淺析公路工程膨脹土路基改良施工措施

曹曉慶 許昌騰飛公路工程有限公司

伴隨國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)步伐越來越快。大量工程建設(shè)都會遇到各種嚴峻的問題，在公路路基修建當(dāng)中，如何做好膨脹土填筑工作顯得尤為重要。當(dāng)路基經(jīng)過膨脹土地區(qū)時，若直接采用膨脹土作為路基填筑材料，基于膨脹土自身的特性，在施工當(dāng)中，若膨脹土構(gòu)成的路堤防水與規(guī)定要求不符，即便是壓實效果較好，在遇到雨水等侵蝕作用下，路堤由于反復(fù)干濕循環(huán)效應(yīng)，同樣會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，進而影響其抗剪強度，出現(xiàn)路堤滑坡、邊坡失穩(wěn)等問題，無法保證工程建設(shè)質(zhì)量。為此，在施工前，必須做好膨脹土改良施工。目前，多采用夯實法、換土法、保濕法及化學(xué)、物理改良法進行膨脹土路基處理。本文結(jié)合具體工程情況，提出了生石灰改良膨脹土方案，目前，石灰改良法的應(yīng)用具有相對成熟的施工技術(shù)和工藝方法，將其用于本工程膨脹土改良施工，可以改善膨脹土的物理、力學(xué)性能，同時還能有效減少棄方，降低成本，加快施工進度。

一、工程概況

某公路工程路線所經(jīng)區(qū)域工程地質(zhì)條件較好，不良地質(zhì)地段及特殊性巖土較少，主要不良地質(zhì)現(xiàn)象及特殊性巖土包括：紅黏土、軟土和膨脹土。其中，路線沿線有7 處膨脹土，共長8700m 膨脹土發(fā)育地段。根據(jù)本工程實際情況，由于膨脹土較多，不適合直接用于路基填筑。因此，為了減少占用耕地面積，保護耕地資源，建議增加挖方棄方的利用率。通過檢測分析，本路段全線挖方膨脹土當(dāng)中，主要屬于中、微膨脹土，可以采用生石灰改良膨脹土，通過改良后，可用于路基填筑。為了保證施工質(zhì)量，決定選擇具有代表性的路段為試驗段，采用生石灰改良膨脹土，1m 為膨脹土改良試驗段填筑厚度。

二、石灰改良法的作用機理

作為一種常見的病害，膨脹土具有十分明顯的特點，比如吸水膨脹、失水收縮等，在行車荷載和自然因素的作用下，反復(fù)脹縮極易引起路基沉降、翻漿等問題，甚至?xí)霈F(xiàn)嚴重的安全事故。為此，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，合理選擇改良或換填處理方法，這樣才能保證路基穩(wěn)定，確保工程施工質(zhì)量。目前，在膨脹土改良當(dāng)中，應(yīng)用最多的一種方法便是石灰改良法。作為一種氣硬性無機膠結(jié)材料，石灰的改良作用主要體現(xiàn)在以下幾點：第一，離子交換作用。雨水作用下，生石灰將快速消解，并生成氫氧化鈣、氫氧化鎂，發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)。在化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中，膨脹土顆粒所吸附的K+、Na+等離子，將會被Ca2+、Mg+離子置換，基于離子滲透原理，能夠大幅減小土樣結(jié)合水的成分，降低膨脹土的膨脹性，并提高強度。第二，遇水后，石灰與水發(fā)生反應(yīng)，可生成堅固的固體顆粒，此類材料的強度、水穩(wěn)定性良好，能夠形成石灰穩(wěn)定土。第三，凝膠反應(yīng)。完成離子交換反應(yīng)后，伴隨使用時間的增加，膨脹土內(nèi)的一些成分將繼續(xù)反應(yīng)，并生成含水硅酸鈣、鋁酸鈣等，在水的作用下，上述兩種材料極易硬化，并增強其自身粘結(jié)作用和提高灰土強度，保障膨脹土具有良好的水穩(wěn)定性。

三、公路工程膨脹土路基改良施工準備

膨脹土地區(qū)修建公路工程往往需要處治膨脹土，相比普通黏土，膨脹土的特點很明顯，具有強烈的膨脹和收縮性，基于這種特點，膨脹土具有吸水崩解性、膨脹的問題。比如說，一旦遇到雨季降雨，含水率增加時，膨脹土的體積也會隨之增加。膨脹土吸水之后，將會出現(xiàn)膨脹變形情況，進而產(chǎn)生膨脹力。當(dāng)降雨結(jié)束或雨季結(jié)束，膨脹土則會產(chǎn)生失水收縮現(xiàn)象，此時土體必定會形成縮應(yīng)力，最終導(dǎo)致土體產(chǎn)生裂縫。為解決膨脹土的工程問題，保障公路路基穩(wěn)定，延長工程使用壽命。必須做好膨脹土路基改良施工，做好各項施工準備工作，才能保證后期施工質(zhì)量。

（一）測量放樣

按照復(fù)測的導(dǎo)線點數(shù)據(jù)，在施工測量當(dāng)中，路線中樁可通過全站儀等進行測量放樣。同時，依據(jù)路線中樁的填筑高度表、設(shè)計圖等，準確計算出路基邊緣、護坡道邊緣和邊溝的位置，隨后復(fù)核用地寬度，并進行橫斷面測量，保證現(xiàn)場開挖界線準確無誤。

（二）填前處理

路基填筑前，需要先做好填前處理工作，清理干凈場地內(nèi)的雜物，比如有機物殘渣、垃圾等，隨后將清理出來的雜物堆放的棄土場內(nèi)。清理路表前，先通過推土機將表土清理干凈，隨后利用壓路機進行初平，保證壓實度在90%以上。

（三）下封層施工

下封層采用透水性好、強度高、易壓實的碎石土材料，50cm 為下封層厚度，分2 層完成施工，保證每層壓實厚度一致，均為25cm。當(dāng)下封層屬于特殊路基的情況下，可處理后直接進行膨脹土改良施工。

四、公路工程膨脹土路基改良施工工藝

隨著改革開放的不斷深化，我國公路建設(shè)里程越來越長，但與此同時也出現(xiàn)了大量問題，比如膨脹土等不良地基修建公路工程極易影響路基的穩(wěn)定性。想要提升公路路基質(zhì)量，必須做好膨脹土改良施工，本文提出了石灰改良法，通過該工藝的應(yīng)用，可以最大限度改善膨脹土的物理力學(xué)性能，起到良好的施工效果。

根據(jù)施工要求，本工程采用生石灰改良膨脹土?xí)r，可采取路拌法，具體施工工藝流程如下：

（一）試驗工作

按照路基水平分層在路基填方進行填土厚度控制，根據(jù)施工規(guī)定要求，需在30cm以內(nèi)控制松鋪厚度，為確保路基邊緣壓實度，在鋪筑施工時，需保證路基兩側(cè)超填寬度多于50cm，避免出現(xiàn)貼坡情況。在填筑路基不同作業(yè)段的交接位置時，應(yīng)提前按照一定坡度要求分層留設(shè)臺階。在整個施工當(dāng)中，應(yīng)按照實測高程和土灰配合比情況，準確計算實際用土量，并確定每輛車的裝運數(shù)量，在原地表上適當(dāng)劃好方格。隨后根據(jù)劃好的方格卸土，保證土量符合規(guī)定要求，從而提高攤鋪的均勻性。

為保證攤鋪均勻，可采用人工+推土機的方式進行攤鋪施工，待攤鋪整平后，可再次通過推土機進行一遍穩(wěn)壓，隨后利用人工方式進行找平。

（二）生石灰擺放

根據(jù)設(shè)計要求，本工程采用袋裝生石灰，生石灰攤鋪前，需按照摻灰用量在素土上打出方格，從而保證生石灰用量準確。同時，按照配合比，將每格灰劑量準確計算出來，并根據(jù)要求擺放生石灰，待檢測合格后，可通過人工方式均勻撒布生石灰，保證生石灰能夠均勻攤鋪。

（三）拌和

根據(jù)施工設(shè)計要求，在本工程施工當(dāng)中，決定采用路拌機進行拌和施工，根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定拌和遍數(shù)和拌和時間。拌和過程中，可指派專人隨時檢查拌和情況，避免素土夾層，保證拌和機能夠打入下一層。同時，還要及時檢查生石灰的含水率和用量情況，保證與設(shè)計要求相符，若含水率不符合最佳含水率規(guī)定要求，需及時補灑，從而提升拌和質(zhì)量。一般來講，生石灰布設(shè)完成后，便可通過路拌機進行1-2 遍施工，拌和過程中，路拌順序為“兩側(cè)—中間”，拌和機切入已拌和的相鄰距離控制在30cm 以上。生石灰灰土混合料拌和質(zhì)量必須與規(guī)定要求相符，完成拌和施工后，保證不會出現(xiàn)灰條、灰團等情況，確保拌和均勻。

（四）碾壓和整型

混合料均勻拌和之后，需及時通過人工方式對拌和當(dāng)中存在的凹凸位置進行找平，隨后采用推土機進行一遍排壓。根據(jù)松鋪系數(shù)進行水準測量，標高通過木樁控制。通過平地機完成整平作業(yè)，整平施工后，保證各項指標均可滿足規(guī)定要求。碾壓平整是施工的關(guān)鍵，在整平施工當(dāng)中，可采取推土機+平地機的方法，保證初步完成整平施工要求。其次利用光輪壓路機進行1-2 遍靜壓，再利用振動壓路機進行3-5 遍振動碾壓，最終進行光面碾壓，待碾壓施工后，保證不存在漏壓、死角等情況。碾壓施工之后，需及時進行壓實度記錄，若與規(guī)定要求不符，需再次進行碾壓施工，直到滿足規(guī)定。碾壓施工后，若遇到起皮、松散等問題，應(yīng)將其挖開處理，保證碾壓施工。在整個碾壓過程中，嚴禁壓路機在施工路段急轉(zhuǎn)彎、急剎車，不得破壞結(jié)構(gòu)層。

（五）養(yǎng)生

養(yǎng)護時以灑水養(yǎng)生為主，養(yǎng)護時間控制在7d 以上。在此期間，要詳細對灰劑量、壓實度、厚度、高程等指標參數(shù)進行測定，保證石灰改良膨脹土路基質(zhì)量良好。

五、結(jié)束語

綜上所述，俗話說“要想富，先修路”，公路是經(jīng)濟發(fā)展的先行官，隨著我國公路事業(yè)的迅速發(fā)展，公路里程越來越多，建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴大，大量公路工程不得不修建在不良地基之上，作為一種特殊性黏土，膨脹土顆粒分散，具有吸水膨脹失水收縮等特性。因此，遇水后，膨脹土路基穩(wěn)定性較差。為了積極有效地處理膨脹土路基問題，必須結(jié)合工程實際，找出切實可行的措施，改善膨脹土的性能，有效控制施工質(zhì)量，達到良好的處治效果。