公路路基路面設計中膨脹土處理方法

羅 釗

（華藍設計（集團）有限公司，廣西南寧 530015）

1 膨脹土性質分析

在不同情況下膨脹土的強度存在差異，一般情況下具有較強的抗剪切性，在膨脹土失穩的情況下，抗剪切能力會快速下降，導致強度降低。膨脹土由吸水性礦物質組成，膨脹土具有吸水膨脹的特性，其強度較弱，在失水收縮時強度會增加。由于膨脹土吸水膨脹和失水收縮引起的強度變化，會破壞公路路基結構，因此，研究膨脹土的特性，可解決膨脹收縮引起公路路基變形破壞問題，不斷通過試驗、建立模型等方法，解決膨脹土導致的公路路基路面質量問題。

2 膨脹土判斷方法

在膨脹土地區進行公路施工，必須辨別土質結構特性，準確判斷膨脹土的膨脹趨勢、工程性質，可在具體工程設計和施工中選擇合適的方式處理。膨脹土的判斷方法為直接從外觀觀察、膨脹量情況進行判斷，也可通過對膨脹土各項指標的綜合分析進行判定。

（1）直接判斷法。

可通過對膨脹土膨脹量、礦物質組成成分、含量進行判斷，采樣后研究樣品中膨脹土的膨脹量情況、不同的礦物組合含量。膨脹土的外形具有明顯的特征，其由親水性礦物質組成，具有吸水膨脹、失水收縮等特征，可直接通過外形觀察進行判斷，膨脹土的外觀表面應光滑，且具有一些縫隙。

（2）間接判斷法。

無法直接使用觀察法進行判定時，可通過膨脹土各指標的測定進行判斷，包括膨脹土膨脹率、膨脹力、標準稀釋含水量、自由膨脹化、比表面積等，對以上指標進行測試，可準確判斷是否為膨脹土。

3 膨脹土對公路路基路面施工的危害

由于膨脹土具有遇水膨脹、失水收縮的變形特質，邊坡浸水強度衰減性會影響膨脹土地區公路工程建筑施工，工作人員須加強對巖土工程中膨脹土微觀結構特征、工程性質的研究力度，分析膨脹土產生的危害及原因，并采取針對性的解決措施。

由于膨脹土吸水、失水的特性，會使公路產生不同限度的形變，引起路基變形、開裂等問題。膨脹土的阻攔作用會阻礙公路施工進度，造成資源浪費，導致地面裂縫等質量病害問題，影響交通行駛安全。膨脹土大部分在平原和盆地地區，在這些地區進行公路路基施工時，會影響公路施工質量，外界溫度發生變化時，膨脹土會產生裂紋，破壞已建造的地基結構，損壞公路路面。

4 公路路基路面設計中對膨脹土的處理

4.1 改用石灰、水泥改良膨脹土

利用石灰改性膨脹土，通過向膨脹土中加入石灰的方式，改良土壤的性質，使其滿足公路路基施工的要求。石灰的加入可改變膨脹土膨脹性質，如強度穩定性、施工壓實性等，但該方式對設備、技術要求較高，該設備成本較高，不利于在全國地區推廣。可采用水泥或其他固化材料與膨脹土進行物化反應，改變膨脹土性質，以達到降低膨脹土膨脹趨勢、增強其強度和穩定性的效果。水泥固化時，可利用硅酸鹽、鋁的水化物、顆粒之間的膠結作用，使其脫水，并產生新礦物結晶，降低膨脹土液限，提高膨脹土塑限、抗剪切性能。

4.2 土工格柵加筋法

土工格柵具有較好的抗拉性能，土工格柵相互咬合，可吸收膨脹土因失水收縮引起的收縮形變，避免對公路路基的破壞，可降低公路地面出現裂紋的概率，避免水分進入開裂處，影響整體結構的穩定性。利用土工格柵加筋的方式可解決部分膨脹土吸水膨脹后硬度降低、易松散的問題，同時可提高公路路面的抗剪切性能，避免路基路面因強度的變化，出現質量問題。

4.3 優化公路路表排水系統

公路長期在惡劣環境下運行，在日曬雨淋的作用下，膨脹土會在吸水膨脹后，破壞路面路基。工作人員須做好公路的排水工作，可在公路表面設置排水系統，如在路堤邊坡上設置排水溝，避免雨水滲透到公路路基內部，可確保公路路面路基完整性，雨水地及時排出可提升車輛行駛的安全性，避免發生交通事故。除了設置排水溝等排水系統外，可利用土工布包封膨脹土路基，避免膨脹土與外界大氣接觸，增大濕度，減少膨脹土內的濕度轉移，使膨脹土濕度達到平衡，避免因含水量的變化，導致脹縮變形。

4.4 換填土

換填土方法處理膨脹土是較為直接的方式，利用滲透性較好的土壤全部替換膨脹土，可解決膨脹土吸水膨脹和失水收縮引起的形變問題，確保路基不被破壞。在實際應用時，無法完全去除膨脹土，可采用滲透性較好的土壤代替膨脹土表面層，也可起到緩解路面產生形變。

在換填施工時須嚴格按照相關標準選擇換填土，并根據技術要求進行換填操作，可通過加入其他土質，提升路基的承載能力。施工人員應結合不同地區、不同工程的實際情況，進行實際施工，可以就地取材，將碎石、泥沙等混入換填土中，是一種經濟實用的膨脹土處理方式。

5 項目概述

某公路工程路基寬16 m，設計速度為70 km/h，公路橋梁設計載荷為公路1級。在某段內出現多處膨脹土地段，該地段施工時開挖量較大，且含水量較高，通過含水率測試、承載比檢測，發現該地段并未達到路基填筑的標準。為了避免資源浪費，降低成本，須對該部分膨脹土進行有效處理，確保公路路基路面設計的可靠性、穩定性。針對路基含水量較高的問題，可通過使用摻入白灰的方式進行解決，石灰可與膨脹土中的礦物質反應，生成硅酸鈣、硅酸鋁等沉淀，使土壤中的水分子變成結晶水，進入結晶結構中，提高地基的水穩定性。利用硅酸化合物水穩定性強的特點，可增強土體結構強度，提升公路路基結構的穩定性。該工程路段的膨脹土分布較廣、土方量較大，采用石灰改性的方式可節省運輸費用，且可避免出現二次浪費的情況，石灰可就地取材，避免材料二次購入，可減少對周圍環境的破壞，具有較好的社會效益、生態效益、經濟效益。

6 項目施工工藝

（1）測量放樣。

測量放樣時，可采用全站儀確定路基中線和邊線，每隔30 m設置一個定位樁，并使用石灰標識坡腳線，在每個坡腳線外標記包邊邊線，寬約2 m，再使用鋼卷尺核定檢查路床的寬度。

（2）取土。

就地取土時應先去除不合格土層、土壤中的雜草、樹根等雜物，根據預設的寬度范圍利用挖土機取土，并對獲取的土壤進行晾曬，減少土壤中水分后再運輸。不可將土質變化較大的土進行混合取土處理，應采取分層、分段取土，避免土質混合后出現反應。在完成取土后利用自卸汽車運輸到施工現場，根據松鋪厚度，合理選擇單位面積卸土量。

（3）攤鋪和晾曬。

根據設定的松鋪厚度均勻攤鋪、晾曬土壤，在此過程中，應控制攤鋪厚度均勻，對含水量較大的需要經過晾曬處理后攤鋪，要求土壤含水率不可超過4%。在土壤含水率達標后使用推土機推平，該過程中須確保土層的均勻性。

（4）石灰消解。

利用石灰對膨脹土進行改性處理，工作人員需要確保選擇的石灰的質量，在質量檢驗合格后，方可在統一的地點進行消解處理，該位置應在下風口、背風口，避免大風將石灰吹散，可防止石灰污染周邊環境，施工人員應注意石灰消解處理的位置須遠離居民建筑和農田。在處理時可利用水車、高壓水泵塊灰澆水處理，根據實際天氣狀況、消解放熱的情況合理控制用水量。為了避免石灰中含水過大，影響膨脹土改性處理，要求在使用石灰前7 d進行消解處理。對石灰過篩后，將其堆積放在指定位置。

（5）灰土整型。

在石灰消解處理后，對于部分含水量適中的石灰土可率先使用推土機進行穩壓，使其形成密實的表面，避免石灰土在長時間放置后，出現起皮的現象。對于穩壓后的石灰土，可使用在公路路基中樁和邊樁的施工中，再使用前需要對其高程進行控制。在局部較低的位置應進行石灰土找平，采用人工拉線的方式檢驗，再使用平地機整平。在整平結束后，合理選擇高程點，計算松鋪系數，恢復路基中心線，確定公路路基的邊線后，可利用石灰線進行放線處理。

（6）碾壓處理。

碾壓處理前應先檢測石灰的劑量，確保其符合公路路基膨脹土施工要求后，再進行碾壓施工。在刮平整形后，應采用靜碾壓機碾壓2次，每次碾壓速度控制在1.5 km/h，之后可適當提速，應保證壓實密度滿足該公路路基路面施工設計要求。在碾壓處理過程中，應始終保持路基路面的濕潤度，在公路表面缺水的情況下，應進行少量多次、均勻的灑水養護，可采用先弱振后強振的方式施工，再進行靜壓處理，保證公路的密實度。

（7）檢驗和技術交底工作。

在完成上述步驟后，應仔細檢查公路路基的壓實度、高程和寬度等指標，如利用灌砂法檢測壓實度，在通過檢測合格后，方可進入下一道工序中，對于不合格的施工需要采取補壓操作，滿足后續工程施工需要。完成工程檢驗后，必須開展相應的技術交底工作，施工人員應明確施工工藝流程及質量保障的措施，推動公路工程施工的順利進行。

7 結語

綜上所述，本文對公路路基路面膨脹土的處理進行了簡要分析，提供了處理膨脹土的方法。在具體處理時，應根據實際情況，并結合氣候、高度等，合理選擇施工技術。為了緩解膨脹土特殊性質給公路路基路面設計施工帶來的破壞，須結合具體工程項目，使用科學的施工工藝、技術方法，確保膨脹土路基得到有效處理，保障公路路基路面設計的科學合理性、施工質量。