公路工程膨脹土路基施工技術要點研究

賈亞紅

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西太原 030000）

0 引言

公路工程在施工過程中，經常會遇到多種影響因素，其中就包括土質因素。膨脹土屬于黏土類土質，易脹縮、風化、裂縫等，如果不采取有效措施來妥善處理膨脹土路基，則會對公路工程的整體施工質量造成嚴重影響，降低公路工程的行車安全性。基于此，本文就公路工程膨脹土路基施工技術要點展開探討。

1 石灰改良膨脹土的工程特點

我國很多公路工程在實際施工過程中，經常會遇到膨脹土路基。在實際施工中，施工單位考慮到要降低工程造價、施工用地緊張等，常常會對膨脹土進行改良，并作為公路路基的施工填充材料。現階段，在對膨脹土進行改良的過程中，主要是將適量的磷酸、水泥、石灰等外摻穩定劑摻入膨脹土中，其中石灰改良法成效最為突出[1]。將一定量的石灰加入膨脹土中，可提高膨脹土內部的鈣離子成分，削弱膨脹土的膨縮性，提高膨脹土路基的強度。

石灰與膨脹土之間主要產生以下幾種化學反應：第一，碳酸化反應，在發生化合反應后，石灰內的氫氧化鈣會形成碳酸鈣晶體，水穩定強且堅硬，可對石灰后期的強度起到明顯的提高作用；第二，結晶反應，在石灰土中發生結晶反應后，Ca(OH)2結晶體便會形成一個完整體，有助于石灰土水穩定性的提高；第三，離子交換反應，將石灰土加入膨脹土內后60min會發生離子交換反應，膠體的吸附層的厚度會逐漸變小，同時不同膠狀顆粒會凝聚在一起，致使黏膠粒的親水性下降，有助于膨脹土塑性、膨脹性、強度的提高；第四，灰結反應，將石灰土加入膨脹土內以后，膨脹土呈堿性，硬度變大，內部土體結構發生變化，降低膨脹土的塑性與黏粒的含量，有助于膨脹土結構強度、耐久性的提高[2]。值得注意的是，石灰劑量應適量，若加入過多的石灰劑量，膨脹土的性能會被削弱，所以為獲取最佳的膨脹土石灰改良效果，提高公路路基的整體施工質量，應通過試驗來合理確定石灰摻量。

2 工程概況

某一公路工程，設計速度為60km/h，路基寬度24m，總長度25.6km。根據地質勘查報告可知，該公路施工路線分布大量膨脹土，良好質地的路基填料較缺乏。綜合考慮多方面因素后，最后決定選用石灰改良法來改善膨脹土，將其作為路基的填料。

3 膨脹土路基施工技術

3.1 施工前期準備

3.1.1 準備施工原材料

在膨脹土路基施工中，施工原材料是主要構成內容，為順利進行施工，施工單位需根據施工需要備足施工原材料。施工單位應在取土場不同深度、不同部位進行取樣，然后做物理力學性能試驗，包括液塑限、比重、天然含水率、膨脹率等，之后以獲取的試驗結果為依據來確定膨脹土的等級，對有關的技術指標進行熟悉與掌握；對石灰土進行取樣試驗，對石灰土中鎂、鈣的含量進行重點檢測，并以此為據來對石灰的等級進行評定，石灰的技術指標應至少達到二級，若石灰的各項技術指標不滿足設計要求，不得用于施工中[3]。在施工現場選擇方便運輸、地勢較高的位置存放石灰土，為避免石灰的性能因受潮而發生變化，存放位置應與水源之間保持較大的距離，石灰土應分別按照等級、種類進行堆放[4]；如果需較長時間存放石灰土，應采取有效的覆蓋措施。

3.1.2 施工技術準備

第一，施工單位應組織進行書面形式的施工安全交底、施工質量交底、施工技術交底，幫助施工人員熟悉與掌握施工安全措施、施工質量措施與施工技術要求，確保如期完成施工任務[5]；第二，施工單位應組織施工人員對相關施工技術標準、施工質量規范、施工技術規程、施工圖紙進行熟悉與掌握；第三，根據公路工程的主要特點，對施工人員進行崗前專業技術培訓，制訂相應科學、合理的施工作業計劃；第四，對導線點、水準點進行復測，并需獲得監理工程師的同意與批準[6]；第五，為減少重大事故的發生率，需制訂可行的應急預案與安全措施。

3.2 施工要點

3.2.1 石灰土的加工

在該工程中，根據設計要求，選用熟石灰來改良膨脹土；在背風施工環境下，消解與過篩石灰土，集中堆放殘余物質，并將其運輸至指定位置[7]。

3.2.2 清表與放樣

在遵守施工作業互不影響的基本原則下，對施工區段進行合理劃分，各施工區段宜控制在200m；施工區段劃分結束后，清除干凈基底表層的各種雜物，同時選擇在合適位置處設置臨時排水設施，確保在膨脹土路基施工期間，臨時排水設施可正常使用[8]；使用平地機對基底進行整平與碾壓，對基底的壓實度與平整度進行檢查，通過檢查后開始進行后續其他施工作業。

施工單位應派專業測量技術人員進行測量放樣，沿著道路中心線測放中樁，中樁間距為20m，根據高程來對邊樁進行測量放樣，使用白灰畫出灰格，利用灰格對土方量進行控制。

3.2.3 上土粗平

利用自卸車向施工現場運輸膨脹土，按照0.2m的分層厚度進行推平、攤鋪與初步整平；利用人工法對土層的厚度進行檢查，嚴格控制膨脹土的厚度[9]；選用質量、體積雙控方法，對上土體積進行計算；根據自卸車的裝載量，對自卸車數量進行計算；為避免灰土中存在夾層現象，利用推土機進行粗平。

3.2.4 翻曬與粉碎

石灰土和膨脹土之間在含水率方面存在較大區別，這就需要翻曬膨脹土，減小膨脹土的含水率；利用旋耕機等施工設備來粉碎、晾曬膨脹土，同時需定期檢測膨脹土的含水率，若膨脹土的含水率降低至最佳含水率時，便無須再進行檢測[10]。根據施工現場環境的具體情況，采用相應合理、科學的施工方法，在白天時間段中對膨脹土進行翻曬處理，然后在夜晚可選擇使用壓路機對翻曬的膨脹土進行封閉處理；膨脹土的硬度較大，若砂化土的含水率接近最佳含水率時，拌和施工難以破碎土體，為減小顆粒的粒徑大小，提高粉碎效果，這就需要再摻入適量的粉碎土體；當膨脹土的含水量達到29%時，可獲取最佳的粉碎效果。

3.2.5 鋪灰與拌和

第一，為確保小面積拌和的均勻性，利用路拌機進行就地拌和，路拌法拌和的均勻程度與鋪灰的均勻性之間存在密切聯系。在土體整平處理后，開始施劃3m間距的方格，以含灰率為重要依據，計算不同方格內的石灰量與鋪灰掛線的高度；采用人工法對石灰進行攤鋪，并使用木耙，將石灰鋪設在方格范圍內。

第二，施工人員在鋪灰施工過程中，需身穿防護服，避免發生粉塵污染現象，不得在4級以上大風天氣下進行鋪灰。在鋪設石灰過程中，鎂、鈣含量易損失，故石灰劑量摻入量應比設計要求高出約1%。

第三，土與石灰的厚度可比設計厚度略大，避免發生再次補料現象；根據厚度設計要求，利用平地機進行刮平；拌和深度應深于下承層20mm。

3.2.6 填料平整

第一，灰土拌和結束后，采用平地機進行粗平處理，消除溝槽，對灰土層進行平整，采用振動壓路機進行2遍碾壓；利用平地機進行整平處理的過程中，按照由外向內的順序進行刮平，直到平整度與標高均滿足設計要求為止；在灰土層上設置路拱，路拱坡度為4%，集中清運其他多余的灰土。

第二，灰土邊沿、接頭不能用平地機平整時，改用人工法進行整平處理；對灰土層進行最后一次整平施工前，需先使用灑水車進行適量灑水以濕潤灰土層，采用平地機進行帶土施工，嚴格遵守只刮不補的施工原則，不得進行薄層找補。

3.2.7 碾壓

在施工過程中，需采用振動壓路機對灰土層進行碾壓施工。在碾壓施工期間，需注意以下內容：第一，碾壓前，檢查填土層的平整度，達到標準后，開始進行碾壓施工，以填土層厚度、密實度要求為重要依據，進行試壓試驗，然后確定壓實遍數；第二，碾壓結束后，檢查碾壓的質量，通過檢查后方可進行后續其他施工作業，否則應進行補壓，直到滿足壓實度要求為止；第三，在碾壓施工中，應做到先慢后快、先輕后慢、先兩側后中間；第四，在進行縱向搭接過程中，應選用對接方法，前一段拌和施工完成以后，設置不碾壓寬度5m，在后一段施工時，對其進行碾壓。

3.2.8 修整養生

上層鋪筑應在下層施工質量達標后開始進行，若由于一些原因無法立即鋪筑上層，應選用適當方法，對暴露在表層的改良土進行不少于7d的養生，如灑水保濕、覆蓋等。如果采用覆蓋養生的方法，可正常車輛通行，但是應采取限速措施；若沒有對石灰改良膨脹土進行覆蓋處理，此時除了灑水車以外，其他車輛不得通過該施工路段；最后一層改良膨脹土如果暴露時間過長，就易發生開裂現象，降低改良效果，所以需及時養生處理最后一層改良膨脹土。

3.2.9 施工質量的檢測

（1）壓實度

施工結束后，利用環刀法來檢測膨脹土路基的壓實度，其中壓實度的檢測結果，如表1所示。通過分析表1可知，膨脹土路基經過振動壓實后，平均壓實度達到98%以上，滿足公路施工技術要求；經過石灰改良的膨脹土路基，具有較高的強度和穩定性。

表1 壓實度的檢測結果

（2）平整度

利用3m直尺法來檢測膨脹土路基的平整度，平整度檢測結果，如表2所示。通過分析表2可知，路基平整度滿足施工技術要求。

表2 平整度檢測結果

4 膨脹土路基施工質量的控制措施

4.1 溫度控制

在膨脹土路基施工中，溫度控制是重要內容，為提高膨脹土參數的穩定性，需嚴格控制溫度。在施工期間，施工單位應根據施工現場環境溫度情況，選用相應合適的施工方法，避免膨脹土發生脹縮變形現象；可選用土工布包覆技術，防止膨脹土接觸外界環境，可對膨脹土的內部濕度進行有效控制。

4.2 施工原材料

在膨脹土路基施工中，石灰、膨脹土是重要施工原材料，做好施工原材料控制工作，可提高路基的施工質量。

4.2.1 石灰

每批石灰進入施工現場時，均應進行抽樣檢測，對石灰中氧化鎂、氧化鈣含量進行檢測，根據檢測結果可獲知粉煤灰的活性，若石灰不達標，不得用于施工中；盡快使用通過質量檢測的石灰，石灰不宜存放過久；在存放石灰過程中，為避免雨水侵蝕石灰，需對石灰做好遮蓋措施。

4.2.2 膨脹土

通過試驗，獲取膨脹土的塑性指數、膨脹系數、液塑限等；如果土源發生變化，應對不同路段的土質分別進行試驗；為避免填土形成弱面，嚴禁混用各路段的膨脹土。

4.3 嚴格監管施工全過程

在施工過程中，為保證膨脹土路基的施工質量，應嚴格監管施工全過程。施工時，質量監測員需對膨脹土路基的施工作業進行全程監督，為保證施工質量，需嚴格管理邊坡、路塹、路面等。

5 結語

綜上所述，膨脹土是一種特殊土質，具有易脹縮、風化、裂縫等特點，為保證公路工程的路基質量，需采取有效措施來處理膨脹土，提高膨脹土路基的強度、穩定性。本文依托某一公路工程，詳細闡述了膨脹土路基的施工技術要點，以期對其他類似工程的施工起到一定的參考作用。