高速公路膨脹土路基施工技術的應用分析

劉志彬

摘要：隨著高速公路建設的迅速發展，如何處理好膨脹土路基施工成為一個難題。本文筆者結合自身的工作實踐經驗，從膨脹土構成以及性質、膨脹土路基處理、膨脹土的施工處理以及高速公路膨脹路基施工等方面對高速公路膨脹土路基施工技術的應用進行了分析，希望對相關從業人員具有借鑒意義。

關鍵詞：高速公路 膨脹土 路基施工 技術

我國高速公路建設中經常會遇見膨脹土。必須采用科學正確的方法對膨脹土改性，讓膨脹土路基能夠滿足使用要求。

1 膨脹土構成以及性質

1.1 膨脹土構成。膨脹土主要由蒙脫石礦物成分組成，強親水性礦物質是膨脹土的粘粒成分。硅氧四面體片以及氫氧化鋁八面體片對土體物理性質起著重要的作用。膨脹土主要由夾著一個八面體片的兩個四面體片重復堆積組成，從而形成三層型。根據層間水化離子的吸附水性，結構單位填充會造成晶格活動較大，從而讓整個土體的壓縮性和膨脹性變大。

1.2 膨脹土的工程性質。膨脹土和其他粘性土有很大的區別，具有強烈的吸水膨脹、失水收縮、易裂縫、易固結以及強度容易衰減等特性。在高速公路建設中必須處理好改性，避免對高速公路建設造成巨大損害。不同情況下的壓力膨脹率和自由膨脹率可以反映土的具體膨脹性能。膨脹土的含水量和膨脹率大小成反比關系，膨脹率越高，土的含水量就越低。因此，自由膨脹率是反映膨脹土工程地質分類最主要的因素。交通部門根據相關法律規定：Fs≥90%的為膨脹土；Fs在65%～90%之間的是中性膨脹土；Fs在45%～65%之間的是弱性膨脹土。土體當中含水量是施工性能改性的重要條件。

1.3 膨脹土的危害。膨脹土一直是巖層工程界的重要問題。因為失水收縮，遇水膨脹的變形以及邊坡滲水強度下降等特性，讓膨脹土地區建筑、工業、水利、道路、橋梁等工程建設都遭到了不同程度的破壞。隨著科學技術的發展，我國工程界對膨脹土的結構特征以及相關工程性質進行了研究，并取得了相關的成果，對膨脹土危害原因進行了科學的分析，并且提出了很多可行性的處理方案。

2 膨脹土路基處理

2.1 換土。換土是膨脹土最常用的方法，主要是挖出膨脹土以及換填膨脹土或者砂礫土，在換土的時候必須根據相關建設要求以及實際環境氣候特點換土的深度。臨界深度是一定深度的膨脹土不受其他氣候的影響，此時的含水量成為臨界含水量。根據各地氣候差異，膨脹土的臨界含水量和臨界深度不一樣，因此，換土深度必須根據土的含水量而定。強膨脹土一般是2m，中性，弱性膨脹土一般是1m～1.5m之間。

2.2 濕度控制。保持膨脹土含水量穩定以及預濕是膨脹土濕度控制的主要方法，為了避免膨脹土脹縮變形，應該減少路基含水量大氣影響。在施工中利用粘土或者土工布將路基包封好，隔絕大氣和膨脹土的直接接觸，從而減少膨脹土的內部濕度。

2.3 改性處理。高速公路建設中，一般利用膨脹土的物理化學特性和石灰、水泥以及其他固化材料進行化學固化，增加膨脹土強度、水穩性。石灰固化作用擁有良好的次生碳酸鈣膠結性、鹽基交換和石灰作用之后能夠生成鋁酸鈣、硅酸鈣等新型的礦物；水泥的固化作用是膠結物能夠新生礦物和脫水結晶，降低膨脹土液限，增強膨脹土抗剪強度和塑限；NCS固化材料能增強吸水作用，生成相應的微型加筋結構，提高膨脹土的強度。

3 膨脹土的施工處理

在高速公路修筑中，必須在施工現場或者取土場獲得相應的土樣，根據土樣做相應的膨脹性土工試驗。按照試驗結果結合實際的施工工藝采取合適的改性措施，再通過觀察以及試驗確定出膨脹土類型。擊實6%的灰土，然后液塑限，進行自由膨脹率以及CBR值試驗。在高速公路建設中，膨脹土以及CBR小于3的弱性膨脹土必須摻對應的石灰進行分層改性，確保摻灰后的混合土完全符合高速公路建筑施工要求。具體流程如下：①準備相應的下載面。首先將下載面表面的雜物以及浮土清理干凈，用3Y18/21壓路機橫向、縱向、全面地碾壓3遍～4遍，確保它的平整度、寬度、壓實度、標高等符合相應的標準規范。根據相應的配合比設計，準備好相應的土和石灰。②施工放樣。在高速公路建設前，恢復相應的中線，在對應的下承面設置對應的高程指示樁。每隔20m的直線地段設置一個樁，做好標記，根據相關規定知識壓實后需要達到的高度和填筑層邊緣位置。③運輸以及攤鋪。通過自卸汽車將需要的各種原料分層送到指定的地方。由人工協助推土機將土弄均勻，再用YZC12壓路機碾壓1遍～2遍，保證土層表面平整，最后通過人工協助裝載機，將準備好的石灰均勻的攤鋪在平整的表層上面。④后續管制。在混合均勻之后，用規定的平地機弄平，及時進行適當的碾壓。碾壓時根據碾壓標準，按照試驗最佳結果進行碾壓，保證相鄰的兩條填筑路基在填縫時的緊密性，從而讓壓實度達到相應的標準規范。在碾壓完成之后立即采用覆蓋草袋灑水的方法進行養生。同時，養生期間必須封閉相應的交通路段，養生周期不能少于7d。

4 高速公路膨脹路基施工

通常情況下，高速公路路基清表之后根據相關施工規范碾壓緊實之后，再根據要求填壓相應的弱性膨脹土；對于池塘或者河渠地段，一般是在清淤之后填砂礫石到原地面；對于低凹的地段清表之后檢測地基承載力以及含水量。當含水量太大，地基承載力小于100kPa，填筑砂石就會上升到平常水位之上，鋪設防滲透復合土工布在砂礫石的表層，從而有效避免地下水上升對地基質量造成影響。

高速公路膨脹土路基施工特點：①高速公路膨脹土分層攤鋪和粉碎。在高速公路建設中，膨脹土施工必須避免雨季作業和現場施工的排水功能。根據相關實驗結果選擇對應的攤鋪和粉碎設備。依據現場實驗，松鋪厚度一般控制在30cm以內，壓實厚度小于25cm。在上土之前控制好松鋪厚度，在已經碾壓好的土層表面撒相應的石灰方格網。對于91區時直接攤平、碾壓和密實；94區時必須運用推土機將其推平，在平地機精平的涂層之上畫上相應的灰線方格，對比6%灰土配比，統計好每平方米對應的石灰用量，再讓人工攤鋪均勻，對于含水量很大，不能拌合的，必須先用鏵犁晾曬。②高速公路土層的粒徑控制。根據施工要求，膨脹土施工中，最大的粒徑必須小于5cm，當土的含水量較大時，生石灰不能徹底減小含水量，更不可能徹底消除膨脹，因此，石灰料和土塊不能充分的結合。溫度降低時，水分不會輕易蒸發，經過碾壓形成粘土餅，很大程度地影響了高速公路路基的質量。在高速公路現場施工時，必須利用相應的攤平拌合機械交叉使用，讓土顆粒在3cm以下。讓土中的水分和土充分結合，從而從根本上減少土本身的膨脹性，提高壓實的效率。③增強壓實度。膨脹土路基必須采用35t～50t輪胎壓路機或者重型振動式壓路機，讓行駛速度在4km/h以下，碾壓的時候直線段從兩邊向中央行駛，小半徑曲線由內向外進行。重疊0.4m～0.5m橫向接頭振動壓路機，三輪壓路機重疊后輪的一半，保持相鄰區段互相重疊，從而保證沒有漏壓和死角。對于路塹和路堤的分界，橋臺必須碾壓緊密平實。對于路堤可以采取加寬50cm保障路基成型之后整平。④路堤養生。高速公路建設中，除了要保障路堤碾壓、推平，同時還必須控制水量，讓摻灰攪拌之后的含水量保持在最佳的狀態，壓實檢驗達標之后再進行下一步工序。工序期間連續施工，保證每道工序緊密連接，當遇見土層壓實之后不能及時施工的采取養生覆蓋的措施對路基進行保護。及時對路堤的邊坡防護工程施工，做好相應的保濕、防風化保護。

5 結語

綜上所述，在高速公路建設中，膨脹土是影響工程建設質量的特殊土質，對于工程建設具有極大的破壞力。因此，在實際高速公路建設中，我們應該從膨脹土的物理、化學特性以及相關環境土質和特殊地理氣候，通過特殊膨脹土路基處理和施工工藝，改善膨脹土性能，保證施工質量。

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