膨脹土填芯路基施工技術探究

王芳　韓海霞

【摘 要】目前，在我國大多地區都有膨脹土的存在，膨脹土具有脹縮性、超固結性和多裂隙性，如果在施工過程中質量把關不嚴，會影響路基的穩定性因此，在公路建設的具體工程實施中，膨脹土改良技術和膨脹土改良路基施工技術顯得尤為重要。本文主要是采用包邊法和護層法對膨脹土的改良工藝和工藝參數研究，并提高了廠拌法、集中路拌法的效率和質量，對膨脹土路基填筑施工工藝進行了研究，指導改良膨脹土路基的施工。

【關鍵詞】膨脹土；改良膨脹土；路基；施工技術

0.引言

膨脹土一般是指粘粒成分主要由親水性礦物組成，并且具有明顯的吸水膨脹和失水收縮的脹縮特性的特殊性粘土。我國的膨脹土分部廣、類型多、性質復雜。這給我國的各類工程，特別是公路工程帶來嚴重的危害[1]。膨脹土對公路路基造成影響的原因主要有以下幾個方面：一是膨脹土自身的親水性和干縮濕漲特性，導致其反復變形，強度下降；二是外部的自然條件，主要是水和氣候的影響，使其變形風化碎裂。三是機動車作用下膨脹土軟化后造成的變形不均勻下沉。四是施工設計、施工工藝控制不嚴。這些問題對公路工程造成了很大危害[2]。

因此，對膨脹土地區高等級公路施工工藝和處理方法進行研究，對治理膨脹土病害，提高高等級公路路基的工程質量，十分重要的研究價值和實踐意義。

1.改良膨脹土

1.1判別膨脹土

膨脹土根據其膨脹率大致可分為弱、中、強三級，可以依據實驗測定，具體指標和分類如下：弱膨脹土，液限40%～50%、塑性指數15～28，標準吸濕含水率2.5%～4.8；中膨脹土，液限50%～70%、塑性指數28～40，標準吸濕含水率4.8%～6.8%；強膨脹土，液限大于70%、塑性指數大于40，標準吸濕含水率6.8%。

1.2改良膨脹土的方法

1.2.1石灰改良膨脹土

用石灰改良膨脹土，是從根本上改變膨脹土的膨脹性、高塑性、高液限、和親水性的特性，使之達到一般粘性土的指標之后再用于路基填筑[3]。

使用石灰改良膨脹土的應注意以下幾點：一是石灰等無機結合料的用用量：標準，要經過實驗計算；二是注意施工控制和質量檢測，按照相應的評價體系實時改進施工方法和工藝。應用此技術有以下特點：一降低了膨脹土的膨脹特性；二提高了膨脹土的強度，使之有高剛性和高穩定性；三提高膨脹土的砂化性，有利于施工粉碎，提高了粉碎質量。同時使用這種方法也會有一定的缺點比如直接的施工成本相對較高，摻灰很難攪拌均勻，相關的施工控制標準、指標和方法、質量檢測與評價體系不夠成熟。

1.2.2包邊法改良膨脹土

包邊法就是路基兩側的包邊、以及膨脹土土芯的上、下封層處理。實際就是把沒處理的膨脹土芯引外部環境進行隔離。減少了環境濕度變化、地下水位、大氣降水對膨脹土芯的影響，從而保證路基的穩定性[4]。一般使用土工合成材料加筋邊坡或者固化劑改良土加固邊坡，這樣降低了膨脹土含水量變化后的張縮變形，從而提高了路基的穩定性。使用該技術應注意以下幾點：一對膨脹土包邊結構的穩定性、可靠性的評價；二據包邊土周圍環境濕度變化影響厚度等，確定包邊粘土的厚度，以及上、下封層材料和尺寸；三膨脹土直接填筑包邊的施工工藝的配合組織。應用包邊法改良膨脹土有以下特點：一降低直接工程費用，因為膨脹土土芯直接利用膨脹土填筑，環保生態效益好；二免了摻灰攪拌均勻的施工難點；三膨脹土包邊結構性良好。使用包邊法也有一些缺點：如果填筑的土過濕，或者塑性較高，會造成晾曬周期長、土塊粉碎困難等問題，同是在施工過程中，大氣降水等對施工及施工周期的負面影響顯著。

1.2.3互層法處理膨脹土

互層法就是利用膨脹土與砂性土互層，這樣可以有效減少膨脹土脹縮特性對路基整體結構層的影響，同時砂層的排水作用可以提高膨脹土填筑時的控制含水量，加快路基中水的排出。膨脹土混砂后的脹縮特性，將顯著降低，排水滲透性能將明顯提高。

1.3改良膨脹土的基本原理

石灰改良膨脹土主要通過料摻入改變膨脹土的性質；包邊法改良膨脹土，主要是采用膨脹土填筑體與潮濕交替環境的有效隔離：互層法則是改性與包邊的技術組合，具有多重功能。

用石灰改良膨脹土要考慮膨脹土生成條件和組成成分的不同，事先對土源性質調查，即應考慮對石灰改良膨脹土的改性效果與路用性能的試驗分析。以確定石灰改良膨脹是否可行，以及所用石灰劑量。

對于過濕性、高液限膨脹土的改良，應綜合考慮路基強度和穩定性。

包邊技術，應首先與石灰改良技術在成本、施工難度等方面進行對比分析，在確有明顯優勢的條件下，還應該分考慮封包膨脹土與環境的影響，如膨脹土塑性很強施工粉碎困難等問題。還應對所選用的膨脹土基本性質進行事先分析。

上、下封層的處理技術，注意材料的選擇、尺寸的確定、一級結構類型。當前下封層一般采用透水性材料，砂礫墊層厚度應不小于50cm。上墊層一般采用工程特性良好連土填筑為主，或采用石灰改良土填筑，或土工合成材料，上封層厚度一般150cm。結構形式，采用50cm砂礫層，上面覆100cm石灰改良穩定土，這起到隔離反射裂縫、上封層、以及強度過渡等多重作用。

2.膨脹土填芯路基施工方法

2.1改良膨脹土施工拌和法

改良土的施工方法一般采用以下三種：一就地拌合法。使用這種方法要求是要改良的膨脹土鋪在下承層上，在其之上攤鋪摻入料，然后用路拌機進行拌合，最后進行整平和壓實；二移動式拌合機沿路拌合法，這種方法適用于大的工程；三中心站式拌合法或稱集中拌和法，即集中在某一場地，用固定式拌合機拌合石灰土混合料，用自卸卡車將拌成的混合料運送到鋪筑工地，然后進行攤鋪和壓實。

2.2改良膨脹土施工工藝及流程

改性土施工工藝流程為：填筑材料及地基試驗、檢驗現場生產性試驗、基底處理、土場取土、布土、初平、路拌、精平、碾壓、檢測。

2.3改良膨脹土施工質量控制

填筑路基用的弱膨脹土含水率須接近其最佳含水率，偏差在1%～2%內，膨脹土料最大粒徑不能大于5cm。改良土水泥摻量由試驗確定，并保證水泥與土料混合均勻。改性后的改性土強度必須滿足規范規定的路基填料最小強度要求[3]。

2.4效益分析

改良包邊膨脹土路基填筑施工技術，可以有效利用原土場里的填筑土料，減少從別處借土方及土場征用面積，能節省投資、保證工程進度； 改性摻料的石灰水泥來源豐富，成本低廉，經濟效益明顯。

3.結論

本文以膨脹土為研究對象，對膨脹土膨脹機理、膨脹土改良現狀研究的基礎上通過膨脹土及包邊土改良試驗，得出了以下結論：一包邊法將未加處理的膨脹性土芯與外部環境一定程度隔離和平衡，降低環境濕度變化、大氣降水、地下水位變化對膨脹土芯的影響，從而保證路基整體的穩定性。二改良包邊膨脹土路基填筑施工技術在高速公路上的具體應用得到實踐，根據當地土壤的特征以及實驗，確定路床的上封層為150cm，采用水泥劑量4%“水泥改性膨脹土”填筑，下封層為50cm，采用水泥劑量3%“水泥改性膨脹土”填筑，包邊區域采用水泥劑量5%。三有效利用原土場里的填筑土料，減少從別處借土方及土場征用面積，能節省投資、保證工程進度； 改性摻料的石灰水泥來源豐富，成本低廉，經濟效益明顯。 [科]

【參考文獻】

[1]段星吳.淺談膨脹土填心路基施工技術，2011.

[2]胡拔香.隨岳高速公路膨脹土路基施工技術研究，2011.

[3]張樹軍.改良膨脹土填筑路基的施工工藝及質量控制技術研究，2006.

[4]周樂鈞，周軍林.淺談膨脹土路基填筑灰土包邊實施方案，2010.