淺談膨脹土填芯路基施工技術(shù)

侯傳海

（開封市公路管理局，河南 開封 475000）

一、引言

膨脹土是一種在地質(zhì)過程中自然形成的具有顯著脹縮性的多裂隙地質(zhì)體，礦物成分以伊利石與蒙脫石等強親水性礦物為主。膨脹土在我國分布范圍較為廣泛，自然條件下，膨脹土多呈堅硬或硬塑狀態(tài)，裂隙較為發(fā)育且易見光滑面與擦痕，其裂隙隨環(huán)境變化張開與閉合，具有反復(fù)脹縮性。反復(fù)的脹縮易導致土體產(chǎn)生裂縫，嚴重破壞土體整體性，使土體易發(fā)生垮塌、松散等病害，導致路基垮塌、局部隆起與崩解，以及邊坡滑坡、溜塌、邊坡失穩(wěn)等。因此，在膨脹土地區(qū)開展工程活動，必須提出相應(yīng)的膨脹土處治方案，以確保工程質(zhì)量。筆者認為，為提高膨脹土地區(qū)路基的穩(wěn)定性，延長道路壽命，研究膨脹土填芯路基施工技術(shù)是十分必要的。本文結(jié)合試驗路段膨脹土特性，總結(jié)膨脹土路基處治技術(shù)與施工控制措施，并將其應(yīng)用于某膨脹土地區(qū)高速公路試驗段路基填筑施工中，以檢驗處治效果。

二、工程概況

某高速公路主線設(shè)計行車速度為120km/h，路基寬28m，填筑高度為5.4～6.3m，路基邊坡坡度為1：1.5，該高速公路沿線膨脹土分布較為廣泛，且相當一部分是具有高液限、低強度、高塑性的膨脹土，對高速公路路基穩(wěn)定性影響較大，無法直接作為路堤的填筑材料。經(jīng)過反復(fù)研究，施工方?jīng)Q定在該高速公路試驗段（K37+490～K38+490）采用膨脹土填芯路基的結(jié)構(gòu)形式進行膨脹土地區(qū)路基的填筑施工。

三、膨脹土的分類與判別

（一）膨脹土的分類

膨脹土是一種具有較強持水性、親水性以及較高黏聚性與可塑性的黏土，根據(jù)土體自由膨脹率、液限與塑性指標可劃分成強、中、弱三級，膨脹土的判別與分類如表1所示。

表1 膨脹土的分類

（二）現(xiàn)場土樣檢驗

在膨脹土地區(qū)進行路基填筑施工前，應(yīng)對現(xiàn)場土樣進行檢測，確定土體特性。為給后續(xù)處治措施的比選提供參考依據(jù)，本文對該高速公路取土場的五個區(qū)域進行取樣檢驗，試驗結(jié)果如表2所示。

由表2可知，取土場土樣多為高液限膨脹土，且部分區(qū)域土樣為中膨脹土，故應(yīng)采取相應(yīng)的處治措施，以提高路基穩(wěn)定性。

表2 取土場土樣檢測結(jié)果

四、膨脹土填芯路基施工技術(shù)

（一） 膨脹土填芯路基參數(shù)

由于試驗段石灰產(chǎn)量較小，且對環(huán)境污染較大。因此決定采取包邊區(qū)域使用水泥改性膨脹土進行填筑，其中路堤上封層厚25cm，采用4%的水泥劑量進行膨脹土改性；下封層厚25cm，采用3%的水泥劑量進行膨脹土改性；水泥改良土包邊厚度為3.5m，中間采用素膨脹土進行填筑。

（二） 施工工藝

膨脹土路基施工前應(yīng)設(shè)置排水溝、截水溝等排水與防滲設(shè)施。當?shù)孛鏅M坡超過1：5時，應(yīng)在清除雜物與腐殖土后，將原地表開挖出寬度大于2m，高度為0.2m的臺階，并將臺階頂面設(shè)置成內(nèi)傾2～4%的斜坡。原地面清理完畢后，應(yīng)采用壓路機靜壓2～3遍，若碾壓過程中出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象，應(yīng)對局部路段路基采取翻挖晾曬、摻石灰、換填等措施進行處治，驗收合格后方可進行路基的填筑施工。

1、基地處治

2、布土

路堤填筑應(yīng)從地勢較低處開始，自下而上分層進行攤鋪，松鋪厚度通常為20cm左右。在布土作業(yè)中，應(yīng)根據(jù)試驗結(jié)果確定布土層厚，并安排專員指揮卸土，以控制卸土間距，提高攤鋪平整度。攤鋪素膨脹土時，應(yīng)確保土體含水率維持在最佳含水率1～2%以內(nèi)，并使用旋耕機破碎土體2～3遍。

3、初平

路堤填料攤鋪完成后，先使用推土機進行初平，使其表面達到規(guī)定平整度，再使用平地機進行整平，對于包邊寬度不足的局部位置，應(yīng)人工進行修整。

4、路拌

填料層初平完成后，即可開始撒布水泥，進行改良土路拌作業(yè)。布灰前，應(yīng)根據(jù)改良土體壓實厚度、水泥劑量與干容重，計算每平方米改良土所需水泥用量，并使用石灰畫出一定面積的方格。布灰過程中應(yīng)安排專員使用刮板將水泥均勻攤布開，并檢查是否存在過灑或遺漏處。布灰結(jié)束后，使用旋耕機與路拌機進行改良土拌和1～2遍，拌和深度應(yīng)超過下承層5cm，并確保拌和均勻，土塊粒徑小于5cm。

5、精平

改良土拌和均勻后，使用平地機對填料表面進行精平。精平過程中應(yīng)嚴格控制平整度，并形成一定的路拱。對于產(chǎn)生粗集料帶與集料窩的局部位置應(yīng)及時進行翻挖重鋪。封頂層整形時，應(yīng)由兩側(cè)向中心刮平，然后使用壓路機快速靜壓1～2遍，并對路段局部低洼位置進行修補整平。

6、碾壓

碾壓前應(yīng)對包邊部分土樣進行水泥劑量的滴定檢測，確保水泥劑量符合設(shè)計要求，同時嚴格控制全斷面填料的含水率，必要時應(yīng)進行灑水或晾曬處理。碾壓時，先靜壓2遍，再振壓4～8遍，將填料層碾壓至規(guī)定壓實度。碾壓過程中，壓路機應(yīng)由路段兩側(cè)向路中心推進，且壓路機重疊1/2輪寬，將填芯土與包邊土同次同層進行碾壓。

7、質(zhì)量控制

每層填筑施工完成后，其表面應(yīng)平整、無顯著輪跡、無起皺、松軟、起皮等現(xiàn)象。需根據(jù)規(guī)范要求分別對包邊土與包芯土的壓實度、含水率、平整度等進行測試，符合規(guī)范要求后，方可進行后續(xù)填料層的填筑。

對于膨脹土路基25cm上封層與25cm下封層的水泥改性土，施工方法同上。

五、工程實踐

為檢驗膨脹土填芯路基施工技術(shù)，通過預(yù)埋沉降板對該高速公路路基沉降量進行跟蹤觀測，觀測結(jié)果如表3所示。

由表3可知，膨脹土填芯路基在施工過程中的差異沉降量較小，未產(chǎn)生嚴重的不均勻沉陷。膨脹土填芯路基各斷面沉降曲線多呈盆形，即路基中部的沉降量大于路基邊緣，可能是由于地基中部的附加應(yīng)力大于邊緣所導致；施工階段路堤的不均勻變形量較小，路基斷面最大沉降差為10mm，表明膨脹土含水率未發(fā)生大幅變化，膨脹土填芯路基施工技術(shù)有效隔離了水分對膨脹土的影響，從而提高了膨脹土的利用率，降低了施工成本。

表3 膨脹土填填芯路基沉降量

六、結(jié)語

本文總結(jié)了膨脹土填芯路基施工技術(shù)，并將其運用至膨脹土地區(qū)高速公路路基填筑施工中，對膨脹土填芯路基在施工過程中的沉降量變化進行檢測后發(fā)現(xiàn)：通過結(jié)合現(xiàn)場膨脹土性質(zhì)，摻入適量的水泥進行拌和，加強施工過程中土體含水量的控制，所成型的膨脹土包芯路基穩(wěn)定性良好。路堤不均勻形變量較小，顯著降低了外界水分對路基內(nèi)部膨脹土的影響，延長了道路的使用壽命以及降低了道路施工與養(yǎng)護的維修成本。