道路膨脹土路基施工技術(shù)

趙富幸

摘 要：膨脹土在路基的施工當(dāng)中非常常見，怎么樣降低膨脹土對于施工質(zhì)量的干擾，成為了業(yè)內(nèi)人士長時間探索的難題之一。為了保證道路在使用壽命周期內(nèi)路基穩(wěn)定，路面平整，達(dá)到“暢、安、舒美”行車的目的，必須在施工中就處理好膨脹土一系列施工問題。本文首先從膨脹土的特征及其對工程的危害危害入手，并結(jié)合著筆者的一些工作實(shí)際提出了工程建設(shè)中膨脹土路基的施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：膨脹土；路基；施工技術(shù)

1 前言

在工程建設(shè)過程中，膨脹土是經(jīng)常遇到的土質(zhì)。膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮、反復(fù)變形等特點(diǎn)。公路施工建設(shè)是一項(xiàng)長期且復(fù)雜的過程，尤其是在公路路基建設(shè)中，如果不采取科學(xué)有效的措施，就會使路基出現(xiàn)嚴(yán)重的波浪變形、不均勻下降等問題。因此路基施工是公路建設(shè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，控制好路基施工的質(zhì)量是確保整個公路建設(shè)質(zhì)量的前提。因此，相關(guān)負(fù)責(zé)人在施工的過程中，一定要重視膨脹土路基問題，充分認(rèn)識到膨脹土的危害，并采用先進(jìn)的膨脹土路基施工方法，從而保證公路施工的順利進(jìn)行。

2 膨脹土的特征和工程危害

2.1 膨脹土的特征

膨脹土是公路建設(shè)中常見的土質(zhì)，它是一種分散性較高、遇水急劇膨脹的特殊黏土。膨脹土具有裂隙特性，因此膨脹土又被稱作裂土。膨脹土的主要組成部分是蒙脫石，具有很強(qiáng)的親水性。經(jīng)過多年的實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，決定膨脹土收縮或者膨脹的因素主要是土內(nèi)所含水分的多少。在公路建設(shè)過程中，許多公路路線走向會經(jīng)過一些通過膨脹土地區(qū)，很多施工單位在施工過程中沒能處理好膨脹土的施工問題，從而使得公路在施工工程中或投入運(yùn)營后出現(xiàn)一系列的工程病害，從而影響了工程的順利進(jìn)行及公路運(yùn)營效益。因此，必須處理好膨脹土的路基施工問題，以確保整個公路建設(shè)的施工質(zhì)量。

2.2 膨脹土的判別

在施工過程中只有正確判定出膨脹土，并準(zhǔn)確判斷出膨脹土膨脹勢的強(qiáng)弱和工程性質(zhì)的特點(diǎn)，在施工過程中才能根據(jù)實(shí)際情況采取有效的施工方案處理好膨脹土施工。實(shí)踐證明，公路建設(shè)過程中遇到膨脹土并不可怕，可怕的是對膨脹土進(jìn)行了誤判，沒能采取有效的施工方案進(jìn)行處理，從而導(dǎo)致后期一系列病害的發(fā)生。

為了在施工過程中能正確判定出膨脹土，國內(nèi)外各工程管理機(jī)構(gòu)都做了大量的研究工作，基于不同的工程實(shí)際會采用不同的判別方法。可以通過膨脹性礦物的含量、膨脹土的液限和塑性指數(shù)、自由膨脹率等指標(biāo)來進(jìn)行判別。在施工過程中根據(jù)工程地質(zhì)特征及土的自由膨脹率指標(biāo)綜合判定是比較常用的判定方法。《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》規(guī)定，具有以下工程地質(zhì)特征，且自由膨脹率FS≥40%的土，應(yīng)判定為膨脹土：裂隙發(fā)育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填著灰白、灰綠色粘土，在自然條件下呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)；多出露于二級或二級以上，山前和盆地邊緣丘陵地帶，地形平緩，無明顯自然陡坎；常見淺層塑性滑坡、地裂，新開挖坑（槽）壁易發(fā)生坍塌等；建筑物裂縫隨氣候變化而張開和閉合。

2.3 膨脹土給公路工程帶來的危害

在我國公路施工過程中，膨脹土路基出現(xiàn)的問題是比較常見的。在具體的施工過程中，如果對膨脹土路基處理不當(dāng)，就會嚴(yán)重影響整個公路施工的質(zhì)量和進(jìn)度，從而危害人們的生命安全。膨脹土給公路工程帶來的危害有：

（1）路面病害

在公路施工過程中，膨脹土能夠給公路帶來的常見危害之一就是路面病害，主要表現(xiàn)為路面波浪變形、路面開裂等。造成波浪變形的主要原因就是在公路施工的過程中由于路基的含水量不均勻，從而引起膨脹或者收縮，最終形成波浪變形。其中產(chǎn)生路面開裂的現(xiàn)象主要與不同地區(qū)的氣候有關(guān)，當(dāng)波浪變形達(dá)到一定范圍時，就會產(chǎn)生路面開裂現(xiàn)象。

（2）路塹病害

路塹病害是公路施工中的一個比較常見的問題。在具體的公路施工過程中，坡面的表層風(fēng)化會使松散的土壤表面剝落，一旦遇到風(fēng)雨交加的天氣，就會形成泥流。當(dāng)泥流積累到一定程度之后，就會沖擊路基。與此同時，當(dāng)風(fēng)化層內(nèi)的土體遇水膨脹，含水量達(dá)到一定程度時，就會發(fā)生溜塌病害，它是膨脹土邊坡表層最普遍的一種病害。

（3）路堤病害

在具體的公路施工過程中，還應(yīng)該注意膨脹土的壓實(shí)程度，如果出現(xiàn)壓實(shí)不充分的問題，就會影響公路的密實(shí)度。與此同時，當(dāng)膨脹土出現(xiàn)壓實(shí)不充分，在大風(fēng)或者大雨的作用下，就會使得路堤出現(xiàn)縱裂，嚴(yán)重時會出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。

3 膨脹土路基施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 保持土壤層水分的穩(wěn)定性

膨脹土最基本的特性是較容易吸收水分，如果施工中出現(xiàn)了水分突變情況，必然會直接影響施工質(zhì)量和工期。例如，在某高速公路的施工期間，如果連續(xù)出現(xiàn)了陰雨的天氣，造成膨脹土吸水膨脹，給土壤環(huán)境造成了巨大的變化，直接降低公路施工質(zhì)量。因此，整個施工階段，必須保證水量不會有大規(guī)模的變化，而施工時發(fā)現(xiàn)土壤中的含水量不足，則必須補(bǔ)充水分，保證土壤的濕潤度，可以通過灑水來實(shí)現(xiàn)。如果膨脹土的含水量比較高，則需要適當(dāng)減緩施工進(jìn)度，保證土壤經(jīng)過暴曬之后變得較為干燥，符合施工要求，才能進(jìn)行后續(xù)施工。因此，在整個公路建設(shè)過程中必須時刻關(guān)注土壤的含水量，并進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，從而從根本上提高施工質(zhì)量。

3.2 土層的粒徑控制

對膨脹土施工質(zhì)量影響比較大的因素是土層的粒徑，而我國高速公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中有非常明確的規(guī)定，在特殊的膨脹土環(huán)境下進(jìn)行路基施工時，必須嚴(yán)格控制膨脹土層的粒徑，由以前的5cm已經(jīng)降至3cm以下，進(jìn)而保證施工質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)，也能保證工程如期完成。另外，施工過程中，必須要使用攪拌機(jī)械和攤平機(jī)械交叉施工的方式進(jìn)行，能有效控制土壤中水分的流失，從而提高整體路基的強(qiáng)度。

3.3 加強(qiáng)對路基施工的質(zhì)量檢驗(yàn)

要保證膨脹土路基的施工質(zhì)量，滿足相關(guān)的工程規(guī)范和國家標(biāo)準(zhǔn)，就必須要時刻對施工質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)督和檢測，檢驗(yàn)項(xiàng)目和標(biāo)準(zhǔn)也要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)制定，其中最主要的檢驗(yàn)項(xiàng)目有路堤的水平位移、下沉量、濕潤度以及壓實(shí)度等，對這些數(shù)據(jù)必須要采用科學(xué)的計(jì)算方法進(jìn)行研究，保證工程的各項(xiàng)指標(biāo)和數(shù)據(jù)符合標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)不符合要求的，要進(jìn)行深入分析與研究，根據(jù)實(shí)際情況選擇最恰當(dāng)?shù)男薷姆桨福ＷC膨脹土路基的施工質(zhì)量得到最為科學(xué)的論證。

3.4 路塹開挖施工技術(shù)

為了保護(hù)施工場地環(huán)境，滿足路基填筑的需求，施工當(dāng)中要使用挖掘機(jī)開挖土方，然后利用自卸汽車運(yùn)送土方。在路基開挖之前布設(shè)好截水溝，施工當(dāng)中要合理設(shè)立臨時排水設(shè)施，把雨水順利排出去，避免積水情況發(fā)生。土方的開挖需要從上到下進(jìn)行，不能產(chǎn)生亂挖或者是超挖情況，不能使用爆破法施工，確保施工現(xiàn)場的環(huán)境。采取人工方法把邊坡修刮平整，保證邊坡的外形，提升施工效果。開挖的土方倘若滿足路基填料的規(guī)定，利用自卸車將其運(yùn)到施工現(xiàn)場，然后用來填料；倘若不符合規(guī)定的土方就運(yùn)送到土場，做好相關(guān)的處理工作，防止污染附近環(huán)境。

3.5 土工網(wǎng)鋪設(shè)

在對邊坡開展修整以后，剪掉路堤土工網(wǎng)外面部分，保證坡面平整，也有助于維持坡面外形。為了提升施工效果，保證路堤邊坡的整體，施工當(dāng)中要沿著坡面鋪設(shè)土工網(wǎng)。用鐵絲把各個水平層土工網(wǎng)綁在一起，使其成為一個整體，進(jìn)而有助于保證土工網(wǎng)的穩(wěn)定性。倘若是三維土工網(wǎng)，在施工當(dāng)中需要采取固定鋼筋錨固。為了提升施工質(zhì)量，保證結(jié)構(gòu)的牢固，在坡面把錨固鋼筋設(shè)置成梅花形，錨固的深度為0.4m，橫向跟豎向的距離為1.0m。

3.6 改性處理

改性處理就是通過物理化學(xué)的作用，使膨脹土體的性能得于改變，從而到達(dá)施工的規(guī)范要求。最常用的方法是化學(xué)固化，就是采用水泥、石灰等固化材料與膨脹土發(fā)生物理化學(xué)作用后，以達(dá)到降低膨脹土的膨脹潛勢、增強(qiáng)強(qiáng)度和水穩(wěn)性的目的。水泥的固化作用是鈣酸鹽與鋁的水化物和顆粒間的膠結(jié)作用，膠結(jié)物逐漸脫水和新生礦物結(jié)晶，降低了膨脹土的液限，增大了膨脹土的塑限和抗剪強(qiáng)度；石灰的固化作用是鹽基交換、次生碳酸鈣膠結(jié)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；在施工過程中遇到膨脹土?xí)r，采用化學(xué)固化的方案來處理膨脹土的成功案例很多，該項(xiàng)技術(shù)得到了大量推廣。

4 結(jié)語

綜上所述，公路施工中遇到膨脹土路基時必須要結(jié)合工程實(shí)際，采用符合施工現(xiàn)狀的施工方案，保證膨脹路基的施工質(zhì)量以確保整個公路建設(shè)的質(zhì)量，減少公路病害，提高公路的安全運(yùn)營。

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（作者單位：云南省公路局德宏公路局）