浅析膨胀土路基路面施工技术与改良措施

浅析膨胀土路基路面施工技术与改良措施

张红伟

张红伟

新疆北新路桥集团股份有限公司830000

摘要：在公路建设中，膨胀土路基路面的施工一直是个技术难题。由于其具备一定的不良特性，因此造成的工程问题也时有发生。虽然历经了50多年的技术研究，时至今日，世界各国依然无法杜绝公路建设中膨胀土所引起的工程质量问题，故障时有发生，经济损失十分巨大，因此如何降低膨胀土路基材料膨胀性也成为众多业界人士关注的问题。

关键词：膨胀土；路基路面；施工；改良措施

一、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。

1.2干容重

干容重是膨胀土的另一重要指标，粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的。γ=18.0KN/m3的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。

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。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。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。

二、膨胀土路基路面施工技术

2.1膨胀土路基路面排水措施

2.1.1路表的排水

由于高速公路路幅比较宽，因此为了防止积水冲刷路堤的边坡，应该在路堤边坡的路肩边缘部位设置排水沟，以便积水随时流走曰如果设置拦水带，其排水沟的出水口设计必须符合规范，按照所在地气象水文特点和排水规则进行设计和确定，并应该保证质量，防止雨水下渗到公路下。另外，为了防止高弯地段较高一侧的积水穿过中央的分隔带流入另一侧，导致水膜增厚减少阻力，还应该在该地段的中央分隔带内设置排水沟尧急流槽尧集水井等，以加速积水的排流，防止汽车行驶中打滑，影响安全。

2.1.2.路结构内部的排水

膨胀土路基路面施工中，应该对路床尧路堤和路堑进行换填，以确保路床的强度和防止其变形，而在膨胀土公路区可以排除路结构内部的自由水因素，而只考虑其对路面和基层的影响。因此，在沥青路面的边缘下可以设置一道小型的盲沟排水系统，而对于水泥路面则应该设置两道盲沟，其中采用小型碎石盲沟排水系统，另一道则可采用小型的无砂砼盲沟系统，分别设置于路肩和行车道与硬路肩的纵缝下，另外也可在路面结构的内部设置排水系统。由于在凹形竖曲线的底部很难避免雨水的渗入，因此应该注重凹形竖曲线底部路基内部排水的加强。具体来说，应该在凹形竖曲线的底部设置横向的管式渗沟，并连通渗沟和级配碎石底基层，在超高路段则还应该结合设置横向排水管。另外，还可在路面结构的底部设置相应的级配碎石底基层，，便于路结构内部的排水。

2.2膨胀土路基顶的填土措施

2.2.1选择渗透性土进行填换

经过多年的实践表明，要对膨胀土路基的顶面进行填土，应该选择高渗透性土这样可以在很大程度上缓解由于不均匀膨胀导致的路面变形，一般来说，换填土的深度应在1rn左右，具体的材料选择和施工方案应该满足相应的技术规范。

2.2.2路堤土的加铺

实际施工中，为了达到保湿目的，常会采用偏低压实度进行膨胀土路堤填筑的施工措施，但同时也会影响路堤的回弹模量，导致其承载能力下降，从而对路面使用造成一定影响，因此在膨胀土路堤上还应该加铺一定的正常土，以提高以路堤承载力。

2.3路堤施工后的沉降控制措施

在实际中，由于采取了偏低压实度填充膨胀土路堤措施，导致路面会存在一定的不均匀沉降，给路面造成不良影响。而通过计算横向变坡率可以一定程度的控制路堤的不均匀沉降。具体来说，应该在路基填筑过程中加强对沉降位移的监测，时刻关注其位移数据，确保膨胀土路基的稳定。在完成路基施工后，还应该继续对路基顶面横断面各个部位的沉降进行跟踪观测，以根据时间变化的趋势，预测路基的沉降值，进而计算横断面的横向变坡率，当横向变坡率低于控制指标时方可进入路面施工。并且在每一个结构层施工完成后，都应该进行相应的检测，以为后续环节的施工提供依据。

三、膨胀土路基路面施工的改良措施

3.1运用石灰改良膨胀土

运用石灰改良膨胀土是目前世界通用的膨胀土处理方法，其属于化学处治，主要通过石灰对膨胀土进行改性处理，通过处理，膨胀土的强度尧施工压实性能以及水稳定性都有很大的提高，其CBR值也比较容易达到规范。但是由于石灰改良对施工工艺和设备的要求比较高，工程造价也相对贵，因此很难在西部膨胀土地区予以推广。

3.2非膨胀性土包边法

所谓非膨胀性土包边法是指用非膨胀土来封闭填芯部分膨胀土的包盖，这样能够有效减少外界干湿变化气候对膨胀土的影响，使其适度保持在一定范围内，保证其强度的稳定，不至于发生大的衰减，因此非膨胀土包边法是膨胀土物理处治技术中最为重要的方法之一。

3.3膨胀土路堤施工后沉降控制

由于采取偏低的压实度填筑膨胀土路堤的措施存在一定的沉降，特别是不均匀沉降，这将对其上的路面造成不利影响。研究表明，应按照横向变坡率指标要求，控制膨胀土路堤工后不均匀沉降。

四、结束语

膨胀土是影响高速公路路基施工质量的重要因素，具有一定的危害性，施工技术人员只有在具体施工过程中，采取积极有效的应对措施，严格遵守相关施工标准和施工技术规范，优化膨胀土路基及边坡的设计与治理方案，才能确保高速公路工程的安全性和经济性，确保高速公路工程路基施工预期目标的顺利实现，提高高速公路工程的综合效益。

参考文献：

[1]王兰.膨胀土路基路面的施工技术探讨[J].道路施工.2009（7）.

[2]曾洪福.高速公路膨胀土路基的施工处理方法[J].科技信息.2010（21）.

[3]万伟胜.石灰改良膨胀土路基施工技术[J].商品与质量.2010（4）.