膨胀土路基的施工处理方法.doc

浅谈膨胀土路基的施工处理方法
摘要：膨胀土在黄河流域及其以南地区分布较广泛, 遇水膨胀、失水收缩的变形特性及其边坡浸水强度衰减特性，对保证道路在较长时间内路基稳定和路面的平整度都会产生一定的影响，文章根据公路路基设计及施工规范，并结合施工管理实践经验提出了一些施工处理方法。
关键词：膨胀土；路基；施工；方法
中图分类号：tu74文献标识码： a 文章编号：2095-2104（2012）08-0020-02
膨胀土是指粘粒成份主要由强亲水性矿物组成,并具有显著胀缩性的粘性土。在黄河流域及其以南地区分布较广泛。这种土有吸水膨胀、失水收缩并往复变形的性质,对路基及人工构造物等都有破坏作用,并且不易修复。
为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全、舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。一、膨胀土的判别与分类 在膨胀土地区进行工程建设，首先必须正确识别膨胀土与非膨胀土，并准确判断膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点，然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。以往的工程建设经验已经证明：膨胀土并不可怕，可怕的是对膨胀土判断失误，没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。 对于膨胀土的判别与分类，近些年来国内外做了大量的研究工作，基于不同目的采用不同的判别和分类方法。如：通过膨胀性矿物（蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等等。虽然膨胀土的判别方法国内外尚未有统一标准，但比较广泛采用的是现场定性和室内简易定量指标相结合的方法，即根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标综合判定： 第一，裂隙发育，常有光滑面与擦痕，有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土，在自然条件下呈硬塑状态； 第二，多出露于二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎； 第三，常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等； 第四，建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合； 第五，自由膨胀率大于或等于40%。具备这些条件的土可判定为膨胀土，然后再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。 二、膨胀土路基基本的施工处治方法 公路工程中的膨胀土处理主要涉及三方面的内容：膨胀土边坡稳定及防护；膨胀土隧道的支护与衬砌问题；膨胀土路基的处理。一般来说，膨胀土路基施工处治方法有如下。（1）铺筑试验路段：膨胀土地区路堤施工前,应按规定做试验路段,为路堤的正式施工提供数据资料和经验。（2）原地面处理：膨胀土地区修建公路,特别是修建高速及一级公路时,在路堤填筑前，必须对原地面进行处理,并应满足如下要求：填高不足1m的路堤,必须挖去地表30～60cm的膨胀土,换填非膨胀土,按规定压实。地表为潮湿土时,必须挖去湿软土层,换填碎、砾石土、砂砾或挖方坚硬岩石碎渣,或将土翻开掺石灰处理。换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响，该深度称之为临界深度，该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。由于各地的气候不同，各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。换土深度要考虑受地面降水影响而使土体含水量急剧变化的深度，基本上在1～2m，即强膨胀土为2m，中、弱膨胀土为1～1.5m，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。
（3）路堑施工：路堑边坡不要一次挖到设计线，沿边坡预留厚度30～50cm一层，待路堑挖完后，再削去预留部分，并以浆砌花格网护坡封闭。开挖膨胀土路堑须自上而下进行。对粘性较大且含水量较高的膨胀土，为防止由于其强度过低而造成坍滑，应适当晾干后再进行开挖。挡土构筑物应随开挖随砌筑。设有防护的膨胀土边坡，如防护不能紧跟开挖完成时，应暂留厚度不小于0.5m 的保护层。
（4）路堤填筑材料及作业要求：强膨胀土稳定性差,不应作为路堤填料；中等膨胀土宜经过加工、改良处理后作为填料；弱膨胀土可根据当地气候、水文情况及道路等级加以应用。对于直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时,应尽量减少路基含水量受外界大气的影响，需在施工中采取一定的措施。如利用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封，避免膨胀土与外界大气直接接触，尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。高速、一级、二级公路采用中等膨胀土作路床填料时，应作掺灰(一般为石灰)改性处理，改性处理后要求胀缩总率接近于零。限于条件，高速、一级公路用中等膨胀土填筑路堤时，路堤填成后,应立即作浆砌护封闭边坡。（5）路基碾压：先要根据膨胀土自由膨胀率的大小，选用工作质量适宜的碾压机具。一般地，自由膨胀率越大的土应采用的压实机具越重。由于膨胀土遇水易膨胀，因此压实时，应在最佳含水量时进行。压实土层不宜过厚，一般不得大于30cm。土块应击碎至5cm粒径以下，使土块中水分易于蒸发，减少土块本身的膨胀率，有利于提高压实效率。
（6）膨胀土路堤沉降量除受填土密实度的影响外，还受膨胀土的胀缩残余变形、侧向挤出变形等因素的影响，其沉降量远大于一般路堤，因此膨胀土路堤的预留沉降量须大于一般路堤。特别是使用膨胀土作为主要填料施工高填路堤时，应选择有代表性的路基断面进行沉降观测，根据路基稳定时沉降曲线求出沉降量与路基高度的关系，并以此为依据确定预留沉落量和对路基进行加宽，确保路堤沉降稳定后结构尺寸符合设计要求。
三、膨胀土路基施工注意事项
（1）集中力量，连续快速施工，分段完成。尽可能采取机械化快速施工。开挖、填筑、防护加固、支挡、防排水各项设施和工作依序一气呵成，尽量缩短开挖面暴露时间。（2）使用膨胀土作填料时，为增加其稳定性，采用石灰处治，石灰剂量范围为10%～12%，要求掺灰处理后的膨胀土，其胀缩总率接近零为佳。（3）路堤与路堑分界处，即填挖交界处，两者土内的含水量不一定相同，原有的密实度也不尽相同，压实时应使其压实得均匀、紧密，避免发生不均匀沉陷。因此，填挖交界处2米范围内的挖方地基表面上的土应挖成台阶，翻松，并检查其含水量是否与填土含水量相近，同时采用适宜的压实机具，将其压实到规定的压实度。 （4）施工时应避开雨季作业，加强现场排水。路基开挖后各道工序要紧密衔接，连续施工，时间不宜间隔太久。路堤、路堑边坡按设计修整后，应立即浆砌护墙、护坡，防止雨水直接侵蚀。 （5）避免雨季施工。在施工中排水畅通，不出现积水浸泡工地的情况。
（6）膨胀土地区路床的强度及压实标准应严格遵守国家有关规定、规范。膨胀土是影响道路及其他构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理、力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过特殊的施工工艺到处理的目的。