浅谈公路路基膨胀土施工技术及质量控制

姚芸云

摘要：作为一种高分散性、强收缩性的特种黏性土，膨胀土矿物成分以强亲水性矿物蒙脱石、伊利石为主。在我国膨胀土具有广泛的分布范围，且其造成的损失极大。为此，膨胀土改良填料填筑路基必将成为公路路基施工的难点。为此，本文主要对膨胀土概况、施工流程及质量控制进行了探讨。

关键词：高速公路；路基膨胀土；质量控制

一、膨胀土的概况

关于膨胀土的定义，学术界和理论界之间是存在差异的，没有对其进行统一的定义，直至1969年，国际膨胀土会议正式对膨胀土进行第一，称其为一种黏土，其所含的矿物成分对于所处的环境变化，特别是对于湿度状态变化非常敏感，其结果是随着湿度的增加或减少而发生膨胀或收缩，并产生膨胀压力，或收缩裂缝。在膨胀土地区进行公路工程中建设时，应对膨胀土与非膨胀土进行准确的辨别和认知，同时还要对膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点进行确定，这样才能在工程的设计和施工中采取科学有效的处理方法。根据以往工程建设的经验可以得知：只有保证对膨胀土判断无误的情况下，才能有效的保证处理方法的合理性，才能确保工程施工的质量。对于膨胀土的判别和分裂，国内外已有了大量的研究，并更具膨胀土使用的不同目的进行不同的方法对其进行判别和分类。例如：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。目前，对于膨胀土的判别方法，国内国外并没有进行统一，常用的判别方法是将现场定性和室内简易定量指标相结合，也就是根据工程地质的特征以及土的自由膨胀率指标进行综合判定：

1、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。

2、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。

3、常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等。

4、建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合。

5、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、公路路基膨胀土施工流程

1、基底处理

将路基范围内原地面表层的种植土、草皮都予以清除，清除深度不小于15cm，如遇树根，应全部挖除并将坑穴填平；基底清理完毕后应立即压实；在深耕（>30cm）地段，必要时应先将土翻松、打碎，再整平、压实。为确保基底的强度和稳定性，用轻型动力触探仪或K30进行基底承载能力合格性检验；做好临时排水系统，保证施工期排水畅通。

2、掺灰拌和

根据工地实际情况，宜采取集中掺灰拌和法施工。？其施工要点如下：

（1）因室内试验的配合比是以土方压实紧密的体积计量，而现场只能用松散体积计量配掺灰量，所以要以松散系数换算成施工配合比。

（2）用装载机翻晒拌土时，要尽可能举高装满拌和土的斗，缓缓将土倾倒，尽可能多摔碎土块。

（3）为防止翻拌时拌和不均匀，每个土堆的堆放体积不宜过大。

（4）将灰土翻拌至颜色均匀一致时方可闷料，若出现花团需进行补拌。

3、闷料覆盖

待灰土掺拌均匀后，检测掺灰剂量m和含水率w是否满足要求。若m小于6%，需补加石灰；w小于或等于wopt时，洒水，进行二次搅拌，直至m在6%～8%之内Rw大于或等于wopt时，将掺灰土统一翻运至闷料场堆放，用塑料帆布覆盖，实施闷料。

4、分层填筑

采用自卸车将完成闷料的改良土运至试验段后沿纵向卸土堆放，其宽度为横向全断面宽。根据自卸车容量及松铺厚度确定卸车间距，以保证随后进行摊铺整平的质量。此外，为使路肩边缘能实现有效碾压，卸土堆放要满足分层填筑时在路肩两侧各加宽50cm左右的土方数量。

5、摊铺整平

按照“三线（即中线、两侧边线）、四度（即厚度、密实度、拱度、平整度）”的要求进行摊铺整平，先用履带式推土机粗平，后用平地机精细整平，并由人工配合我平个别不平整处，以保证层间接触良好。

6、压路机碾压

当摊铺掺灰土的含水率满足要求，即w在wopt±2%范围内时，可进行机械碾压。采取先两侧、后中间、先慢后快、先静后振、最后光面的碾压施工顺序。碾压时行间横向接头的轮迹重叠宜为40～50cm。

三、公路路基膨胀土施工质量控制

1、质量检测

压实质量是路基施工质量管理最重要的内在指标之一，只有充分压实，才能保证路基的强度、刚度、平整度以及使用寿命。现场用灌砂法分层检测压实度，只有检验值合格后方能进入下一道工序。若抽检点压实度均不合格，要求进行补强，或静置1d后继续碾压，直至满足规范要求为止。

2、原材料质量控制

原材料主要有膨胀土和石灰，把好其质量关是确保路基施工质量的首要任务。

（1）膨胀土。为保证填土的质量，要在来源土中取足够代表性土样进行试验，获取包括液塑限、塑性指数、重型击实参数及膨胀性等基本参数，要求满足规范规定的相应指标值时方可使用。另外，当土源变化时，应增加对不同土场的土进行检验，且不同土源不得混用，以免填筑时内部形成水囊或薄弱面。

（2）石灰。石灰的质量直接影响改良效果，应抽样检验每一批进场的石灰，测定其有效氧化钙和氧化镁的含量，因这两个参数最能反映石灰的活性，不合格者不能采用。检验合格的石灰应尽快使用，尽量缩短存放时间，且存放期间一定要做好覆盖防雨。

3、分层填筑厚度控制

根据行车荷载在土中分布的特点，路基填筑施工中，不同填筑层位要求达到的压实度不尽相同，且每填筑一层，均受其下层基土的含水率和压实度影响，填筑层位低，要求的压实度较小，而层位高则较大，因此要求石灰土分层填筑厚度随路基下层含水率和相应压实度做出相应调整。施工前先按填土厚度、松铺系数计算出试验路段的用土量，进场卸土时安排专人指挥车辆倒土、收方计量，并随时检测、调整、记录松铺厚度。填料粒径控制该试验路段在灰一土掺拌过程中，土块粒径控制在60mm以内，不允许含有大块土团，以免影响改豆土的性能。

4、含水率的控制

国内学者通过大量的试验研究，认为当采用弱膨胀土进行路基填筑时，填料的含水率大于最佳含水率（超3%～3%）不但可加快施工进度，同时对填筑后路基的稳定也有帮助。含水率的控制在路基填筑过程中极其重要，施工中采取了如下控制办法：

（1）根据室内试验，试验路段改良土掺灰量为6%，最佳含水率wop为14.0%，故应将掺拌后混合料闷土具备填筑条件时的含水率控制在140%±2%范围内。但实际施工中，膨胀土体的含水率在22%±2%范围内，因此，选择在秋冬干燥季节施工，便于土料的翻晒和失水，控制含水率在18%～19%范围内。

（2）在分段分层填筑时，每段每层采用同一闷料场的土源，并尽快集中填筑，这样能够使一个工作段填土的含水率基本一致。

（3）采用酒精燃烧法現场测定填土的含水率，并在测定含水率接近最佳含水率时进行碾压。

四、结束语

综上所述，随着社会经济的快速发展，国家对公路建设投入不断增多，公路施工建设过程中常常会遇到膨胀土，为减少其对公路质量的危害，施工单位必须运用科学的措施方法进行膨胀土路基施工，只有这样才能最大限度提升工程质量。