论公路工程中膨胀土路基的施工处理方法

2013-04-17罗小红

交通运输研究 2013年9期

罗小红

（江西省石城县林业局，江西赣州 342700）

在我国大部分地区，膨胀土是一种比较常见的土质，由于公路工程建设线路较长，所以遇到膨胀土的几率也明显增加。在公路工程中，膨胀土路基会给公路的勘探设计及施工带来一定的困难。虽然近年来关于膨胀土的处理方法研究有了较大的进展，但存在膨胀土路基的公路在投入使用以后仍然会出现不同程度的病害现象，导致维修费用大幅增长。因此，对膨胀土的土质特征及工程危害进行深入研究，从而采取有效措施进行施工处理非常必要。

1 膨胀土的特征及工程危害

1.1 膨胀土的特征

膨胀土在我国分布比较广泛，形成时间也较早。膨胀土就是能够明显膨胀或收缩的粘性土壤。导致膨胀土膨胀或收缩的直接因素是土内所含水分的多少。膨胀土中的主要成分是亲水性较强的矿物质，包括蒙脱石、伊利石等。因为膨胀土的裂隙特性比较明显，通常又被称为裂土。从外观看，膨胀土有棕黄色、灰白、黄红等颜色，其膨胀状态通常与自身的含水量有关。在天然状态下膨胀土会呈现出比较坚硬的土质特征。膨胀土的特征主要为固结性、抗剪强度大以及较大的衰减特性。膨胀土的这些特征是导致其自身不稳定性的主要原因。因此公路路基如果是膨胀土，那么路基的稳定性会受到极大影响，甚至会产生整体的变形，这就为公路工程膨胀土路基施工带来了很大的难度。

1.2 膨胀土给公路工程带来的危害

如果在施工中对膨胀土路基处理不当，很容易给公路工程带来各种质量隐患，使公路在运营期间产生各种病害，甚至造成严重的质量事故。膨胀土对公路造成的危害具体表现在以下几个方面。

1.2.1 路面病害

膨胀土对路面造成的危害主要表现在路面波浪变形、路面开裂、唧浆冒泥。波浪变形主要是因为公路地基土的含水量变化不均匀，从而引起路基不均匀胀缩，表现在路面上就会形成波浪变形。这种病害现象通常与气候变化有一定的关系。当波浪变形达到一定的程度时，便有可能产生路面开裂病害，这种路面病害形式通常表现为不规则的裂缝。唧浆冒泥病害主要出现在雨季，雨水通过路面裂缝渗入到土基形成泥浆，然后在路面荷载的作用下，泥浆从路面裂缝被挤出，形成唧浆冒泥病害。

1.2.2 路堑病害

坡面的表层风化会使松散的土壤表面剥落，如果再受到雨水的侵蚀，在水流的作用下便会形成泥流。当泥流严重时便有可能冲毁路基。当风化层内的土体遇水膨胀，并达到极限的含水量时，在渗透压力和重力的作用下，便会发生溜塌现象。如果风化作用下的土体结构破坏严重，便有可能在雨水季节发生坍塌事故。

1.2.3 路堤病害

如果在公路施工期间，对膨胀土路基的压实不充分，其强度和密实度便达不到要求，在大气风化及降水的作用下，便会导致运营期间在路基自重和路面荷载作用下，路堤或路肩发生沉陷、纵裂、溜塌甚至坍塌病害。

2 膨胀土路基施工方法

2.1 湿度控制法

湿度控制法主要包括预湿和保持含水量稳定等方法。为了控制膨胀土中的含水量变化，尽量避免路基中的含水量受外界大气的影响，防止土体反复胀缩变形。在路基施工过程中可以通过一系列的措施来控制湿度。比如利用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封，从而避免膨胀土与外界大气直接接触，减少膨胀土内部湿度的迁移。也可采用非膨胀土来包盖住堤身，且包盖的厚度必须大于1m，并进行压实封闭，以限制路堤内膨胀土的湿度和温度变化。

2.2 土质改良法

改良土路基的施工工艺与普通公路路基的施工工艺基本相同，只是在路基土中掺入了石灰，以改善路基土的亲水性。膨胀土改良的拌合法主要有路拌法和厂拌法两种。路拌法是在膨胀土中按照设计比例掺入石灰，并直接在路基上进行拌合，然后进行平整和压实处理。这种方法比较简单易行，且拌合的质量也比较高，但在掺入石灰时必须保证其均匀性，同时还要控制好摊铺的厚度。集中路拌法也是一种路拌方法，是在拌合场、取土场等地进行集中拌合。集中预拌法是在取土场按照施工要求掺入石灰，然后用挖掘机进行集中预拌，再将混合料运送到施工现场。厂拌法是在搅拌站中按一定的设计比例，将破碎的填料进行拌合，然而运送到填筑现场进行摊铺和碾压。

2.3 换填法

换填法是一种非常简单的膨胀土路基处理方法，是将膨胀土挖除，换填上非膨胀土或砂砾土。换填法通常应用在施工现场附近非膨胀土存储量较大且运输较为方便的区域，施工之前需要进行必要的试验，以保证路基强度。用换填法施工路基之前必须做好路基的排水工作，然后再根据实际情况采用横、纵断面的开挖方法或者混合的开挖法。开挖工作必须根据设计要求进行，并开挖到比设计路基高度更深的距离。采用非膨胀土进行换填之前，需要铺设一层防水土工布，然后再自上而下地进行分层碾压，当碾压到设计密实度时，便可进行边坡防护与加固工作。

3 膨胀土路基的施工处理要点

3.1 膨胀土路堤的施工要点

通常情况下膨胀土不能作为路基填料，尤其是强膨胀土，其蒙脱石含量较高、亲水性较强。但如果受到施工条件限制，必须采用膨胀土来做填料时，应该在有多层膨胀土分布的地区，选择膨胀性最弱的土层作为填料。通常地表经过风化、淋滤、搬运或已经被耕种过的土表层，膨胀性能较弱，可以作为路基填料，但只能用于路堤；如果采用中膨胀土来做路床填料时，应该对其进行改性处理后再应用，如果必须直接使用，那么在路堤填成后必须做浆砌护坡来封闭边坡。在有砾石层或者膨胀土中有结核层分布时，应该尽量选择砾石料或者结核料来填筑路基。在对膨胀土进行改性处理时，掺入石灰后膨胀土会发生复杂的化学反应，从而改善了土体的性质，也提高了膨胀土体的强度和稳定性，但要注意石灰的掺入量及拌合的均匀性。路堤施工之前需要将路堤范围内的树根、灌木全部挖除，并将坑槽填平夯实，排除积水。同时还应该切断或降低地下水水位，对基底进行压实。必要时可先进行翻松、打碎、整平和压实操作。

3.2 膨胀土路堑的施工要点

通常情况下路堑施工应该尽量选择在干旱季节，并严格遵循先排水、后主体的原则。施工时要集中力量快速开挖，并及时做好防护工作，然后自上而下逐级施工。必须对膨胀土地区路堑边坡进行合理的防护，以保证边坡的稳定性。对于强膨胀土边坡，不管边坡高低，都必须采用有效的防护措施，做好支挡结构物的施工，以保证边坡的稳定性。另外，需要铺设土工布时，要保证下承层的平整度和密实度，土工布紧贴下承层，不能出现扭曲、重叠和褶皱等现象。