关于市政膨胀土路基的施工工艺探讨

高志国

摘要：膨胀土路基是我国市政路基施工中常见的问题，由于其自身存在的性能复杂，对道路的正常使用具有较大的破坏性。笔者根据自身多年的工作经验，对市政道路膨胀土路基施工技术进行探讨，望能给一些困惑者提供一些帮助。

关键词：市政道路；膨胀土；特性；危害；施工工艺

中图分类号：TU99 文献标识码：A 文章编号：

膨胀土在市政道路施工中是常见的道路类型，因其结构性能不易控制，对路基的破坏具有长期、潜伏性，维修不易，成本较高，因此膨胀土的路基施工技术已引起人们的重视。膨胀土具有破坏性的原因主要是因为土中含水量变化引起土体积的变化。本文通过了解膨胀土的概念及特性，分析其危害，进而提出相应的施工技术，望能起到抛砖引玉的效果。

1、膨胀土的概念、特性及其危害

1.1膨胀土的概念

膨胀土(Expansive Soil)是指土中黏粒成分主要由亲水性黏土矿物(蒙脱石、伊利石等)组成，同时具有显著的吸水膨胀软化和失水急剧收缩硬裂两种往复变形特性的高塑性黏性土。

1.2膨胀土的特性

膨胀土是一种黏性土，因此其具有一般黏性土的物理化学性质，然而由于膨胀土自身又存在特殊的性质，所以还具有一定的特性：

（1）多裂隙性。由于膨胀土中的含水量经常发生反复变化，导致土内干缩湿胀交替出现，土中的裂隙发展迅速。裂隙的出现不仅严重影响土体的连续性和完整性，降低土体强度，也让地表水有机会入侵土体，加速土体强度的急剧下降，更严重的是裂隙一旦生成，就很容易向周围扩散，造成土的抗剪强度急剧降低，使土体容易沿裂隙面滑动。所以边坡是否稳定，关键在于裂隙性。

（2）超固结性。大多的膨胀土都是在更新世以前形成的，因受到超压密的作用，因此结构强度较大，处于超固结状态。然而这种强度一旦受到风化后，就很容易衰减。随卸载及风化产生的应变能量主要存在于卸载面，较易发生局部或连续破坏土体。膨胀土的超固结性不仅加速了裂隙的扩大，还促进了土体强度的应变软化，造成较大的剪应力出现在路堑边坡坡脚，严重影响边坡短期及长期的稳定性。

（3）胀缩性。因膨胀土的组成部分主要是粘土矿物，其具有较强的亲水性，因此膨胀土容易遇水膨胀、失水收缩。尤其是当岩性的破碎度越高、蒙脱石的含量越高，膨胀土的胀缩性能就越强。另外，影响膨胀土胀缩性能的因素还有土的初始含水量及干密度。

（4）风化分带性。膨胀土容易出现风化现象，由地表向下，风化程度逐渐减弱。根据各部分的风化程度，可大致分为强风化带、弱风化带和微风化带3个风化带。风化带分界面常出现边坡破坏现象，因为该界面是主要的软弱面。

1.3 膨胀土地区常见病害类型

（1）关于浸水膨胀。由于浸水膨胀，在路基边沟、截水沟，还有路面、涵洞和通道铺砌层及洞身等地方常出现隆起、开裂、凸胀变形现象。

（2）关于失水干缩。由于失水，引起路堤和路堑边坡坡面土体出现收缩开裂，土体结构发生破坏。若是再逢强降雨，坡面冲沟和泥流造成边沟的泥土淤积，致使涵洞出现堵塞。

（3）关于地基浸水软化。由于地基浸水软化，在地基较浅的挡土墙、小桥、涵洞等容易发生下沉、开裂以及错断，严重时出现倾斜倒塌。

（4）关于应力释放。应力释放主要发生在路堑边坡和桥梁基坑开挖时的卸荷，应力释放可连续破坏了土体结构，造成变形、开裂和滑塌等。

2、膨胀土路基的施工工艺

2.1路堤填筑

膨胀土因其性能不同，可分为强膨胀土、中等膨胀土及弱膨胀土。强膨胀土因不具备较好的稳定性，因此不可应用于路填料；中等膨胀土的稳定性比强膨胀土要强一些，但用于填料前，应进行加工、改良处理；用于高速公路、一级公路、二级公路做路床填料时，应作掺灰改性处理，处理后要求胀缩总率不超过0.7为宜；弱膨胀土的使用应参考当地气候、水文情况及道路等级，填筑路堤可使用中、弱膨胀土，但应做好对边坡及顶部的防护工作；在筑施工时，应按照下强上弱的原则，即具备较强膨胀性的土质应填在最下层，而膨胀性弱的土质填于上层。同一性能的土质应均匀的填于同一层，防止发生不均匀变形的情况；膨胀土路基填筑的松铺厚度应小于300mm，土块粒径不大于37.5mm。

将中等膨胀土应用于高速公路、一级公路的填筑路堤时，应注意完工后立即作浆砌底护坡封闭边坡；路面下80～100cm（路床）的路堤由膨胀土填筑，而后改用非膨胀土或改性处理的膨胀土填至路床顶面设计标高，同时应注意做好压实工作。

2.2压实度控制

施工中,目前碾压主要是利用平板压路机和三轮压路机配合碾压。通过试验段收集数据找到合理的机械搭配和碾压遍数如表1所示。

表1施工中机械碾压遍数与压实度的关系

碾压遍数 压实度/%

2.3路基断面

路基断面横坡可设防渗层，并尽量做大；路肩的宽度最好维持在2.0～2.5m，以便保持路面下土基内水分的稳定；为了保证路肩横坡的排水状况良好，应要求一定的宽度；路肩与路面结构层的施工材料可选用同一种进行铺砌，能够保持路幅内土基水分的均匀性，此外，还可将铺设不透水面层，做好防渗工作，保证水分不下渗；边沟的施工应尽量远离路面结构层，并做好加宽、加深的施工，沟底的施工应在土基顶面以下至少20～30cm。路侧不可安排种树，尤其是桉树这种生长快、蒸发量大的树种。

2.4路堑开挖

（1）路堑开挖前的准备工作应做好这两点：现场伐树除根等清理工作和排水工作。

（2）膨胀土路堑开挖施工要求：

第一，路堑开挖也是有技巧的，一般而言，应该是自上而下，分层逐级开挖。且在挖膨胀土路堑时，禁止使用不容易控制的爆破方法及掏洞取土法施工。

第二，对挖掘深度小的路堑施工，边坡不应一次就完成施工的设计位置，而应在沿坡面预留一层，厚度控制在 30cm～50cm，待路堑挖完后，再削去边坡预留部分，并立即进行护坡封闭。

第三，当路基不与路面连续施工时，只要求挖方到路床顶面以上 30cm～50cm，然后做好临时排水防护，防止水的破坏。待路面施工时，便可沿上面未做完的工作继续挖到路基顶面以下30cm～50cm，然后进行分层回填，回填的材料一般使用非膨胀土的适当填料或改良土，同时进行压实；当路基与路面连续施工时，不同上述情况，而是一次性挖方至路床30cm～50cm（高速公路、一级公路为50cm，其他公路30cm），再进行分层回填，回填的材料选择适宜的材料或改性土，并根据规定进行压实。

第四，应在路堑开挖前在位于顶部的地方进行截水沟施工，做好浆砌圬工的铺设，其出口应延伸到桥涵进出口。

综上所述，虽然膨胀土的危害很大，然而在道路施工中，注意施工中的各个环节，保证每个部分的施工质量，并根据膨胀土的特性，善于利用它们的优势，就能够避免膨胀土对土体的破坏，保证道路的使用期限及质量。

参考文献

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