高等级公路膨胀土地段路基施工技术

常涛

（中交二公局第三工程有限公司 陕西省西安市 710016）

前言

由于膨胀土具有吸水膨胀、脱水收缩的特征，导致其内部容易生成分布杂乱的裂纹，高等级公路与大型结构工程容易受到膨胀土性质的影响，然后埋下长期、潜在的安全隐患，严重影响高等级公路质量并危及人们的出行安全。由于这些特性的影响，高等级公路膨胀土地段路基施工质量与安全逐渐得到了社会各界的关注与重视，为此有关施工部门需要加强高等级膨胀土地段落路基的施工技术，以期夯实我国道路质量根基，促进我国经济实现可持续战略发展。

1 膨胀土工程特性

胀缩性：膨胀土吸水膨胀之后会为上层建筑带来一定的膨胀力，脱水体积收缩会导致土体产生裂纹，失去支撑上层建筑的支撑力，进而导致建筑物沉降。崩解性：不同类别的膨胀土具有不同的崩解性质，有些膨胀土吸水几分钟之后就会全部崩解，膨胀性质较弱的土体经过长时间浸泡也不能完全崩解。多裂隙性：膨胀土裂隙包含斜交裂隙、水平裂隙以及垂直裂隙等类型[1]。经过裂隙综合作用土体会被分割成不同形状的块体，诸如短柱状以及棱块状，严重破坏了土体的整体构造。膨胀土路基边基破坏大多由土中裂隙导致，裂隙软弱结构面控制了滑动面的形成。超固结性：膨胀土干密度较大，天然孔隙较小，因此具有较强的初始结构强度以及固结性。超固结膨胀土路基开挖之后会释放土体的超固结应力，路基面与边坡呈现出卸载膨胀，并在坡脚位置形成塑性区，致使边坡遭到破坏。风化特性：受环境气候因素影响，膨胀土及其容易受到风化剥蚀作用，在风化作用之下，开挖的路基及其容易出现泥化、剥落以及碎裂等现象，破坏土体的结构与强度，其中风化程度有强弱微三种等级。强风化层位于边坡与地表表层，具有显著的干湿效应，土体常呈细小鳞片状以及砂砾状碎裂，整体结构完全被打破，厚度在1～1.5m左右。弱风化层位于浅层地表，有较明显的干湿效应，土体成碎块状割裂，大部分构造联结力消失，厚度在1～1.5m左右。微风化层位于弱风化层下，生物与大气作用显著减弱，干湿效应不显著，土体基本上能够维持原始规则的结构形状，常呈短柱状以及棱块状块体，仅有部分结构联结力消失，厚度在1m左右[2]。强弱衰减性：膨胀土的抗剪强度为变动强度，具有残余强度极低、峰值强度极高的特征，由于膨胀土具有初期强度高以及超固结的特征，当风化作用以及收缩膨胀效应加大时，抗剪强度会大幅度降低。

2 膨胀土路基施工基本要求

2.1 膨胀土体区路堤填筑

强膨胀土稳定性不强，不适宜当做路堤填料。中膨胀土经过适当改良与加工处理可以当做路堤填料。弱膨胀土结合道路等级、水文状况以及当期气候适当使用。在使用弱、中膨胀土填筑路堤时，需要对顶部以及边坡进行防护。采用中膨胀土作为一级、二级以及高速公路的路床填料时，应作掺灰改性处理，并将改性之后的胀缩率控制在0.7以下。条件受限时，当一级公路以及高速公路使用中膨胀土填筑路堤时，需要及时使用砌浆护坡类封闭边坡。当填料工作进行到路床地面时需要选择强度符合规范要求的改良膨胀土以及非膨胀土进行填料，当填至到路床顶层设计高度时进行压实处理。为了增加膨胀土填料的稳定性，可以通过石灰剂量以及石灰处治试验检测膨胀土，将试验中的强度参数作为主要参考依据，并将掺灰处理之后的膨胀土胀缩率控制在0。可以使用符合最佳含水量的中膨胀土填筑路堤，但是边坡封层以及路堤顶面需要使用非膨胀土进行处理，将路堤顶面包围成包心填方。当进行到与路床顶面30cm距离的位置时需要停止向下开挖工作，并将临时排水沟挖好，做路面时继续向路床顶面30cm以下位置开挖，然后使用非膨胀土回填，并进行压实处理。

2.2 一级公路路堤与高速公路路堤原地面处理

不足1cm的路堤填高，必须将地表30～60cm的膨胀土挖掉，然后添加非膨胀土，并按照压实规范进行压实处理。地表土份潮湿时，使用坚硬的挖方岩石碎屑、砂砾以及砾石土取代湿软土层，并在土中添加石灰然后翻开，按照规定要求进行压实处理。

2.3 膨胀土地区路堑开挖基本要求

不要一次性的将边坡挖方到设计线，在边坡位置预留一层30～50cm的厚度，完成路堑开挖工作之后，将边坡预留部分削去，并即刻进行浆砌护坡封闭。膨胀土区域的一级公路、高速公路以及路堑的路床需要超挖30～50cm，并即刻采用非膨胀土以及粒料进行分层回填，并根据规范进行压实。

2.4 膨胀土地区路基碾压施工

依据膨胀土自由膨胀率数科学合理的选择碾压机具，在碾压过程当中需要保障含水量处在最佳值。土层压实厚度需要控制在30cm之内，土块击碎粒径需要控制在5cm以下。路堑与路堤分界位置含水量存在一定差异，具有的原有密实程度也不同，压实过程中需要确保压实的紧密、均匀，避免密度不紧密、不均匀产生沉陷。为此，填挖交界2m范围之内的地基挖方表面土层可以进行翻松处理并验证含水量与填土含水量是否相近，使用合理的压路机具进行碾压，保证碾压效果符合碾压标准与规范。结语：由于膨胀土具有膨胀软化、吸水显著、失水收缩以及往复胀缩的特性，通常情况下不适宜作为路堤填料，其会为高等级公路带来严重的安全隐患。但是由于膨胀土具有分布线路长、分布范围广的特征，没有充足条件使用非膨胀土时，可以采用石灰改良的方式提升膨胀土的性质，对于填高低于1m的路堤，可以去除表面30～60cm的膨胀土，然后使用高强度填料回填，并根据规范要求进行压实。膨胀土地区路堑需要超挖出30～50cm，使用改良土与粒料回填，并根据规范进行压实。总之施工单位需要高度重视膨胀土的危害，采用合理的施工方案与技术提升高等级公路施工质量。

[1]余道亮.高速公路膨胀土路基的主要设计及加固[J].建材与装饰，2016，16（09）：245～246.

[2]黄炜，叶祺.高速公路膨胀土地段路基施工技术探究[J].交通节能与环保，2016，12（05）：60～62.