高速公路膨胀土路基填筑技术研究

闫泽宁

（石家庄市交投津石高速公路建设管理有限公司深正分公司，石家庄 050000）

1 引言

高速公路属于高等级公路，其施工标准和技术要点相对较高，然而由于高速公路的总里程较长，常会遇到各种问题，以膨胀土路基为例，若对其未进行必要的处理，会导致路基沉降变形问题，进而影响整个高速公路的运营稳定。膨胀土路基常见的改性处理方式可分为改性处理、换填处理以及湿度控制处理3种，其原理均是将膨胀土的工程特性进行改良，以提高膨胀土体的整体稳定和质量。本文为研究高速公路膨胀土路基填筑技术，详细阐述膨胀土的工程特性、分类以及处理技术，重点对膨胀土路基施工工艺进行研究，并在具体工程中进行应用。

2 膨胀土路基工程特性

在高速公路应用中，路基施工常会遇到膨胀土（见图1），针对实际情况，可将膨胀土归纳为强膨胀土、中膨胀土以及弱膨胀土3种类型，若针对膨胀土无法进行必要的处理，会引发路基强度降低问题。膨胀土路基常存在边坡沉降、坍塌问题，极大地降低施工安全，因此，需进行膨胀土改良处治。在膨胀土路基施工时，应提前对膨胀土进行区分归纳，对膨胀土的胀缩等级进行区分，再根据实际情况进行处治。在实际情况下，膨胀土的分布具备区域性和时局性，首先，应通过肉眼观察初步得到膨胀土类型，再采用室内试验的方式进行具体分析，结合试验所得含水率、塑性以及膨胀率等指标最终得出膨胀土的具体类别。实际工程中，膨胀土的等级划分见表1[1]。

表1 膨胀土胀缩等级划分

图1 膨胀土路基

高速公路路基中膨胀土的工程特性一共可归纳为6类，具体为：（1）胀缩性。膨胀土体在遭遇积水时会快速吸水而膨胀，再失水收缩，影响路基整体平整性的同时引发路基病害问题。（2）崩解性。膨胀土在吸收水分后会进行一定程度的崩解，此时已无法用作为路基的填筑材料。（3）裂隙性。由于膨胀土的特征，其裂缝问题明显，且会分布在土体的各个区域，长时间以往会导致路基崩解的产生。（4）超固结性。（5）风化特性。（6）强度衰减性[2-4]。

在高速公路路基施工中，常见的膨胀土处治技术主要分为3种，即湿度控制、换填法以及改良处理。目前在膨胀土路基施工中，常会用到改性处理，即采用石灰改性原理，通过石灰降低膨胀土的含水量，使膨胀土体和石灰产生物理化学反应，改良膨胀土的同时提高路基土体的稳定性和整体强度，其反应式如下：

3 工程概况

某高速公路地形复杂，受地质构造与岩性控制，岭脊多为北西走向，山岭峻峭，沟底狭窄深邃，宽谷平坝较少，高低悬殊大，地质历史漫长，地层、构造组成复杂独特。全线长达69.30 km，设计行车速度为100 km/h，路基宽度为26.5 m，双向六车道。通过对该高速公路进行实地地质勘探后发现，存在多数路段为膨胀土路基，经过室内试验和数据检测后得到膨胀土类型为中等膨胀土。为改善膨胀土路基整体强度和稳定性，施工中决定采用石灰改性的方式在膨胀土中掺加适量石灰粉末，并结合当地气候条件和环境特征制定有效的膨胀土路基填筑工艺，施工完毕后对路基进行质量检查评价。

4 高速公路膨胀土路基施工技术要点

4.1 路基高度控制

高速公路膨胀土路基施工过程中重要的质量控制指标之一为路基高度控制，膨胀土路基发生沉降变形时会导致其填筑高度变化，当没能及时进行处理控制调整时，肯定会导致路基稳定性不足[5]。因此，应严格按照实际情况控制膨胀土路基的高度，通常情况下高速公路膨胀土路基的高度应在3 m以下，而实际情况中若路基高度需超出3 m时，需结合膨胀土路基的具体沉降值预留沉降范围；膨胀土路基填筑高度在6 m以上时，应对其进行加固处理，并对施工过程中的土层温度及湿度进行合理控制。

4.2 石灰改性处理

由于高速公路路基中含有的膨胀土的亲水性和膨胀性较强，施工时容易影响路基的稳定性和承载力，同时会降低施工安全性，因此，施工前务必开展室内试验，对膨胀土的工程特性进行试验检测，同时还应进行改性处理。本项目采用的改性方式为石灰改性，利用石灰与膨胀土体之间的离子交换和物理反应加强膨胀土内部颗粒间的嵌挤作用，同时对膨胀土土体的力学性质进行改善[6]。另外，膨胀土土体会与石灰产生化学反应，提高土体的黏结作用力，从而提高土体强度。需要注意的是，石灰试剂需提前进行调制，同时确定石灰掺量，以达到最佳改性效果。

4.3 加设路基排水设施

高速公路膨胀土路基施工过程中需设计排水设施，这是因为在容易积水的路段，水分易渗入膨胀土路基内部，侵蚀土块，引发路基病害。因此，膨胀土路基施工过程中需加设必要的排水沟渠或管道。排水设施的设计过程中，应严格按照实际情况调整路基边沟尺寸，保证路基整体排水效果。另外，还应增加截水沟对渗水进行引流，防止路基边坡受到侵蚀破坏。

4.4 控制路基土层的含水量

高速公路膨胀土路基施工过程中，还需要控制路基边坡土层的含水量，在路基边坡挖方时预留缓冲带，挖完后再对其进行填补，并对边坡进行封闭及加固处理[7-8]。结合支挡结构促使边坡稳定，并有效抵御膨胀土的热胀冷缩。当膨胀土路基含水量较大时，可选用暗沟保湿法控制路基湿度，并于路基两侧加设保湿功能暗沟结构，可定期足量地保持路基膨胀限度。而当膨胀土路基的面积较小且深度不大时，可选用现场换土法进行路基换填施工，改善路基土体性质，再采用分层加铺、碾压的方式提高换土质量，避免松散、塌陷现象的产生。

4.5 施工质量检测

由于本高速公路路基存在膨胀土现象，经决定采用石灰改良的方式进行处理，其路基填土的掺灰量检测结果见表2。膨胀土路基施工完毕后，选取适当的路段作为试验路段进行质量检查[9]，其土料的CBR（加州承载比）检查结果见表3。并针对各个测点对其压实度和平整度进行检测分析，其检测结果见表4、表5。研究结果表明，采用石灰改良的方式进行膨胀土路基处治，其路基的整体稳定性和强度均得到一定程度的提高，且路基的整体施工质量良好。

表2 路基填土掺灰量检测结果

表3 试验路段土料CBR检测结果

表4 压实度检测结果

表5 平整度检测结果

5 结语

膨胀土可分为强膨胀土、中膨胀土以及弱膨胀土，膨胀土路基常会存在边坡沉降、坍塌问题，极大降低施工安全，因此，需进行膨胀土改良处治。为研究高速公路路基膨胀土填筑技术，详细阐述膨胀土的工程特性、分类以及处理技术，重点对膨胀土路基施工工艺进行研究，研究结果表明，采用石灰改良技术进行膨胀土路基填筑施工可有效提高路基的整体稳定性和强度，具有一定的可行性和实用性。