论中弱膨胀土在公路工程路基施工中的处理措施

论中弱膨胀土在公路工程路基施工中的处理措施

梁凯歌,袁丹丹

中铁十局集团第二工程有限公司

摘要:在工程建设中,由于膨胀土特殊的遇水膨胀、失水收缩特性,对公路路基工程具有极大的破坏作用。因此对膨胀土的处理具有极为重要的现实意义，处理的结果直接影响工程后期的使用。如何才能有效的控制膨胀土危害,本文介绍了膨胀土的特征及分类、中弱膨胀土路基的改性处理方法,结合实际项目阐述中弱膨胀土在路基填筑改性处理的施工质量控制要点。

关键词：膨胀土、路基、改性处理

引言：

路基是公路工程的基础，若是路基质量没有达到规定的标准，那么工程在后其使用过程中便存在极大的安全隐患，即使当下表现不出这种隐患带来的后果，远期危害一定会慢慢产生。因此，在膨胀土路基处理环节中确定好相关的处理原则并对重要方面加以控制就具有重要的意义。寻找合理的处理方法对工程的开展有重要的意义，作为一名工程技术人员，更应该结合过往施工经验结合现在项目的实际情况选择合理的方法对公路路基进行处理。

正文：

1 工程背景

某公司承建一段高速公路，工程起止里程为K0+000至K43+974段，全长43.974km。其中某项目施工范围起止里程为K11+400至K22+938段，全长11.538km。该项目所在地区地质基本属于弱膨胀土，局部为中膨胀土。根据现场关键控制性工程分布及现场调查情况，路基填筑全部使用中弱膨胀土改良处理，结合实际情况，对中弱膨胀土路基处理方法、处理效果进行总结，以便于后期施工可以借鉴。目前，我国已提出许多切实可行的路基中弱膨胀土处理措施。因此，为了保证公路路基在较长时间内的稳定和安全。本文结合具体施工项目对膨胀土的物理、力学性质及膨胀土的有关处理经验，谈谈如中弱膨胀土施工方法,供同行参考。

2膨胀土性质及分类

2.1 膨胀土定义

膨胀土指的是细粒土中粘粒成分主要由较强亲水性粘土矿物组成，并具有显著吸水膨胀,湿胀干缩变形的塑性土。同时,膨胀土具有多裂隙性,超固结性以及易崩解易分化,强度易衰减等特性。决定膨胀性的较强亲水矿物主要是土里面含的蒙脱石、伊利石等粘土矿物。

2.2膨胀上的分类

根据膨胀土的理化特性大致可分为强、中、弱三级,主要粘土矿物成分为蒙脱石和伊利石。强膨胀土分别以灰白色、灰绿色，粘土细腻，滑感特强，网状裂隙极发育；中膨胀土以棕、红、灰色为主粘土中含少量粉砂，滑感极强，裂隙较发育，易风化成碎粒状；弱膨胀土以黄褐色为主，粘土中含有较多粉砂，有滑感，裂隙发育，易风化呈碎粒状，含有较多钙质或铁锰结核。

2.3 膨胀土的判别

膨胀土的裂隙发育，常有光滑面与擦痕,裂隙中常有充满灰白色,灰绿色粘土。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，无明显自然陡坡。在自然条件呈现硬塑状态。

3中弱膨胀土路基处理

3.1中弱膨胀土路基在施工中的处理方法

（1）膨胀土路堑施工中，结合膨胀土边坡的高度、膨胀土厚度、膨胀等级、地形条件以及路线线位等，对膨胀土高边坡路段，结合膨胀土厚度、膨胀等级以及地形条件等，进行特殊处理。根据稳定性分析，对防护方案进行支挡、柔性防护、全断面封闭防护等多方案比选，对中等膨胀土和挖方相对较高的弱膨胀土路段，增设支撑渗沟。优化挖方边沟的渗沟位置，设置于边沟下靠近边坡侧。及时排出边坡渗水。

针对膨胀土边坡防水保湿的防护设计，边坡应连续开挖施工并及时封闭坡面，防止膨胀土边坡长期暴露于大气中。

加强膨胀土路段挡土墙等小型构筑物地质勘察，查明其基础承载力等，合理确定埋置深度。

（2）根据过往工程施工经验，全断面采用水泥或者石灰膨胀土改良进行路堤填筑是可行的，但考虑工程数量较大，应对膨胀土处治全断面掺灰、路堤包边处治方案以及3+2路堤处治方案等进行比选，结合沿线实际情况，合理分段确定处治方案，并统一掺灰种类。比选如下:

1)全断面掺灰处治:施工工艺成熟，施工质量易控制，处治效果较好，但经济造价相对较高，施工过程中环保压力大;

2)路堤包边处治:包边土土源较少，质量难以把控，同层碾压不同材料，施工工艺复杂，后期易出现路基及路面的病害，环保影响小，造价低;

3)3+2路堤处治:即3层膨胀土+2层山皮石，底层先填筑山皮石后每填筑一层膨胀土，用改良土进行封闭及封边,有效利用土源资源，利于环保，施工工艺相对较为复杂，施工质量检验标准难以把握。

本着工程质量优先的原则，本项目拟采用全断面掺灰处治，在适当位置做3+2路堤处治方案进行课题研究，在有效利用资源的基础上,降低造价，为以后同类地区同类地质区域内的项目提供参考依据。

3.2 膨胀土改良材料要求

膨胀土处理所需的原材料,除了应满足规范要求之外,施工中还应控制石灰应达到3级以上,考虑施工进度和质量要求，石灰和膨胀土拌和要在填筑碾压前充分消解至少3d以上。进场存放时间不宜超过2个月，最好是根据现场实际情况合理设置石灰进场计划，既环保又不影响施工。

3.3 中弱膨胀土施工质量控制要点

（1）尽可能避免膨胀土在雨季施工，若因工期等因素无法避免时必须采取有效措施。根据现场地形特点,做好排水措施。

（2）根据现场填挖情况对现场存在的土及外借土方做取土试验,大概确实石灰用量。

（3）采用石灰对中弱膨胀土进行改性,石灰的剂量一般路基宜控制在3%，路桥、路涵过渡段宜控制在5%(质量比)。灰剂量应根据路基压实度及填料最小强度的要求通过反复试验确定。经过改性处理后的改性土的胀缩总率应大于0.7%,自由膨胀率大于40%。

（4）应确保路基施工的连续性，避免形成长时间暴露。施工前,应在路基上选择合适的部位做试验段,以确定上土工艺、石灰土拌和工艺、土颗粒粉碎工艺、土的含水量控制方法及松铺系数的测定、碾压机械的配置和碾压过程中压实度增长规律、含水量快速测试方法、压实度、灰剂量的检测方法等。

（5）膨胀土和石灰要充分拌和均匀并给足消解时间，松铺厚度宜控制在25cm左右。摊铺完成后应及时碾压。

（6）控制膨胀土保持轻度的膨胀而不产生较大的变形。大量试验表明，当石灰土含水量控制在最佳含水量±2%、填筑的干密度较标准最大干密度略低，对基础的稳定性较为有利。如果石灰土含水量过大应进行耕翻晾晒,现场施工人员必须做好含水量的检测工作，严格控制含水量,当含水量低于最优含水量时2%时必须补水,否则不得碾压成型。

（7）施工现场路拌机拌和后,应及时进行灰剂量和含水量测试工作。当所有检测点的灰剂量检测合格,含水量处于或略大于最佳含水量1%-2%时，即可组织碾压:当检测的灰剂量低于设计灰剂量时,需及时补灰翻拌，并确保含水量合格。

（8）碾压根据试验段总结采用振动压路机先静压1遍再振碾3遍最后静压收面,一次碾压至设计要求的压实度。压实度是确保路基质量的关键要素。因此,在改性土的施工中,不仅要严格控制石灰含量,更要严格控制路基压实度,确保在下一层的压实度检验合格后,填筑上一层路基。

（9）及时施做路基防护，杜绝路基边坡长时间暴露在空气中，防止雨水冲刷边坡。

4结语

膨胀土是公路路基工程施工中的一种特殊土质,其在现实中大量存在并对实际工程有巨大的破坏力。处理膨胀土的问题，应着重从影响其理化性能变化的内外因素上考虑,通过有针对性的施工工艺达到改性处理的目的。实践表明,不管是换填还是改良都能达到良好的效果，公路施工中最常用的是石灰土改良，在施工过程中对于填方部位要由底至顶分层碾压密实（不能倾填），对于挖方部位要在设计标高以下换填不小于0.8m厚的石灰土，施工时要避开雨季，或者做好充足的防雨隔水等措施，除此之外还要加强进场石灰及施工工艺的质量控制,才能达到较理想的效果。

参考文献：

1、穆静卫，中弱膨胀土路基处理措施，洛阳路桥，2007

2、黄生文，公路工程地基处理手册[M].北京:人民交通出版社,2005