淺談膨脹土填芯路基施工技術

侯傳海

（開封市公路管理局，河南 開封 475000）

一、引言

膨脹土是一種在地質過程中自然形成的具有顯著脹縮性的多裂隙地質體，礦物成分以伊利石與蒙脫石等強親水性礦物為主。膨脹土在我國分布范圍較為廣泛，自然條件下，膨脹土多呈堅硬或硬塑狀態，裂隙較為發育且易見光滑面與擦痕，其裂隙隨環境變化張開與閉合，具有反復脹縮性。反復的脹縮易導致土體產生裂縫，嚴重破壞土體整體性，使土體易發生垮塌、松散等病害，導致路基垮塌、局部隆起與崩解，以及邊坡滑坡、溜塌、邊坡失穩等。因此，在膨脹土地區開展工程活動，必須提出相應的膨脹土處治方案，以確保工程質量。筆者認為，為提高膨脹土地區路基的穩定性，延長道路壽命，研究膨脹土填芯路基施工技術是十分必要的。本文結合試驗路段膨脹土特性，總結膨脹土路基處治技術與施工控制措施，并將其應用于某膨脹土地區高速公路試驗段路基填筑施工中，以檢驗處治效果。

二、工程概況

某高速公路主線設計行車速度為120km/h，路基寬28m，填筑高度為5.4～6.3m，路基邊坡坡度為1：1.5，該高速公路沿線膨脹土分布較為廣泛，且相當一部分是具有高液限、低強度、高塑性的膨脹土，對高速公路路基穩定性影響較大，無法直接作為路堤的填筑材料。經過反復研究，施工方決定在該高速公路試驗段（K37+490～K38+490）采用膨脹土填芯路基的結構形式進行膨脹土地區路基的填筑施工。

三、膨脹土的分類與判別

（一）膨脹土的分類

膨脹土是一種具有較強持水性、親水性以及較高黏聚性與可塑性的黏土，根據土體自由膨脹率、液限與塑性指標可劃分成強、中、弱三級，膨脹土的判別與分類如表1所示。

表1 膨脹土的分類

（二）現場土樣檢驗

在膨脹土地區進行路基填筑施工前，應對現場土樣進行檢測，確定土體特性。為給后續處治措施的比選提供參考依據，本文對該高速公路取土場的五個區域進行取樣檢驗，試驗結果如表2所示。

由表2可知，取土場土樣多為高液限膨脹土，且部分區域土樣為中膨脹土，故應采取相應的處治措施，以提高路基穩定性。

表2 取土場土樣檢測結果

四、膨脹土填芯路基施工技術

（一） 膨脹土填芯路基參數

由于試驗段石灰產量較小，且對環境污染較大。因此決定采取包邊區域使用水泥改性膨脹土進行填筑，其中路堤上封層厚25cm，采用4%的水泥劑量進行膨脹土改性；下封層厚25cm，采用3%的水泥劑量進行膨脹土改性；水泥改良土包邊厚度為3.5m，中間采用素膨脹土進行填筑。

（二） 施工工藝

膨脹土路基施工前應設置排水溝、截水溝等排水與防滲設施。當地面橫坡超過1：5時，應在清除雜物與腐殖土后，將原地表開挖出寬度大于2m，高度為0.2m的臺階，并將臺階頂面設置成內傾2～4%的斜坡。原地面清理完畢后，應采用壓路機靜壓2～3遍，若碾壓過程中出現“彈簧”現象，應對局部路段路基采取翻挖晾曬、摻石灰、換填等措施進行處治，驗收合格后方可進行路基的填筑施工。

1、基地處治

2、布土

路堤填筑應從地勢較低處開始，自下而上分層進行攤鋪，松鋪厚度通常為20cm左右。在布土作業中，應根據試驗結果確定布土層厚，并安排專員指揮卸土，以控制卸土間距，提高攤鋪平整度。攤鋪素膨脹土時，應確保土體含水率維持在最佳含水率1～2%以內，并使用旋耕機破碎土體2～3遍。

3、初平

路堤填料攤鋪完成后，先使用推土機進行初平，使其表面達到規定平整度，再使用平地機進行整平，對于包邊寬度不足的局部位置，應人工進行修整。

4、路拌

填料層初平完成后，即可開始撒布水泥，進行改良土路拌作業。布灰前，應根據改良土體壓實厚度、水泥劑量與干容重，計算每平方米改良土所需水泥用量，并使用石灰畫出一定面積的方格。布灰過程中應安排專員使用刮板將水泥均勻攤布開，并檢查是否存在過灑或遺漏處。布灰結束后，使用旋耕機與路拌機進行改良土拌和1～2遍，拌和深度應超過下承層5cm，并確保拌和均勻，土塊粒徑小于5cm。

5、精平

改良土拌和均勻后，使用平地機對填料表面進行精平。精平過程中應嚴格控制平整度，并形成一定的路拱。對于產生粗集料帶與集料窩的局部位置應及時進行翻挖重鋪。封頂層整形時，應由兩側向中心刮平，然后使用壓路機快速靜壓1～2遍，并對路段局部低洼位置進行修補整平。

6、碾壓

碾壓前應對包邊部分土樣進行水泥劑量的滴定檢測，確保水泥劑量符合設計要求，同時嚴格控制全斷面填料的含水率，必要時應進行灑水或晾曬處理。碾壓時，先靜壓2遍，再振壓4～8遍，將填料層碾壓至規定壓實度。碾壓過程中，壓路機應由路段兩側向路中心推進，且壓路機重疊1/2輪寬，將填芯土與包邊土同次同層進行碾壓。

7、質量控制

每層填筑施工完成后，其表面應平整、無顯著輪跡、無起皺、松軟、起皮等現象。需根據規范要求分別對包邊土與包芯土的壓實度、含水率、平整度等進行測試，符合規范要求后，方可進行后續填料層的填筑。

對于膨脹土路基25cm上封層與25cm下封層的水泥改性土，施工方法同上。

五、工程實踐

為檢驗膨脹土填芯路基施工技術，通過預埋沉降板對該高速公路路基沉降量進行跟蹤觀測，觀測結果如表3所示。

由表3可知，膨脹土填芯路基在施工過程中的差異沉降量較小，未產生嚴重的不均勻沉陷。膨脹土填芯路基各斷面沉降曲線多呈盆形，即路基中部的沉降量大于路基邊緣，可能是由于地基中部的附加應力大于邊緣所導致；施工階段路堤的不均勻變形量較小，路基斷面最大沉降差為10mm，表明膨脹土含水率未發生大幅變化，膨脹土填芯路基施工技術有效隔離了水分對膨脹土的影響，從而提高了膨脹土的利用率，降低了施工成本。

表3 膨脹土填填芯路基沉降量

六、結語

本文總結了膨脹土填芯路基施工技術，并將其運用至膨脹土地區高速公路路基填筑施工中，對膨脹土填芯路基在施工過程中的沉降量變化進行檢測后發現：通過結合現場膨脹土性質，摻入適量的水泥進行拌和，加強施工過程中土體含水量的控制，所成型的膨脹土包芯路基穩定性良好。路堤不均勻形變量較小，顯著降低了外界水分對路基內部膨脹土的影響，延長了道路的使用壽命以及降低了道路施工與養護的維修成本。