高速公路工程膨胀土路基的施工处理

　　随着我国基础设施建设的迅猛发展，新建了大量的路，在公路的设计、施工过程中，常常会遇到膨胀土。膨胀土是影响道路及其它构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理。力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理的目的。

　　1膨胀土的物理性质及力学性质分析

　　膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊力土和高岭土为主。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊力土和高岭土则发生有限的膨胀，引起膨胀土发生变化的条件，分析概述如下：

　　1.1含水量。膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。如果其含水量保持不变， 则不会有体积变化。在工程施工中，建造在含水量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。当粘土的含水量发生变化，立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。含水量的轻微变化，仅1%∽2%的量值，就足以引起有害的膨胀。在安康地区，膨胀土对人们的危害较大，建造在膨胀土上的地板，在雨季来临时，土中含水量增加引起的地板翘起开裂屡见不鲜。

　　一般来讲，很干的粘土表示有危险。这类粘土能吸收很多的水，其结果是对结构物发生破坏性膨胀。反之，比较潮湿的粘土，由于大部分膨胀已经完成，进一步膨胀将不会很大。但应注意的是，潮湿的粘土，在水位下降或其它的条件变化时，可能变干，显示的收缩性也不可低估。

　　1.2干容重。粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的，干容重是膨胀土的另一重要指标。γ=18.0KN/m³的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。在安康地区，人们对这种土的评语是“硬的象石头”。这表明着粘土将不可避免地出现膨胀问题。

　　1.3力学性质。在工程地质中，这种粘土的膨胀现象很普遍，我们通过土工实验，得出粘土的力学指标，以供土质力学上的计算。通常对膨胀土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀压力的研究后得出的。

　　(1)膨胀潜势。膨胀潜势：简单的讲，就是在室内按AASHO标准压密实验，把试样在最佳含水量时压密到最大容重后，使有侧限的试样在一定的附加荷载下，浸水后测定的膨胀百分率。膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。膨胀量的大小主要取决于环境条件，如润湿程度.润湿的持续时间和水分的转移方式等。因此，在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件，是解决膨胀土工程问题的一个出发点。

　　(2)膨胀力。膨胀力，也就是膨胀压力。通俗的讲，就是试样膨胀到最大限度以后，再加荷载直到回复到其初始体积为止所需的压力。对某种给定的粘土来说，其膨胀压力是常数，它仅随干容重而变化。因此，膨胀力可以方便的用作衡量粘土的膨胀特性的一种尺度。对于未扰动的粘土来讲，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重时土的膨胀压力可以直接用来论述膨胀特性。

　　2膨胀土路基的施工工艺

　　2.1路基断面。路基断面横坡尽可能大，必要时设防渗层;路肩尽可能宽一些，以利于保持路面下土基内水分的稳定，最好不小于2.0～2.5m;路肩横坡要尽可能大一些，以利于排水;路肩与路面结构层用相同的材料铺砌，以利于保持路幅内土基水分的均匀性，并铺较薄的不透水面层或做防渗处理，以防水分下渗;边沟适当加宽、加深，沟底应在土基顶面以下至少20～30cm，并尽可能离路面结构层远一些;路侧不应种树，特别是不应种生长快、吸水和蒸发量大的树种，如桉树等;若成排种树，其距离应在边沟外侧1.4～1.5倍成长后的树高以外，至少也得是成长后的树高以外，但不得小于5m。

　　2.2路基高度。根据膨胀土风化作用后可能出现湿胀干缩效应的特点，为了避免膨胀土高路堤后期产生很大的沉陷量，则膨胀土路堤不宜过高，一般宜控制在3m以内;如超过3m则须考虑沉降稳定问题;如超过6m还须考虑预留沉降量和路基的加宽。

　　2.3路基排水。路基排水设施对膨胀土路基的稳定尤为重要，所有排水设施均应精心设计，要做好路基地面排水工程，使排水通畅，防止地表水下渗，浸润土质。所有地面排水沟渠，尤其是近路沟渠均应铺砌和加固，防止冲刷渗漏。边沟应比一般地区适当加宽加深，路堑边沟外侧应设平台，保护坡脚免遭水浸，并防止剥落物堵塞边沟。堑顶设截水沟，以防水流冲蚀坡面和渗人坡体，截水沟纵坡应利于排水。对于台阶形高边坡应在每一级台阶内设截水沟以截排上部坡面水，且在截水沟与坡脚之间设一定宽度的平台以利坡脚稳定。另外还要注意防止基底蒸发失水引起膨胀土干裂收缩。

　　2.4路堑。路堑施工前，应先进行截、排水设施的施工，将水引至路幅以外;边坡施工中，宜采取临时防水封闭措施保持土体原状含水量;挖方边坡不要一次挖到设计线，沿边坡预留厚度30～50cm一层，待路堑挖完时，再削去边坡预留部分，并立即进行加固和封闭处理;宜用支挡结构对强膨胀土边坡进行防护，支挡结构基坑应采取措施防止暴晒或浸水。膨胀土地区的路堑，高速公路、一级公路的路床应超挖30～50cm，并立即用粒料或非膨胀土分层回填或用改性土回填，按规定压实，其他各级公路可用膨胀土掺石灰处治。

　　3施工注意事项

　　3.1使用膨胀土作为路基填料时，要求掺灰处理后的膨胀土其涨缩总率接近零为佳。 路基两边边坡部分和路基顶部要用非膨胀土作为封层，必要时需铺一层土工布，从而形成包心填方。膨胀土的含水量应控制在最佳含水量的3%以内。

　　3.2填挖交接处2米范围内挖方地基表面上的土应挖台阶，翻松并检查其含水量与填土含水量是否接近，同时选择适宜的压实机具，使压实度达到规定要求。施工时应避开雨季作业，加强现场排水。路基开挖后各道工序要紧密衔接，连续施工，时间不宜间隔太久。路堤.路堑边坡按设计修整后，应立即浆砌护墙.护坡，防止雨水直接侵蚀。膨胀土路基土的强度及压实度应严格遵守国家相关规定、规范。

　　3.3填高不足1米的路堤，必须换填非膨胀土，并按规定压实。使用膨胀土作填料时，为增加其稳定性，采用石灰处治，石灰剂量范围10%∽12%，要求掺灰处理后的膨胀土，其胀缩总率接近零为佳。

　　4结束语

　　由于高速公路行车速度较高，路基的变形会涉及到公路运营的安全性问题。对于膨胀土地区的高速公路而言，由于膨胀土的湿胀干缩特性，使路基的变形问题更难处理。我国现行《公路路基设计规范》规定，膨胀土一般不能作为高等级公路路基填料。然而，由于土地珍贵，土源紧张，部分地区又必须采用膨胀土填筑路基。因此，对膨胀土进行改性处理以满足我国高等级公路建设的需要，具有十分显著的经济效益和社会效益。

　　参考文献】

　　[1]张等.《干旱半干旱地区膨胀土路基处理技术研究》研究报告[R]. 2009.

　　[2]刘特洪.工程建设中的膨胀土问题[Z]. 2008.

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文章名称： 高速公路工程膨胀土路基的施工处理

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