關于公路膨脹土路基處理施工技術的分析

摘 要：本文首先對膨脹土的特性及一些常用處理方法進行論述，并給合工程實際，對膨脹土處理施工技術作一些探討。

關鍵詞：公路；膨脹土路基；處理技術；分析

1 膨脹土處理技術概述

膨脹土系指粘粒成分主要由強親水性礦物組成具有吸水膨脹和失水收縮特性的粘性土。由于膨脹性土會因為土中含水量的變化而發生相應的膨脹或收縮變形特別是在場地膨脹性土層厚度不一均勻性不一、不同部位處含水量的變化以及路基底壓力不等等原因時就會導致地基土不均勻的隆起或下陷使得建筑物產生墻體開裂、地面隆起或下陷等破壞。因此必須對膨脹性土場地進行處理以滿足施工要求。

1.1 膨脹土的判別與分類

在膨脹土地區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。以往的工程建設經驗（包括水利、公路、鐵路等）已經證明：膨脹土并不可怕可怕的是對膨脹土判斷失誤沒有進行正確的處理而導致工程病害的發生。

對于膨脹土的判別與分類近些年來國內外做了大量的研究工作基于不同目的采用不同的判別和分類方法。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、自由膨脹率等等。雖然膨脹土的判別方法國內外尚未有統一標準但比較廣泛采用的是現場定性和室內簡易定量指標相結合的方法即根據工程地質特征及土的自由膨脹率指標綜合判定：

第一裂隙發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；

第二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；

第三常見淺層滑坡、地裂、新開挖坑槽壁易發生坍塌等；

第四建筑物裂隙隨氣候變化而張開或閉合；

第五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行粘土礦物、基本指標、力學強度等全面研究。

1.2 公路工程中的膨脹土處理方法

一般來說膨脹土路基處理方法有如下幾種：

1.2.1 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。顧名思義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膨脹土的強弱和當地的氣候特點確定。在一定深度以下的膨脹土含水量基本不受外界氣候的影響該深度稱之為臨界深度該含水量稱之為該膨脹土在該地區的臨界含水量。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。

1.2.2 濕度控制。濕度控制法包括預濕和保持含水量穩定。為控制由于膨脹土含水量變化而引起的脹縮變形盡量減少路基含水量受外界大氣的影響需在施工中采取一定的措施。如利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部的濕度遷移。水利工程建設中經常采用膨脹土預濕法用水浸泡地基土或覆蓋非膨脹土以達到膨脹土的濕度平衡。

1.2.3 改性處理。化學固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通過與膨脹土的物理化學作用進行膨脹土的改性處理以達到降低膨脹土膨脹潛勢、增強強度和水穩性的目的。具體來說：石灰的固化作用是由于鹽基交換、次生碳酸鈣膠結性、粘土顆粒與石灰相互作用形成新的含水硅酸鈣、鋁酸鈣等新礦物而顯現出來；水泥的固化作用是由于鈣酸鹽與鋁的水化物和顆粒間的膠結作用膠結物逐漸脫水和新生礦物的結晶作用從而降低膨脹土的液限增大了膨脹土的塑限和抗剪強度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的優點消除土的脹縮性外還有吸水增強作用改善土的壓實性并生成微型加筋結構提高土的強度。

1.2.4 膨脹土邊坡的剛性防護。膨脹土挖方坡傳統的處置方案是采用全封閉的剛性防護，以阻止降水被非飽和土吸收，其主要方式如漿砌石滿鋪防治、混凝土六角塊滿鋪防護、土釘墻加固邊坡、抗滑樁、重力式擋墻等。此方法需要避開雨季施工，路基開挖后各道工序要緊密銜接，連續施工，時間不宜間隔太久，防止雨水浸泡。但是剛性防護沒有從解決在大氣風化作用影響深度范圍內膨脹土體的脹縮問題，并且耐久性較差。

2 膨脹土處理施工技術要點

2.1 工程概況

某公路設計時，通過對該地區進行地質勘測，發現該地區出露的地層主要為膨脹土，該土具有吸水膨脹.失水收縮并往復變形的性質，對路基的破壞作用不可低估，并且構成的破壞是不易修復的。膨脹土處理方案采用改性處理和邊坡的剛性防護。

2.2 施工要求

對于膨脹土路基施工必須做好施工組織把各方面的問題考慮得充分、周到做到精心施工盡量減少土體脹縮循環。一旦正式開工各道工序應緊密銜接連續施工分段完成。

2.3 路基挖方

2.3.1 膨脹土挖方路段按6m分級第一級邊坡坡率采用1：1.5～1：1.75，第二級邊坡坡率采用1：2～1：2.25，第三級邊坡坡率采用1：2～1：2.25，每級間設2m寬平臺。

2.3.2 邊坡防護采用漿砌護坡或結合漿砌擋土墻綜合防護加固。

2.3.3 滲排水溝設灰土層并全斷面加鋪防滲布。路塹邊溝外側設平臺，階梯式邊坡平臺均設排水溝，溝底設灰土層，并全斷面加鋪防滲布。坡頂順向坡設截水溝，其位置宜距坡口。邊溝、截水溝、排水溝和平臺應漿砌片石或混凝土預制塊，并在開挖后及時鋪砌封閉。

2.4 路基填方

2.4.1 石灰處治施工工藝流程：定位放線→鋪料→拌料→整平→碾壓→檢測→下一層鋪筑。

2.4.2 摻灰處理路基施工前按圖紙和監理工程師要求修筑不小于200m全幅路基寬度的試驗段以確定膨脹土路堤施工中的石灰摻量、松鋪厚度、最佳含水量、碾壓機具以及全部施工工藝試驗結果報監理批準。

2.4.3 采用中等膨脹和弱膨脹土填筑路基時應符合下列規定：當采用弱膨脹土填筑路基時采用3+1摻灰方式處理。施工時應將灰土拌和均勻控制含水量如土料水分過多或不足時應晾干或灑水潤濕以達到灰土最佳含水量。

2.4.4 路堤底部均填筑一層40cm厚4%石灰處治土以防止毛細水的上升。相鄰兩層石灰處治土間凈距75cm填筑素土。

2.4.5 用改性的膨脹土填筑時應加強土的粉碎和與石灰拌和的均勻性分層松鋪厚度按采用的壓實機具現場度驗來確定一般情況下松鋪厚度應不大于300mm分層壓實厚度應不大于200mm。壓實機具應選用重型壓路機或振動壓路機碾壓時直線段由兩邊向中央超高段由內側向外側碾壓。考慮到膨脹土路堤的沉降路堤兩側應各加寬500mm。

2.4.6 壓實后的灰土應采取排水措施3d內不得受水浸泡。灰土墊層鋪筑完畢后要防止日曬雨淋應及時鋪筑上層。

2.4.7 中等以上或CBR值達不到設計要求的膨脹土不允許直接作為路基填土。

2.4.8 摻灰處理路基施工應避開雨季作業路塹開挖或路堤填筑要緊密銜接。

2.4.9 路堤或路塹兩側邊坡的防護封閉工程必須及時完成并做好膨脹土路基的防水、排水以及保濕、防風化工作并保證地基和已填筑的路基不被水浸泡。

3 結束語

膨脹土路基處理是一個很復雜的問題，需要考慮多種因素。它要求公路施工設計人員必須熟悉膨脹土的工程性質，根據其特性提出科學合理的設計，只要有一個方面不合理，就可能導致膨脹土災害的發生。因此對膨脹土路基的處理方法需要不斷地研究探討。

參考文獻：

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