浅谈膨胀土路基施工的技术控制
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摘要：本文介绍膨胀土作为路基填筑材料的施工技术，以便这种材料在以后路基施工过程中的应用及质量控制。
关键词：膨胀土施工技术控制
1概述
1．1膨胀土的特点及其危害
膨胀土系指粘粒成分主要由强亲水性矿物（蒙脱石和伊利石）组成的特殊粘性土，具有较强的膨胀性、崩解性、多裂隙性结构、超固结性、风化特性、有显著的强度衰减期、对公路路基及工程建筑有较强的潜在破坏作用等性质。凡是同时具备以下两个条件的粘土即可判断为膨胀土：土的液限大于或等于40%；塑性指数大于17，一般在在22-35之间，自由膨胀率大于或等于40%；根据膨胀率（Fs）大致可将膨胀土分为强、中、弱三级。
强性膨胀土：Fs≥90%
中性膨胀土：65%≤Fs＜90%
弱性膨胀土：40%≤Fs＜65 %
膨胀土具有显著的吸水膨胀、失水收缩两种变形特性，一般强度较高，压缩性低，易被误认为是较好地基土。膨胀土对道路危害较大，其变形破坏具有多次反复性，膨胀土地区的公路路面常常大段出现大幅度的随季节变化的波浪变形。
由于膨胀土的特点，利用其填筑路基可能会带来如下危害：
1.1.1路堑段易产生剥落、冲蚀、泥流、溜塌、滑坡等病害。
1.1.2路堤段易产生沉陷、纵裂、路肩坍塌、边坡溜塌、坍滑、滑坡等病害，严重影响路基稳定和行车安全。
1．2工程概况
我部承担的抚南高速公路第五合同段，里程桩号为K25+900~K32+500，根据勘测试验及调查，本段内地基以褐黄色，棕黄色，黄褐色高液限粘土为主，含有大量浆石为铁锰结核，地表下1―1.8米范围内土体自由膨胀率在42%~70%之间，膨缩总率平均在1.95%左右，为弱膨胀土。
1．3路基填料的选择
1.3.1强膨胀土稳定性差，不应作为路填料；中等膨胀土宜经过加工、改良处理后作为填料；弱膨胀土可根据当地气候、水文情况及道路等级加以应用，对于直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时，应及时对边坡及顶部进行防护。
2. 高速公路、一级公路、二级公路等采用中等膨胀土用作路基填料时，应做掺灰改性处理，处理后要求膨胀总率不超过0.7为宜。
3. 限于条件，高速公路、一级公路用中等膨胀土填筑路堤时，路堤填成后，应立即作浆砌护坡封闭边坡
4．使用膨胀土作填料时，为增加其稳定性，可采用石灰处治，石灰剂量可通过试验确定，要求掺灰处理后的膨胀土，其胀缩总率接近零为佳。
本合同段路基填料为120 万立方米，由于附近几十公里范围内多为膨胀土，若在几十公里外取百万多立方米土方，势必增加很大的工程费用，因此在优化措施保证质量的情况下选用弱膨胀土做为路基填料是有必要的。
2弱膨胀土做为路基填筑材料的确定
拟采用方案：下路堤为弱膨胀土，石灰土包边；上路堤掺灰4%；下路床掺灰5%；上路床掺灰6%。施工前对K5公里左右的竹园取土场取土做相关的试验，结果见表-1，表-2。
CBR试验成果表
根据以上结果，拟采用方案满足规范要求。
3施工控制的措施
3、1填前碾压
原地表填前碾压压实度要求为≥90%，由于地表天然含水量为23~26%，碾压时最佳含水量为14.3%，因此必须需降低含水量进行处理。一般的天气晴朗季节用五铧犁、旋耕机进行翻拌、晾晒，在雨季天气或赶工期需掺拌3%~5%白灰降低含水量。根据膨胀土自由膨胀率的大小，选用工作质量适宜的碾压机具，碾压时应保持最佳含水量；压实土层松铺厚度不得大于30cm；土块应击碎至粒径5cm以下。在路堤与路堑交界地段，应采用台阶方式搭接，其长度不应小于2m，并碾压密实。
特别在雨季施工时，根据天气情况做好施工计划，遇雨及时将路基进行整平碾压，并做好排水措施，避免路基受雨水淋湿或浸泡。一般路基施工都有便道，在雨季来临前尽量将路基填出便道以上，避免路基积水。
3.2膨胀土地区路堑开挖
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，并立即浆砌护坡封闭。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。
3.3路基填筑
虽然膨胀土路堤施工可能出现很多问题，鉴于非膨胀土运距太远，通过经济和技术比较，下路堤采用弱膨胀土填芯，非膨胀土或改良后的膨胀土做边坡包边。上路堤至上路床部分采用灰土处理，使弱膨胀土经掺灰后改良为非膨胀土。
3.3.1边坡包边
下路堤路堤边坡采用垂直厚度为60厘米，6%石灰土包边，路面结构层以下高度采用非膨胀土或弱膨胀土包边处理，包边垂直厚度为50厘米。压实度按照规范对各层的具体要求办理。包边土要与石灰处治土或弱膨胀土下路堤填料同层碾压，培路肩要求采用非膨胀土或低剂量石灰处理的膨胀土。边坡包边用的膨胀土一般在土场按比例进行掺灰处理，经运输车运至现场进行培槽，然后填筑弱膨胀土。
3.3.2路基填芯
如果做为填芯用的弱膨胀土含水量较大时，需翻拌、晾晒降低至最佳含水量，弱膨胀土施工还应注意以下几点：
3.3.2.1自由膨胀率越大的土应采用的压实机具越重。土块击碎在5cm以下，可使土块中水分易于蒸发，减少土块本身的膨胀率，有利于提高压实效率。
3.3.2.2雨季施工或因故中断施工时，必须将施工层表面及时修理平整并压实。保证压实均匀，同时注意压实顺序，并经常检查土的含水量。
3.3.2.3若路基填筑分几个作业段施工，如两段交接处不在同一时间填筑时，则先填地段应按1：1坡度分层留台阶。若两个地段同时填筑，则应分层相互交叠衔接，其搭接长度不得小于2米。
3.3.3掺灰处理
上路堤、下路床、上路床根据试验确定分别掺4%，5%，6%的石灰进行处理。石灰的有效钙、镁含量在70%以上，三级以上灰的标准，在石灰进场时应严格控制，根据取样试验时结果确定石灰是否合格。
3.3.3.1掺灰数量计算
填土厚度为h，每袋石灰的重量为m，掺灰数量为q，土的密度为d。
则每100平方米的掺灰数量为： （袋）。
3.3.3.2铺灰
将路基土摊平后，画上方格，根据每个方格的铺灰袋数将白灰摊至路基表面，注意填筑均匀，无积灰、无漏铺处。
3.3.3.3拌和
上路堤才用五铧犁、旋耕机进行拌和，下路床、上路床用路拌机进行拌和。应注意拌和深度，重叠宽度、遍数，使其拌和均匀，含水量接近最佳含水量。
4膨胀土路基的施工工艺
4.1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。
4.2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。
4.3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。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。
5结束语
膨胀土作为路基填料有很多病害，但在膨胀土地区施工时，无非膨胀土的情况下，应进行经济和技术的比较，选择较佳的技术方案。我部承担该路基施工，能够完成符合质量要求的精品工程，证明膨胀土做为路基填料可行，但要严格进行施工过程控制，严格监理，严格验收。
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