李逸航

1、前言

我國膨脹土主要分布中西部地區(qū)，同時(shí)長(zhǎng)江流域的長(zhǎng)江、干支流水系等地區(qū)也是我國膨脹土分布比較廣泛和集中的地域之一。隨著我國對(duì)中西部地區(qū)的不斷開發(fā)，以及一帶一路戰(zhàn)略的實(shí)施，勢(shì)必會(huì)加強(qiáng)其區(qū)域內(nèi)的基礎(chǔ)建設(shè)，所以對(duì)土木工程中膨脹土的研究是不可避免的課題之一。本文將對(duì)在道路工程建設(shè)中膨脹土路基的施工方法和技術(shù)提出相應(yīng)的見解，僅供廣大工程建設(shè)者探討交流。

二、膨脹土

（一）定義

膨脹土按粘土礦物分類，可以歸納為兩大類：一類以蒙脫石為主，另一類以伊利石土和高嶺土為主。按膨脹性分類可分為：弱膨脹、中膨脹、強(qiáng)膨脹三類。蒙脫石粘土在含水量增加時(shí)出現(xiàn)膨脹，而伊利石和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹。

膨脹土是種高塑性黏土，一般承載力較高，具有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)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。

（二）判別

在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，首先必須正確識(shí)別膨脹土與非膨脹土，并準(zhǔn)確判斷膨脹土膨脹勢(shì)的強(qiáng)弱和工程性質(zhì)的特點(diǎn)，然后才能在工程設(shè)計(jì)和施工中做到有的放矢，采取切實(shí)有效的方法進(jìn)行處理。

膨脹土詳判應(yīng)采用自由膨脹率、標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率、塑性指數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)。

注：分類以標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率為控制指標(biāo)，只有當(dāng)未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率指標(biāo)試驗(yàn)時(shí)， 可參考用自由膨脹率和塑性指數(shù)指標(biāo)對(duì)膨脹土進(jìn)行分類。

（三）分級(jí)

膨脹土的膨脹潛勢(shì)，根據(jù)交通部《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTG F10-2006，應(yīng)按表2 分為強(qiáng)、中、弱三級(jí)。

標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率能很好地反映膨脹土的礦物組成特性，塑性指數(shù)能很好地反映粒度組成、分散特性和陽離子與粘土礦物的相互作用，考慮到對(duì)以前分類成果的繼承性，選用標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率、塑性指數(shù)和自由膨脹率三個(gè)參數(shù)對(duì)膨脹土進(jìn)行分類。

注：表2為膨脹土的分類標(biāo)準(zhǔn)，分類以標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率為控制指標(biāo)，只有當(dāng)未進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率指標(biāo)試驗(yàn)時(shí)，可參考用自由膨脹率和塑性指數(shù)指標(biāo)對(duì)膨脹土進(jìn)行分類。

（四）確定膨脹土的作用

膨脹土具有顯著的吸水膨脹、失水收縮兩種變形特性，一般強(qiáng)度較高，壓縮性低，易被誤認(rèn)為是較好地基土。但其對(duì)道路危害較大，膨脹土變形破壞具有多次反復(fù)性，膨脹土地區(qū)的公路路面常常大段出現(xiàn)大幅度的隨季節(jié)變化的波浪變形。根據(jù)以往的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)：準(zhǔn)確判斷膨脹土，并進(jìn)行正確的處理，從而防止工程病害的發(fā)生。

三、膨脹土路基基本的處理方法

一般來說，膨脹土路基處理方法有如下三種：換土、濕度控制、改性處理。

（一）換土

換土是膨脹土路基處理方法中最簡(jiǎn)單而且有效的方法。換土就是挖除膨脹土，換填非膨脹土或沙礫土。換土深度根據(jù)膨脹土的強(qiáng)弱和當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)確定。由于各地的氣候不同，各地膨脹土的臨界深度和臨界含水量也有所不同。換土深度要考慮受地面降水影響而使土體含水量急劇變化的深度，基本上在1～2m，即強(qiáng)膨脹土為2m，中、弱膨脹土為1～1.5m，具體換土深度要根據(jù)調(diào)查當(dāng)?shù)氐呐R界深度后來確定。

（二）濕度控制

濕度控制法包括預(yù)濕和保持含水量穩(wěn)定。目的是利用有效手段，盡量減少路基含水量受外界大氣的影響，控制膨脹土含水量的變化，防止其引起的脹縮變形。常用土工布或粘土將膨脹土路基進(jìn)行包封，避免膨脹土與外界大氣直接接觸，盡量減少膨脹土內(nèi)部的濕度遷移。

（三）改性處理

改性處理就是在膨脹土體內(nèi)均勻摻入固化材料，使膨脹土的物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，以達(dá)到降低膨脹土膨脹潛勢(shì)、增加強(qiáng)度和提高水穩(wěn)性的目的。固化材料一般采用石灰、水泥或NCS固化材料。

四、公路工程中的膨脹土路基施工技術(shù)

（一）路基高度的控制

膨脹土路基會(huì)直接受到風(fēng)化作用以及各種浸水等外在因素的嚴(yán)重影響，非常容易出現(xiàn)遇水膨脹的現(xiàn)象，如果將路基高度建設(shè)的太高，會(huì)導(dǎo)致后期出現(xiàn)嚴(yán)重沉降的現(xiàn)象。

（二）路基斷面施工

保證整個(gè)路基自身的斷面橫坡達(dá)到最大，還可以適當(dāng)設(shè)置防滲層，并且設(shè)計(jì)的路肩應(yīng)該更寬一些，從而有利于路面土基自身水分的穩(wěn)定性，路肩具體的橫坡比較大，從而促進(jìn)順利排水，為高速公路的施工安全奠定基礎(chǔ)，提高施工質(zhì)量。

（三）路基輾壓施工

根據(jù)膨脹土自由膨脹率的大小，選用工作質(zhì)量適宜的碾壓機(jī)具，碾壓時(shí)應(yīng)保持最佳含水量；壓實(shí)土層松鋪厚度不得大于30cm；土塊應(yīng)擊碎至粒徑5cm以下。

（四）路基排水

各種膨脹土路基經(jīng)常會(huì)受到各種雨水的影響，并直接影響整個(gè)路基自身的穩(wěn)定性，這就需要設(shè)置膨脹土自身的排水設(shè)施，比如排水管。

設(shè)置排水設(shè)施具有重要意義。

1.有效的促進(jìn)地表水完成排水的相關(guān)工作，減少由于地表水出現(xiàn)下滲的情況對(duì)整個(gè)路基造成嚴(yán)重的影響。地面具體的排水渠溝中，需要進(jìn)行嚴(yán)格的加固處理，尤其是對(duì)于近路溝渠而言具有重要的意義，有效的避免產(chǎn)生嚴(yán)重的滲漏事件。

2.對(duì)于邊溝進(jìn)行的施工需要與一般的路基進(jìn)行區(qū)分，適當(dāng)做好加寬的處理，在路塹邊溝具體的外側(cè)位置設(shè)置相應(yīng)的平臺(tái)，能夠有效的保護(hù)整個(gè)路基的坡腳。

（五）路堤澆筑與養(yǎng)生

在路堤施工的整個(gè)過程中，需要保證整個(gè)施工具體的質(zhì)量，并重點(diǎn)注意以下幾點(diǎn)。

1.在對(duì)路堤實(shí)施推平施工結(jié)束后，需要對(duì)整個(gè)路堤做好碾壓的工作，并注意碾壓的最佳時(shí)間，需要在膨脹土含水量正處于最佳的時(shí)間完成施工。

2.保證施工具有的連續(xù)性，并緊密相連。

（六）路塹開挖

挖方邊坡不要一次挖到設(shè)計(jì)線，沿邊坡預(yù)留厚度30～50cm一層，待路塹挖完時(shí)，再削去邊坡預(yù)留部分，并立即漿砌護(hù)坡封閉。

膨脹土地區(qū)的路塹，高速公路、一級(jí)公路的路床應(yīng)超挖30～50cm，并立即用粒料或非膨脹土分層回填或用改性土回填，按規(guī)定壓實(shí)，其他各級(jí)公路可用膨脹土摻石灰處治。

五、施工注意事項(xiàng)

1 膨脹土攤鋪后，土塊應(yīng)擊碎至粒徑5cm以下，可使土塊中水分易于蒸發(fā)，減少土塊本身的膨脹率，且易于摻灰均勻，有利于提高壓實(shí)效率。

2 采用濕度控制法填筑膨脹土?xí)r，宜采用非膨脹土性填料（石灰改性土）封閉邊坡及頂面，以減少路基土含水量受外界大氣、水文條件的影響。

3 由于水是影響膨脹土的最大因素，施工時(shí)應(yīng)加強(qiáng)排水。施工前應(yīng)開挖臨時(shí)排水溝至河道、塘、排洪渠內(nèi)，降低膨脹土施工地段的地下水位，并保證路堤不浸水；施工中路堤要設(shè)路拱，路拱坡度可采用4%；確保路基頂部不積水，邊坡每50～100m要設(shè)置急流槽排水，以防止邊坡被沖刷。

4 膨脹土路堤填筑時(shí)應(yīng)避開雨季，施工時(shí)各道工序緊密銜接，連續(xù)施工，分段完成。路基填筑后不應(yīng)間隔太久或越冬后再做路面。

六、結(jié)語

我國是膨脹土分布廣、面積大的國家之一，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和道路建設(shè)的不斷推進(jìn)，工程施工的路基條件也越來越差，在施工中經(jīng)常遇到軟土路基、膨脹土路基等不良地質(zhì)條件。尤其是膨脹土路基，它已經(jīng)成為影響公路工程建設(shè)施工質(zhì)量的主要原因。本文主要對(duì)膨脹土路基具體的施工技術(shù)和方法進(jìn)行探討，希望能夠?yàn)橥聊竟こ探ㄔO(shè)者提供一些有效的建議。