基于公路工程膨脹土路基施工技術(shù)處理措施之我見(jiàn)

摘 要：膨脹土是在自然地質(zhì)過(guò)程中形成的一種多裂縫并具有顯著脹縮特性的土體。膨脹土吸水膨脹、失水收縮，并有反復(fù)變形的性質(zhì)以及土體中雜亂分布的裂縫，對(duì)工程結(jié)構(gòu)物具有嚴(yán)重的破壞作用。本文結(jié)合膨脹土的特性對(duì)其在公路施工中的處理措施措施進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：公路路基；膨脹土；技術(shù)處理

1.前言

近年來(lái)，隨著我國(guó)公路橋梁建設(shè)不斷發(fā)展，路基處理遇到的膨脹土問(wèn)題日益增多，給工程建設(shè)造成了巨大損失。在工程地質(zhì)勘察中，必須正確地識(shí)別膨脹土與非膨脹土，準(zhǔn)確地判定膨脹土的脹縮性等級(jí)，這有助于合理進(jìn)行路基的設(shè)計(jì)與地基處理，對(duì)保障公路路基安全具有非常重要的意義。

2.膨脹土的定義及特征

《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》（GBJ112-87）給出的膨脹土的定義：“膨脹土的土中粘粒成分主要由親水礦物組成，同時(shí)具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的粘性土”。在自然條件下，膨脹土多呈硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)，裂隙較發(fā)育，常見(jiàn)光滑面和擦痕，裂縫隨氣候變化張開(kāi)和閉合，并具有反復(fù)脹縮的特性。膨脹土的脹縮特性有如下幾點(diǎn)：

①膨脹性：指土的體積因不斷吸水而增大的過(guò)程，是粘土礦物與水相互作用的結(jié)果。反映土的膨脹性能指標(biāo)有自由膨脹率和不同壓力作用下的膨脹率。當(dāng)膨脹率大于90%時(shí)為強(qiáng)膨脹土，小于40%的為非膨脹土，土的含水量越低，其膨脹率越高；

②收縮性：由于水分減少而收縮變形是膨脹土的另一個(gè)重要特性，其變形大小以收縮系數(shù)表示。收縮系數(shù)的物理意義是指含水量減少1%時(shí)土樣的豎向收縮變形，收縮系數(shù)大的土，其收縮變形量也大；

③膨脹與收縮的可逆性，膨脹土具有吸水膨脹，失水收縮，再吸水再膨脹，再失水再收縮的變形特性，我們稱(chēng)之為土的膨脹收縮的可逆性，是膨脹土的重要特性，由于這樣的特性而造成建筑物變形、開(kāi)裂是建筑裂損的一個(gè)重要因素；

④膨脹土的判別外觀(guān)上，膨脹土可呈灰白色、灰綠色、灰黑色、棕褐色、黃褐色。天然狀態(tài)下，膨脹土呈有棱角的塊狀或片狀。規(guī)范要求，對(duì)膨脹土詳判采用自由膨脹率、標(biāo)準(zhǔn)吸水率、塑性指數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)來(lái)進(jìn)行。

強(qiáng)膨脹土一般不用做路基填料，對(duì)于中、弱性膨脹土，經(jīng)處理后可作為路床填料，要求處治后的膨脹土其脹縮總率接近于零，土壤強(qiáng)度（承載比CBR）不低于規(guī)范中對(duì)各級(jí)公路的要求。

3.膨脹土地區(qū)公路施工處理措施

3.1需選擇良好的季節(jié)開(kāi)工，做好施工準(zhǔn)備和加強(qiáng)施工管理工作，開(kāi)工前一定要組織落實(shí)好材料、機(jī)械和人力，以保證開(kāi)工后連續(xù)完成基槽、基礎(chǔ)及回填工作。

3.2做好排水措施，防止雨水或施工水流入基槽，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)給水管網(wǎng)和施工用水設(shè)專(zhuān)人管理維護(hù)，臨時(shí)的水池、洗料場(chǎng)、攪拌站、淋灰池或用水較多的地方，應(yīng)距建筑物10m以上并設(shè)可靠的排水系統(tǒng)。

3.3土性改良。若用膨脹土填筑，可采用石灰、水泥等無(wú)機(jī)結(jié)合料進(jìn)行改良和加固。一般以摻入4%～6%為宜。

3.4預(yù)浸水措施。使土在施工前就產(chǎn)生膨脹，膨脹最大時(shí)往往在浸水后的3～5個(gè)晝夜，以消除使用過(guò)程中的膨脹性。

3.5新技術(shù)新方法。

①摻砂回填，這樣一是破壞了原膨脹土的土粒結(jié)構(gòu)；二是改變了膨脹土的顆粒級(jí)配和其他特性，此方法具有施工技術(shù)簡(jiǎn)單，工程質(zhì)量易于控制，工期短，投資少的優(yōu)點(diǎn)。

②三維土工網(wǎng)墊植被，這種方法可以使邊坡表面形成一層堅(jiān)固的、具有自身生長(zhǎng)能力的綠色復(fù)合保護(hù)層，即三維植草土工網(wǎng)墊體系，此技術(shù)在國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。

3.6路基工程

3.6.1挖方路基

（1）路床超挖封閉處理：挖方路基和零填路基應(yīng)換填路床頂面以下30-60cm膨脹土（對(duì)強(qiáng)膨脹土和中等膨脹土宜）5Ocm，宜換填石灰土，并分層壓實(shí)，迅速鋪設(shè)路面半剛性基層。

（2）挖方邊坡設(shè)計(jì)：挖方邊坡應(yīng)盡可能減小挖深。挖方邊坡坡形和坡率應(yīng)符合《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)規(guī)定。高速公路、一級(jí)公路除滿(mǎn)足上述規(guī)定外，還應(yīng)結(jié)合膨脹土斜坡破壞類(lèi)型、路塹邊坡形式及水文地質(zhì)條件，考慮膨脹土變動(dòng)強(qiáng)度和強(qiáng)度衰減的特性，對(duì)深路塹邊坡應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算；層狀構(gòu)造膨脹土，如層面與坡面斜交且交角<450時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算層面穩(wěn)定性。驗(yàn)算穩(wěn)定時(shí)應(yīng)取土體沿滑動(dòng)飽和狀態(tài)時(shí)的抗剪強(qiáng)度值，穩(wěn)定系數(shù)取1.2。

（3）邊坡防護(hù)：依公路等級(jí)、邊坡高度和膨脹土脹縮等級(jí)并結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際條件，采用不同的防護(hù)方案。對(duì)強(qiáng)膨脹土和中等膨脹土路塹邊坡應(yīng)進(jìn)行全封閉?？刹捎脻{砌護(hù)坡或結(jié)合漿砌擋土墻綜合防護(hù)加固。擋墻可設(shè)一級(jí)、二級(jí)或多級(jí)，每級(jí)高度宜簇3m，每級(jí)擋墻平臺(tái)應(yīng)漿砌封閉，對(duì)弱膨脹土建議采用拱型植草防護(hù)。

（4）滲排水設(shè)計(jì)：邊溝宜加寬加深，應(yīng)設(shè)灰土層并全斷面加鋪防滲布。路塹邊溝外側(cè)設(shè)平臺(tái)，階梯式邊坡平臺(tái)均設(shè)排水溝，溝底設(shè)灰土層，并全斷面加鋪防滲布。

（5）施工程序：

①當(dāng)挖到距路頂面以上30m時(shí)，應(yīng)停止向下開(kāi)挖，并挖好臨時(shí)排水溝，待做路面時(shí)挖至路床超挖深度，并用灰土回填，按壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)。

②挖方邊坡不要一次挖到設(shè)計(jì)線(xiàn)，沿山坡預(yù)留30～50cm一層，待路塹挖完時(shí)，再削去邊坡預(yù)留部分，并及時(shí)防護(hù)。

3.6.2填方路基

（1）地表封閉處理：高速公路及一、二級(jí)公路路基填土高度路堤，宜挖除地表30～60cm的膨脹土（強(qiáng)膨脹土宜50cm），并采用灰土封填壓實(shí)處理。

（2）路基填料設(shè)計(jì)：

①?gòu)?qiáng)膨脹土不應(yīng)作路基填料。如限于條件，高速公路及一、二級(jí)公路只能用強(qiáng)膨脹土作填料時(shí)，則應(yīng)作專(zhuān)門(mén)試驗(yàn)論證分析。

②高速公路及一、二級(jí)公路采用中等膨脹土作路床填料時(shí)，應(yīng)摻灰改性處理，改性處理后要求脹縮總率<0.7限于條件，采用中等膨脹土作為路堤填料時(shí)，碾壓應(yīng)保持最佳含水量。路堤填筑后應(yīng)立即封閉邊坡。當(dāng)填至路床底面時(shí)，應(yīng)停止填筑改用改性處理后的膨脹土填至路床頂面設(shè)計(jì)標(biāo)高，在上路床加鋪土工格柵，并嚴(yán)格壓實(shí)。路基邊坡建議采用灰土包邊封閉或漿砌封閉防護(hù)，路堤頂面也要用灰土形成包心填方。

③高速公路及一、二級(jí)公路采用弱膨脹土作路床填料時(shí)，宜改性后填筑或采用非膨脹土填筑，作為路堤填料時(shí)，邊坡宜采用植草或拱形植草防護(hù)。

④三、四級(jí)公路可采用中等膨脹土和弱膨脹土作為路基填料。當(dāng)鋪筑高級(jí)路面和次高級(jí)路面時(shí)，作為上路床填料應(yīng)改性處理。

（3）路床土強(qiáng)度和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)：膨脹土地區(qū)路床土強(qiáng)度和壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)分別按《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定執(zhí)行。

（4）碾壓要求：根據(jù)膨脹土脹縮等級(jí)，選用工作量適宜的碾壓機(jī)具，碾壓時(shí)保持最佳含水量。

（5）路堤與路塹分界處即填挖交界處2m范圍內(nèi)的挖方地基表面的土應(yīng)挖臺(tái)階翻松，并檢查其含水量是否與填料相近，同時(shí)采用適宜的壓路機(jī)具，將其壓實(shí)到規(guī)定的壓實(shí)度。

（6）路堤邊坡設(shè)計(jì)：采用弱膨脹土和中等膨脹土填筑路堤的邊坡坡率可按《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》確定。邊坡形式應(yīng)視土質(zhì)和填筑高度而定。對(duì)弱膨脹土低路堤可采用直線(xiàn)形。對(duì)填土較高或用不同土質(zhì)分層填筑的路堤，可采用折線(xiàn)形，一般上陡下緩。

4.結(jié)束語(yǔ)

膨脹土地段的道路或其他構(gòu)造物應(yīng)高度重視其土體成分研究分析，并列入為超常規(guī)的一種特殊土質(zhì)，否則，在實(shí)際工程病害中，其破壞力是巨大的，其修復(fù)處理付出的代價(jià)是昂貴的，建議解決膨脹土的問(wèn)題，應(yīng)著重從影響其物理、力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上綜合考慮，并有超越現(xiàn)行規(guī)范的眼光，在施工前制訂出一套特殊的施工工藝處理方案，以提高和穩(wěn)定工程質(zhì)量。