膨胀土地区路基处治技术研究

膨胀土地区路基处治技术研究

李其振

李其振

桂林市城市规划设计研究院广西桂林541002

摘要：在膨胀土地区修建道路常会产生路基基底交替升降变形的情况，易影响道路的强度和稳定性，导致滑坡及溜塌和纵向开裂等，最终造成公路路基及路面和构造物破坏。本文对膨胀土的工程性质、路基处治措施及压实标准进行分析，探讨了在膨胀土地区填筑高等级公路路基应注意的问题及处治措施。

关键词：膨胀土路基处治技术

引言

想要处理好膨胀土路基问题不能一概而论，由于膨胀土具有因时和因地而异的特性，需要我们在勘察阶段对于遇到的膨胀土及相关环境进行仔细的勘察，并根据勘察资料采取合理的处理和防护措施等方案。在施工中要对作为路堤填料的膨胀土的性质进行充分的试验，从而确定满足工程要求的最佳配合比及采用最佳的施工方案。

1.膨胀土特性分析

1.1膨缩性和崩解性

根据土质学观点，膨胀土本身具有亲水性，只要和水相互作用，都具有增大其体积的能力，土体湿度也会随着增加。如土体失水就会导致体积收缩，伴随土中可能出现开裂，也可能造成公路的开裂和下沉，同时膨缩土受季节气候影响十分明显。因此，膨胀与收缩两种变形是交互的，不同类型的膨胀土其湿化崩解性具有不一样的特性，这同土的粘土矿物、结构及胶结性质及土的初始含水状态有一定关系。一般由蒙脱石组成的强膨胀土放入水中后即刻发生崩解，且几分钟内即可完全崩解。

1.2裂隙性和超固结性

把土体层层分割成具有一定几何形态的块体，比如棱块状和短柱状等，则会破坏土体本身的完整性。对于膨胀土路基边坡的破坏，大多和土中裂隙有一定的关系，且滑动面的形成主要受裂隙软弱结构面所影响。超固结膨胀土路基开挖后，把产生土体超固结应力进行释放，边坡与路基面出现卸荷膨胀，并常在坡脚形成应力集中区和较大的塑性区，使边坡容易破坏。

1.3风化特性和强度衰减性

膨胀土受气候因素影响，易产生风化破坏作用。在路基开挖后，土体在风化应力作用下，很快就会产生裂隙及剥落和泥化等现象，这就使土体结构破坏，强度降低。膨胀土的抗剪强度拥有典型的变动强度特性，峰值强度极高，残余强度模式极低，土体吸水易软化。具有超固结性的膨胀土在成土过程中形成结构强度，天然土体的初期强度极高，一般现场开挖或推土机铲土都很困难。其衰减幅度和速度，除和土的矿物组成、结构和状态有关外，还与风化作用、胀缩效应及施工条件等有关。

2.膨胀土路基施工工艺

为处理膨胀土路基对公路质量危害，本文将分别从路堤与路堑两方面对其施工技术进行研究，并针对膨胀土路基施工时常见问题进行分析提出相应解决办法。

2.1路堤施工

2.1.1施工材料准备首先对实验路段膨胀土进行液限、塑限、塑性指数等检测，选用弱膨胀土作为改良材料，石灰标准要求达到Ⅱ级及其以上，进场石灰应干燥储存，并储存时间不宜过长，消解时间一般控制为7d。

2.1.2场地清理施工前应将路基用地范围内所有垃圾清除干净，运往指定地点备用或废弃，同时协商有关部门将施工范围内建筑物、地上地下障碍物等全部拆除。

2.1.3掺灰拌合采用二次掺灰工艺，在取土坑附近进行取土掺灰，第一次掺总掺量35%消石灰使团块状膨胀土崩解，形成均匀混合料，采用挖掘机将混合料翻拌均匀，进行焖料砂化3～7d，即可上路。第二次掺灰在路基上进行，按松铺厚度计算单位面积第二次掺灰用量，用人工均匀撒布拌和机连续拌合1～2遍使大于1.5cm土块小于10%即可整平。首先采用推土机初平，再采用平地机细平。

2.1.4碾压成型碾压一般采用大吨位振动压路机从两边向中间轻振一遍、重振一遍，再用三轮压路机从两边向中间重叠半轮碾压2～3遍，直到无明显轮迹即可。碾压过程中禁止压路机制动或调头，速度不宜超过4km/h，碾压时以纵向进退式进行。

2.1.5边坡施工采用拱形骨架植草对路堤边坡进行防护，护坡每隔14.5m设置一道沉降缝，缝内采用沥青木板条填塞，其深度不小于10cm

2.2路堑施工

2.2.1挖方

首先进行地面排水措施，再采用挖掘机根据实际施工情况按横挖法或纵挖法施工，开挖时分段自上而下进行土方开挖，挖至设计路基标高后继续开挖至超挖60cm。

2.2.2回填与压实挖方地段挖到路床顶面以下60cm时铺一层防水土工布，之后采用石灰改良膨胀土进行回填，采用分层回填，分层压实方式进行。碾压从两侧开始，路面边缘比内里多压2～3遍，直线段先两侧后中间，曲线段先内侧后外侧，压实是必须注意先轻后重，轻振一遍、重振一遍，再用三轮压路机从两边向中间重叠半轮碾压2～3遍。

2.2.3边坡施工采用护面墙对路堑边坡进行加固，对于高度小于6m的边坡采单级平台式边坡布置形式；对高度大于6m的边坡采用多级平台式边坡布置。

3.膨胀土路基处理方法

3.1换填基床

即将膨胀土换成工程性质较好的土质，实际换填深度应根据膨胀土胀缩性的强弱及当地气候条件来确定。换土是膨胀土路基处理方法中最为简单有效的方法。在一定深度下的膨胀土含水量基本不会受外界气候影响，该深度称之为临界深度，该含水量称之为膨胀土在该地区的临界含水量。因各地气候状况不同，实际膨胀土的临界深度及临界含水量也不同，换土深度要考虑受地面降水的影响导致土体含水量急剧变化的深度，基本上在1～2m，也就是强膨胀土为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具体确定。

3.2改良土质

一般普遍采用的是石灰、粉煤灰、水泥等进行改良处治，也可采用其中的两种或三种进行综合处治。其中最为常用的方法是掺石灰改良法。石灰的固化作用是通过离子交换，次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、硅酸等新矿物而显现出来的。采用掺石灰改性膨胀土，石灰剂量为4%～12%，掺石灰改性后应达到胀缩总率小于0.7，以接近零为最佳，根据不同路段膨胀土的具体情况，通过试验确定具体的掺灰率。

3.3预混法和封闭法

在施工前给土体浸水，使土体充分膨胀，并维持高含水量，使土体体积保持不变，就不会因土体膨胀造成建筑路基破坏，但该方法无法保证路基所要求的足够强度和刚度。外包式路堤法又称为包盖法。在堤心部位填膨胀土。用非膨胀土来实现对堤身的包盖。整个包盖土层厚不小于1m，并要把包盖土拍紧，将膨胀土封闭，这样的目的也是限制堤内膨胀土湿度变化。一般边坡处往往是施工中碾压的薄弱部位。如封闭土层和路堤土分层填筑压实，并达到同样的压实度，其处理效果会更好一些，但在实际施工操作中却很难做到。

3.4土工合成材料加固处理

采用土工布既可提高地基承载力，同时还可以迅速排除地表水，防止基床出现膨胀土软化的现象。改善基床的毛细排水，预防地下水上升对路基的侵害，可以对路基起到一定的保护作用。可采用土工格栅分层铺设在边坡中，能起到加筋补强、防止浅层溜坍的作用，用土工网垫铺设于路堤边坡表面，这样能起到防止表水冲刷的作用，用复合土工膜铺于基床表层的垫层中，能在基床中起到隔水防渗、防止翻浆冒泥的作用。

4.结语

膨胀土是影响公路建设的一种特殊土质，在实际工程建设中，其不良影响是巨大的。膨胀土地区的路基处理是一项很复杂的问题，需要考虑多种影响因素。除此之外，因各个地区的气候特点和膨胀土的地质成因相差较大，造成膨胀土具有显著的区域性特征，膨胀土用作路堤填料所表现的工程特性差异较大，因此需根据工程的具体地域特点采取合适的方法进行适当的处理。

参考文献

[1]孙惠兰，徐培华.高级公路膨胀土地段路基施工技术[J].筑路机械与施工机械化，2011（16）.

[2]罗文柯，杨果林.膨胀土处治技术在高速公路路基中的工程应用[J].湘潭大学自然科学学报，20016（1）.