淺談公路路基膨脹土施工技術及質量控制

姚蕓云

摘要：作為一種高分散性、強收縮性的特種黏性土，膨脹土礦物成分以強親水性礦物蒙脫石、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。為此，本文主要對膨脹土概況、施工流程及質量控制進行了探討。

關鍵詞：高速公路；路基膨脹土；質量控制

一、膨脹土的概況

關于膨脹土的定義，學術界和理論界之間是存在差異的，沒有對其進行統一的定義，直至1969年，國際膨脹土會議正式對膨脹土進行第一，稱其為一種黏土，其所含的礦物成分對于所處的環境變化，特別是對于濕度狀態變化非常敏感，其結果是隨著濕度的增加或減少而發生膨脹或收縮，并產生膨脹壓力，或收縮裂縫。在膨脹土地區進行公路工程中建設時，應對膨脹土與非膨脹土進行準確的辨別和認知，同時還要對膨脹土膨脹勢的強弱和工程性質的特點進行確定，這樣才能在工程的設計和施工中采取科學有效的處理方法。根據以往工程建設的經驗可以得知：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量。對于膨脹土的判別和分裂，國內外已有了大量的研究，并更具膨脹土使用的不同目的進行不同的方法對其進行判別和分類。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、自由膨脹率等等。目前，對于膨脹土的判別方法，國內國外并沒有進行統一，常用的判別方法是將現場定性和室內簡易定量指標相結合，也就是根據工程地質的特征以及土的自由膨脹率指標進行綜合判定：

1、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。

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，然后再對其進行粘土礦物、基本指標、力學強度等全面研究。

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，應全部挖除并將坑穴填平；基底清理完畢后應立即壓實；在深耕（>30cm）地段，必要時應先將土翻松、打碎，再整平、壓實。為確保基底的強度和穩定性，用輕型動力觸探儀或K30進行基底承載能力合格性檢驗；做好臨時排水系統，保證施工期排水暢通。

2、摻灰拌和

根據工地實際情況，宜采取集中摻灰拌和法施工。？其施工要點如下：

（1）因室內試驗的配合比是以土方壓實緊密的體積計量，而現場只能用松散體積計量配摻灰量，所以要以松散系數換算成施工配合比。

（2）用裝載機翻曬拌土時，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）為防止翻拌時拌和不均勻，每個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方可悶料，若出現花團需進行補拌。

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%，需補加石灰；w小于或等于wopt時，灑水，進行二次攪拌，直至m在6%～8%之內Rw大于或等于wopt時，將摻灰土統一翻運至悶料場堆放，用塑料帆布覆蓋，實施悶料。

4、分層填筑

采用自卸車將完成悶料的改良土運至試驗段后沿縱向卸土堆放，其寬度為橫向全斷面寬。根據自卸車容量及松鋪厚度確定卸車間距，以保證隨后進行攤鋪整平的質量。此外，為使路肩邊緣能實現有效碾壓，卸土堆放要滿足分層填筑時在路肩兩側各加寬50cm左右的土方數量。

5、攤鋪整平

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

6、壓路機碾壓

當攤鋪摻灰土的含水率滿足要求，即w在wopt±2%范圍內時，可進行機械碾壓。采取先兩側、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量控制

1、質量檢測

壓實質量是路基施工質量管理最重要的內在指標之一，只有充分壓實，才能保證路基的強度、剛度、平整度以及使用壽命。現場用灌砂法分層檢測壓實度，只有檢驗值合格后方能進入下一道工序。若抽檢點壓實度均不合格，要求進行補強，或靜置1d后繼續碾壓，直至滿足規范要求為止。

2、原材料質量控制

原材料主要有膨脹土和石灰，把好其質量關是確保路基施工質量的首要任務。

（1）膨脹土。為保證填土的質量，要在來源土中取足夠代表性土樣進行試驗，獲取包括液塑限、塑性指數、重型擊實參數及膨脹性等基本參數，要求滿足規范規定的相應指標值時方可使用。另外，當土源變化時，應增加對不同土場的土進行檢驗，且不同土源不得混用，以免填筑時內部形成水囊或薄弱面。

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

3、分層填筑厚度控制

根據行車荷載在土中分布的特點，路基填筑施工中，不同填筑層位要求達到的壓實度不盡相同，且每填筑一層，均受其下層基土的含水率和壓實度影響，填筑層位低，要求的壓實度較小，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壓實度做出相應調整。施工前先按填土厚度、松鋪系數計算出試驗路段的用土量，進場卸土時安排專人指揮車輛倒土、收方計量，并隨時檢測、調整、記錄松鋪厚度。填料粒徑控制該試驗路段在灰一土摻拌過程中，土塊粒徑控制在60mm以內，不允許含有大塊土團，以免影響改豆土的性能。

4、含水率的控制

國內學者通過大量的試驗研究，認為當采用弱膨脹土進行路基填筑時，填料的含水率大于最佳含水率（超3%～3%）不但可加快施工進度，同時對填筑后路基的穩定也有幫助。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）根據室內試驗，試驗路段改良土摻灰量為6%，最佳含水率wop為14.0%，故應將摻拌后混合料悶土具備填筑條件時的含水率控制在140%±2%范圍內。但實際施工中，膨脹土體的含水率在22%±2%范圍內，因此，選擇在秋冬干燥季節施工，便于土料的翻曬和失水，控制含水率在18%～19%范圍內。

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

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

四、結束語

綜上所述，隨著社會經濟的快速發展，國家對公路建設投入不斷增多，公路施工建設過程中常常會遇到膨脹土，為減少其對公路質量的危害，施工單位必須運用科學的措施方法進行膨脹土路基施工，只有這樣才能最大限度提升工程質量。