公路路基路面设计中膨胀土处理方法

罗 钊

（华蓝设计（集团）有限公司，广西南宁 530015）

1 膨胀土性质分析

在不同情况下膨胀土的强度存在差异，一般情况下具有较强的抗剪切性，在膨胀土失稳的情况下，抗剪切能力会快速下降，导致强度降低。膨胀土由吸水性矿物质组成，膨胀土具有吸水膨胀的特性，其强度较弱，在失水收缩时强度会增加。由于膨胀土吸水膨胀和失水收缩引起的强度变化，会破坏公路路基结构，因此，研究膨胀土的特性，可解决膨胀收缩引起公路路基变形破坏问题，不断通过试验、建立模型等方法，解决膨胀土导致的公路路基路面质量问题。

2 膨胀土判断方法

在膨胀土地区进行公路施工，必须辨别土质结构特性，准确判断膨胀土的膨胀趋势、工程性质，可在具体工程设计和施工中选择合适的方式处理。膨胀土的判断方法为直接从外观观察、膨胀量情况进行判断，也可通过对膨胀土各项指标的综合分析进行判定。

（1）直接判断法。

可通过对膨胀土膨胀量、矿物质组成成分、含量进行判断，采样后研究样品中膨胀土的膨胀量情况、不同的矿物组合含量。膨胀土的外形具有明显的特征，其由亲水性矿物质组成，具有吸水膨胀、失水收缩等特征，可直接通过外形观察进行判断，膨胀土的外观表面应光滑，且具有一些缝隙。

（2）间接判断法。

无法直接使用观察法进行判定时，可通过膨胀土各指标的测定进行判断，包括膨胀土膨胀率、膨胀力、标准稀释含水量、自由膨胀化、比表面积等，对以上指标进行测试，可准确判断是否为膨胀土。

3 膨胀土对公路路基路面施工的危害

由于膨胀土具有遇水膨胀、失水收缩的变形特质，边坡浸水强度衰减性会影响膨胀土地区公路工程建筑施工，工作人员须加强对岩土工程中膨胀土微观结构特征、工程性质的研究力度，分析膨胀土产生的危害及原因，并采取针对性的解决措施。

由于膨胀土吸水、失水的特性，会使公路产生不同限度的形变，引起路基变形、开裂等问题。膨胀土的阻拦作用会阻碍公路施工进度，造成资源浪费，导致地面裂缝等质量病害问题，影响交通行驶安全。膨胀土大部分在平原和盆地地区，在这些地区进行公路路基施工时，会影响公路施工质量，外界温度发生变化时，膨胀土会产生裂纹，破坏已建造的地基结构，损坏公路路面。

4 公路路基路面设计中对膨胀土的处理

4.1 改用石灰、水泥改良膨胀土

利用石灰改性膨胀土，通过向膨胀土中加入石灰的方式，改良土壤的性质，使其满足公路路基施工的要求。石灰的加入可改变膨胀土膨胀性质，如强度稳定性、施工压实性等，但该方式对设备、技术要求较高，该设备成本较高，不利于在全国地区推广。可采用水泥或其他固化材料与膨胀土进行物化反应，改变膨胀土性质，以达到降低膨胀土膨胀趋势、增强其强度和稳定性的效果。水泥固化时，可利用硅酸盐、铝的水化物、颗粒之间的胶结作用，使其脱水，并产生新矿物结晶，降低膨胀土液限，提高膨胀土塑限、抗剪切性能。

4.2 土工格栅加筋法

土工格栅具有较好的抗拉性能，土工格栅相互咬合，可吸收膨胀土因失水收缩引起的收缩形变，避免对公路路基的破坏，可降低公路地面出现裂纹的概率，避免水分进入开裂处，影响整体结构的稳定性。利用土工格栅加筋的方式可解决部分膨胀土吸水膨胀后硬度降低、易松散的问题，同时可提高公路路面的抗剪切性能，避免路基路面因强度的变化，出现质量问题。

4.3 优化公路路表排水系统

公路长期在恶劣环境下运行，在日晒雨淋的作用下，膨胀土会在吸水膨胀后，破坏路面路基。工作人员须做好公路的排水工作，可在公路表面设置排水系统，如在路堤边坡上设置排水沟，避免雨水渗透到公路路基内部，可确保公路路面路基完整性，雨水地及时排出可提升车辆行驶的安全性，避免发生交通事故。除了设置排水沟等排水系统外，可利用土工布包封膨胀土路基，避免膨胀土与外界大气接触，增大湿度，减少膨胀土内的湿度转移，使膨胀土湿度达到平衡，避免因含水量的变化，导致胀缩变形。

4.4 换填土

换填土方法处理膨胀土是较为直接的方式，利用渗透性较好的土壤全部替换膨胀土，可解决膨胀土吸水膨胀和失水收缩引起的形变问题，确保路基不被破坏。在实际应用时，无法完全去除膨胀土，可采用渗透性较好的土壤代替膨胀土表面层，也可起到缓解路面产生形变。

在换填施工时须严格按照相关标准选择换填土，并根据技术要求进行换填操作，可通过加入其他土质，提升路基的承载能力。施工人员应结合不同地区、不同工程的实际情况，进行实际施工，可以就地取材，将碎石、泥沙等混入换填土中，是一种经济实用的膨胀土处理方式。

5 项目概述

某公路工程路基宽16 m，设计速度为70 km/h，公路桥梁设计载荷为公路1级。在某段内出现多处膨胀土地段，该地段施工时开挖量较大，且含水量较高，通过含水率测试、承载比检测，发现该地段并未达到路基填筑的标准。为了避免资源浪费，降低成本，须对该部分膨胀土进行有效处理，确保公路路基路面设计的可靠性、稳定性。针对路基含水量较高的问题，可通过使用掺入白灰的方式进行解决，石灰可与膨胀土中的矿物质反应，生成硅酸钙、硅酸铝等沉淀，使土壤中的水分子变成结晶水，进入结晶结构中，提高地基的水稳定性。利用硅酸化合物水稳定性强的特点，可增强土体结构强度，提升公路路基结构的稳定性。该工程路段的膨胀土分布较广、土方量较大，采用石灰改性的方式可节省运输费用，且可避免出现二次浪费的情况，石灰可就地取材，避免材料二次购入，可减少对周围环境的破坏，具有较好的社会效益、生态效益、经济效益。

6 项目施工工艺

（1）测量放样。

测量放样时，可采用全站仪确定路基中线和边线，每隔30 m设置一个定位桩，并使用石灰标识坡脚线，在每个坡脚线外标记包边边线，宽约2 m，再使用钢卷尺核定检查路床的宽度。

（2）取土。

就地取土时应先去除不合格土层、土壤中的杂草、树根等杂物，根据预设的宽度范围利用挖土机取土，并对获取的土壤进行晾晒，减少土壤中水分后再运输。不可将土质变化较大的土进行混合取土处理，应采取分层、分段取土，避免土质混合后出现反应。在完成取土后利用自卸汽车运输到施工现场，根据松铺厚度，合理选择单位面积卸土量。

（3）摊铺和晾晒。

根据设定的松铺厚度均匀摊铺、晾晒土壤，在此过程中，应控制摊铺厚度均匀，对含水量较大的需要经过晾晒处理后摊铺，要求土壤含水率不可超过4%。在土壤含水率达标后使用推土机推平，该过程中须确保土层的均匀性。

（4）石灰消解。

利用石灰对膨胀土进行改性处理，工作人员需要确保选择的石灰的质量，在质量检验合格后，方可在统一的地点进行消解处理，该位置应在下风口、背风口，避免大风将石灰吹散，可防止石灰污染周边环境，施工人员应注意石灰消解处理的位置须远离居民建筑和农田。在处理时可利用水车、高压水泵块灰浇水处理，根据实际天气状况、消解放热的情况合理控制用水量。为了避免石灰中含水过大，影响膨胀土改性处理，要求在使用石灰前7 d进行消解处理。对石灰过筛后，将其堆积放在指定位置。

（5）灰土整型。

在石灰消解处理后，对于部分含水量适中的石灰土可率先使用推土机进行稳压，使其形成密实的表面，避免石灰土在长时间放置后，出现起皮的现象。对于稳压后的石灰土，可使用在公路路基中桩和边桩的施工中，再使用前需要对其高程进行控制。在局部较低的位置应进行石灰土找平，采用人工拉线的方式检验，再使用平地机整平。在整平结束后，合理选择高程点，计算松铺系数，恢复路基中心线，确定公路路基的边线后，可利用石灰线进行放线处理。

（6）碾压处理。

碾压处理前应先检测石灰的剂量，确保其符合公路路基膨胀土施工要求后，再进行碾压施工。在刮平整形后，应采用静碾压机碾压2次，每次碾压速度控制在1.5 km/h，之后可适当提速，应保证压实密度满足该公路路基路面施工设计要求。在碾压处理过程中，应始终保持路基路面的湿润度，在公路表面缺水的情况下，应进行少量多次、均匀的洒水养护，可采用先弱振后强振的方式施工，再进行静压处理，保证公路的密实度。

（7）检验和技术交底工作。

在完成上述步骤后，应仔细检查公路路基的压实度、高程和宽度等指标，如利用灌砂法检测压实度，在通过检测合格后，方可进入下一道工序中，对于不合格的施工需要采取补压操作，满足后续工程施工需要。完成工程检验后，必须开展相应的技术交底工作，施工人员应明确施工工艺流程及质量保障的措施，推动公路工程施工的顺利进行。

7 结语

综上所述，本文对公路路基路面膨胀土的处理进行了简要分析，提供了处理膨胀土的方法。在具体处理时，应根据实际情况，并结合气候、高度等，合理选择施工技术。为了缓解膨胀土特殊性质给公路路基路面设计施工带来的破坏，须结合具体工程项目，使用科学的施工工艺、技术方法，确保膨胀土路基得到有效处理，保障公路路基路面设计的科学合理性、施工质量。