自卸汽車運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，根據(jù)松鋪厚度，合理選擇單位面積卸土量。

（3）攤鋪和晾曬。

根據(jù)設(shè)定的松鋪厚度均勻攤鋪、晾曬土壤，在此過程中，應(yīng)控制攤鋪厚度均勻，對含水量較大的需要經(jīng)過晾曬處理后攤鋪，要求土壤含水率不可超過4%。在土壤含水率達(dá)標(biāo)后使用推土機(jī)推平，該過程中須確保土層的均勻性。

（4）石灰消解。

利用石灰對膨脹土進(jìn)行改性處理，工作人員需要確保選擇的石灰的質(zhì)量，在質(zhì)量檢驗(yàn)合格后，方可在統(tǒng)一的地點(diǎn)進(jìn)行消解處理，該位置應(yīng)在下風(fēng)口、背風(fēng)口，避免大風(fēng)將石灰吹散，可防止石灰污染周邊環(huán)境，施工人員應(yīng)注意石灰消解處理的位置須遠(yuǎn)離居民建筑和農(nóng)田。在處理時(shí)可利用水車、高壓水泵塊灰澆水處理，根據(jù)實(shí)際天氣狀況、消解放熱的情況合理控制用水量。為了避免石灰中含水過大，影響膨脹土改性處理，要求在使用石灰前7 d進(jìn)行消解處理。對石灰過篩后，將其堆積放在指定位置。

（5）灰土整型。

在石灰消解處理后，對于部分含水量適中的石灰土可率先使用推土機(jī)進(jìn)行穩(wěn)壓，使其形成密實(shí)的表面，避免石灰土在長時(shí)間放置后，出現(xiàn)起皮的現(xiàn)象。對于穩(wěn)壓后的石灰土，可使用在公路路基中樁和邊樁的施工中，再使用前需要對其高程進(jìn)行控制。在局部較低的位置應(yīng)進(jìn)行石灰土找平，采用人工拉線的方式檢驗(yàn)，再使用平地機(jī)整平。在整平結(jié)束后，合理選擇高程點(diǎn)，計(jì)算松鋪系數(shù)，恢復(fù)路基中心線，確定公路路基的邊線后，可利用石灰線進(jìn)行放線處理。

（6）碾壓處理。

碾壓處理前應(yīng)先檢測石灰的劑量，確保其符合公路路基膨脹土施工要求后，再進(jìn)行碾壓施工。在刮平整形后，應(yīng)采用靜碾壓機(jī)碾壓2次，每次碾壓速度控制在1.5 km/h，之后可適當(dāng)提速，應(yīng)保證壓實(shí)密度滿足該公路路基路面施工設(shè)計(jì)要求。在碾壓處理過程中，應(yīng)始終保持路基路面的濕潤度，在公路表面缺水的情況下，應(yīng)進(jìn)行少量多次、均勻的灑水養(yǎng)護(hù)，可采用先弱振后強(qiáng)振的方式施工，再進(jìn)行靜壓處理，保證公路的密實(shí)度。

（7）檢驗(yàn)和技術(shù)交底工作。

在完成上述步驟后，應(yīng)仔細(xì)檢查公路路基的壓實(shí)度、高程和寬度等指標(biāo)，如利用灌砂法檢測壓實(shí)度，在通過檢測合格后，方可進(jìn)入下一道工序中，對于不合格的施工需要采取補(bǔ)壓操作，滿足后續(xù)工程施工需要。完成工程檢驗(yàn)后，必須開展相應(yīng)的技術(shù)交底工作，施工人員應(yīng)明確施工工藝流程及質(zhì)量保障的措施，推動(dòng)公路工程施工的順利進(jìn)行。

7 結(jié)語

綜上所述，本文對公路路基路面膨脹土的處理進(jìn)行了簡要分析，提供了處理膨脹土的方法。在具體處理時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，并結(jié)合氣候、高度等，合理選擇施工技術(shù)。為了緩解膨脹土特殊性質(zhì)給公路路基路面設(shè)計(jì)施工帶來的破壞，須結(jié)合具體工程項(xiàng)目，使用科學(xué)的施工工藝、技術(shù)方法，確保膨脹土路基得到有效處理，保障公路路基路面設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性、施工質(zhì)量。