埃塞俄比亞膨脹土判別及處理方法在AK97公路項目的應用

摘要： 膨脹土對工程施工領域特別是路基及基礎破壞力巨大，膨脹土的判別與分類及相應處理方法一直以來國內(nèi)外學術界在不斷深入的研究。本文以埃塞俄比亞技術規(guī)范為依據(jù)，通過工程實踐等例證分析其對非洲膨脹土的判別與分類及相應處理方法，以增進中外技術交流。希望通過本文使該膨脹土判定及分類方法在相關工程領域得到借鑒。

關鍵詞： 膨脹土 判定分類 方法 處理 埃塞俄比亞

1、引言

脹縮土是富含親水性礦物，具有明顯的吸水膨脹和失水收縮的高塑性黏質(zhì)土。其不僅在我國分布很廣，而且在非洲大部分國家也廣泛分布。膨脹土是公路工程路基施工中非常常見的特殊地質(zhì)。特別是非洲，如在埃塞俄比亞、蘇丹等東非及非洲其它大部分地區(qū)分布很廣泛的非洲膨脹土（俗稱黑棉土），其中以在埃塞俄比亞AK97公路工程為例，有近十幾萬立方米的膨脹土需要進行技術措施處理。在膨脹土地區(qū)進行工程建設，首先必須正確識別膨脹土并確認膨脹等級，然后才能在工程施工中做到有的放矢，采取切實有效的方法進行處理。以往的工程建設經(jīng)驗已經(jīng)證明：膨脹土并不可怕，可怕的是對膨脹土判斷失誤，沒有進行正確的處理而導致工程病害的發(fā)生。

2、工程簡介

埃塞AK97公路項目位于埃塞俄比亞西北部，起點為Assosa市，終點至Kurmuk鎮(zhèn)，全長96.67km，是該國與蘇丹進行進出口貿(mào)易的重要通道。公路行車道城鎮(zhèn)段寬度為14m，鄉(xiāng)村段為7m，兩側(cè)路肩寬1.5米。該工程沿線有30公里以上區(qū)域為膨脹土路基，路基膨脹土換填12萬立方米，膨脹土開挖棄料20余萬立方米。

3、埃塞規(guī)范對膨脹土判定及處理方法介紹

3.1 概要

膨脹土隨含水量的變化，顯現(xiàn)出體積巨大的變化（收縮和膨脹）。膨脹土的礦物成分主要是蒙脫石，為一種高塑性粘土，一般承載力較高，具有吸水膨脹、失水收縮和反復脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定。例如黑棉土和紅淤粘土等相應的大面積的膨脹土是隱藏著的。在埃塞俄比亞這些土一直是公路施工的難點和共性問題。

3.2鑒別

膨脹土的鑒別和分類調(diào)查依據(jù)它的膨脹性和以下手段；

常規(guī)調(diào)查，其范疇是通過工程的勘查階段來完成。

補充調(diào)查，其范疇是在懷疑是膨脹土時，包括在專門的實驗室增加指示性的試驗。

深入研究，其范疇是當補充調(diào)查發(fā)現(xiàn)膨脹土時，進行深入研究包括特定試驗室試驗，并且采取的措施對經(jīng)濟有很大的影響。

常規(guī)調(diào)查，是通過對正常中線的土的調(diào)查和觀測完成必要的分析，包括原始地質(zhì)地貌的估測，野外勘查，常規(guī)的界限含水率和顆粒分析等指示性試驗。

試驗和膨脹性計算可得出結(jié)論，該兩種借方材料的膨脹等級為中等。按照規(guī)范要求，不屬于高膨脹土是可以用于普通路堤填筑施工的。正如人們所知，表面裂縫的原因正是材料含有粘性土成分大，在施工碾壓完成后，由于水分散失，引起收縮而導致的裂縫。為避免裂縫的現(xiàn)象出現(xiàn)，應在材料過分失水前，快速的進行下一層材料的攤鋪。該實例確認這兩種材料不屬于高膨脹土，屬于可以用于路堤填筑的材料，因此避免了材料因表面裂縫嚴重而誤判為強膨脹土，免于此材料作為不合格材料移除，只需表面翻松重新進行路拌法施工。因該材料在施工后裂縫嚴重，應盡量選用有顆粒的材料并且是膨脹性小的材料用于路堤土方施工，以避免嚴重裂縫給施工造成影響。

除此兩個借土場的試驗實例外，利用同等試驗和鑒別方法，項目如果在對不同部位的材料做補充調(diào)查時發(fā)現(xiàn)疑似膨脹土，即對路床材料，路塹開挖料，路基頂層材料等做針對性的試驗和膨脹土鑒別，實踐證明此方法對現(xiàn)場的正確處理指示性強，很好的加快了工程施工對膨脹土的鑒別和處理效率，以此也有效的避免和降低了因膨脹土對工程造成的破壞。

4.4膨脹性路段的一般處理方法

道路設計和施工通常有以下四種方式來減輕或克服膨脹土帶來的問題。

采取改變線路來避免膨脹土

挖除膨脹土并且用合適材料進行換填處理。

改良處理膨脹土，例如用石灰。

在膨脹土段將含水量的變化和膨脹潛勢降至最小。

由于埃塞俄比亞膨脹土的問題太普遍并且范圍大在加之改良處理的成本更高且材料稀缺。通過AK97公路的施工實踐，可以得知在埃塞最常用的膨脹土處理方式就是第二種方法，進行膨脹土挖除并且用合適的材料進行換填處理。

詳細的處理辦法是；換填的范疇按照換填位置分包括，全路床換填、路肩至開口線部位換填、路基頂部換填和結(jié)構(gòu)物基礎不合格材料置換。按照換填材料分有，石方換填、capping料換填和普通借方材料換填。如為路床（roadbed）為不合格材料，小于2米的路基回填，需進行全路床回填。大于2米的回填只需進行路肩至開口線范圍換填。

在路塹開挖段，如果開挖材料不合格，應該做棄方處理。開挖至路基頂層后， 如材料為膨脹土，應進行路基材料換填，換填深度60cm.如果是淤泥質(zhì)材料并伴有地下水活動應采取拋石置換，置換深度至少1米，拋石頂部20cm可填筑顆粒材料找平。

4.5該膨脹性等級確定方法的優(yōu)點

材料是否具有膨脹性，其鑒別和判定標準很多。 通過該方法在工程中的應用，總結(jié)有兩個優(yōu)點。一是該方法數(shù)理性強，可以很直觀的用數(shù)字完成膨脹級別的判定。第二，試驗檢測簡便，膨脹土判定較方便且容易。通過該方法的應用，可以更加準確的對膨脹土進行定性，不僅通過換填處理有效地避免工程因膨脹土而產(chǎn)生病害，而且能在施工過程中，對施工材料質(zhì)量有準備的判別，從而增加施工效率，避免返工的出現(xiàn)。

5結(jié)束語

通過本文簡要對埃塞俄比亞公路工程中對膨脹土的判別和處理方法在項目中應用的介紹，可以更清晰的了解在該國實施公路工程中對膨脹土的認識和主要處理方法。希望通過本文，對膨脹土的鑒別和判定研究有益，在實踐中對類似工程順利實施特別是膨脹土路段的鑒別及處理有借鑒作用。