農(nóng)建寒

(廣西長興工程建設(shè)有限公司，廣西 南寧 530023)

0 引言

作為公路路面的重要基礎(chǔ)部分，路基的形變與否或形變程度對公路的正常使用以及安全性會產(chǎn)生諸多影響。通過相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀以及實際工程中的案例可知，目前比較常見的路基形變現(xiàn)象主要有：路堤塌落與沉降、路堤邊坡溜方以及路塹崩塌及碎落等。上述形變現(xiàn)象通常與現(xiàn)場的施工環(huán)境有關(guān)，包括路基的土質(zhì)、施工的質(zhì)量以及施工人員所采用的施工方法等。但同時也與施工現(xiàn)場的溫濕度變化情況有著較為密切的聯(lián)系。例如膨脹土路基的親水特性與自身的膨脹土有關(guān)，與普通的土質(zhì)相比，在同等的施工環(huán)境下，其受溫濕度的影響較為敏感，使得土路基的形變過程較為隱蔽且形變量較大。本文根據(jù)膨脹土路基在溫濕度變化情況下的形變特點對膨脹土路基形變因素進(jìn)行了深入分析，并討論了溫濕度變化與膨脹土路基形變之間的關(guān)系。

1 膨脹土路基結(jié)構(gòu)形變的影響因素

1.1 溫濕度因素

施工環(huán)境對于膨脹土路基形變會產(chǎn)生各種影響，例如施工現(xiàn)場的溫濕度條件等的變化會對膨脹土路基的形變產(chǎn)生特定的影響。當(dāng)然，這種影響效果較為隱蔽和漫長，但膨脹土路基在長期的溫濕度變化條件下的形變會因量變而引起質(zhì)變，最終影響土路基的使用效果和施工質(zhì)量。一般施工周期較長的工程，都要經(jīng)歷施工現(xiàn)場的溫濕度變化的影響，例如在新疆的阿勒泰地區(qū)，對公路路基的施工過程要持續(xù)幾個月，新疆位置偏遠(yuǎn)，晝夜溫差較大，膨脹土路基會因此而受到各種影響。再例如高原凍土地區(qū)中，膨脹土路基會由于溫度過低而出現(xiàn)凝凍現(xiàn)象，這對膨脹土路基實際的施工技術(shù)又提出了更高的要求[1][2]。

1.2 氣候因素

氣候因素對膨脹土路基的形變影響較為常見，據(jù)不完全統(tǒng)計，無論是土體內(nèi)部的溫度或是濕度的變化，通常作用范圍僅是地表下深度約3 m位置。我國幅員遼闊，各地之間的緯度相差較大，同一時間在不同地點的溫濕度也不盡相同，地表土體含水量會受到當(dāng)?shù)販貪穸鹊挠绊懀疫@種影響的效果比較顯著。但隨著土層厚度的不斷增加，溫濕度的變化程度也更加趨于平緩，達(dá)到某個深度之后，溫濕度變化情況會穩(wěn)定在特定的一小段范圍之內(nèi)而不再有大幅度的變化。氣候因素對溫濕度影響的變化規(guī)律說明，雖然不同施工地點的氣候與溫濕度差別較大，但隨著土層的不斷深入，即達(dá)到一定的程度之后，地層內(nèi)部的土路基形變將不再受地層或地表溫濕度的影響，或受其影響程度不大[3][4]。

1.3 風(fēng)化機(jī)制

研究膨脹土的風(fēng)化機(jī)制能更好地了解其形變過程與形變特性。氣候變化對土路基影響的直接結(jié)果就是風(fēng)化現(xiàn)象，因膨脹土路基含有較強(qiáng)的親水性礦物質(zhì)，且其中縫隙較多，受氣候風(fēng)化影響顯著。氣候?qū)ε蛎浲谅坊娘L(fēng)化特性主要通過降水等氣候要素來體現(xiàn)，而土體結(jié)構(gòu)則與溫濕度變化相關(guān)。大氣降水從其表面深入到內(nèi)部，導(dǎo)致土體發(fā)生膨脹。溫度的變化也可以引起內(nèi)部脹縮。例如在光照充足的白天，土體會因陽光照射而溫度升高，土地的水汽進(jìn)行運動的速度加快進(jìn)而蒸發(fā)到大氣中，隨溫度的增加蒸發(fā)速度也越顯著，土地的脹縮程度也越明顯。在干旱季節(jié)，因陽光充沛且氣候變得更加干燥，土體中的水分容易蒸發(fā)進(jìn)而使土體干燥而收縮[5][6]。自然氣候條件的反復(fù)變化使得處于大氣中的膨脹土表面也隨之進(jìn)行往復(fù)脹縮，引起進(jìn)一步的形變，使縫隙不斷加深、加密，最終使土體結(jié)構(gòu)徹底受損。

2 膨脹土路基結(jié)構(gòu)形變的控制措施

目前國內(nèi)通用的膨脹土路基形變預(yù)防措施有很多，其中換填措施相對而言較為可靠，但對于膨脹土區(qū)域面積較大的施工環(huán)境而言，如果完全開挖膨脹土并換掉，這勢必會占用更多的土地并使周邊的生態(tài)環(huán)境遭到破壞，且使得運輸和交通成本變高，因此該方法很少使用。膨脹土路基合理換填施工流程如圖1所示。

圖1 膨脹土路基合理換填施工流程圖

2.1 結(jié)合料混搭

無機(jī)結(jié)合料的混搭使用法，常作為膨脹土路基的基礎(chǔ)物質(zhì)，常拌合石灰等物質(zhì)，是目前較為流行的做法，同時使用粉煤灰以及水來作為拌合料，通過這一措施來改善膨脹土各項參數(shù)指標(biāo)的方法也很常見?？v觀各類膨脹土路基的形變特性，通過深入分析其形成原因之后可知，干濕變換的氣候因素是主要成因，封閉包蓋的措施可以良好地處理氣候?qū)ν谅坊鶐淼膿p害。通過石灰土以及各類土木織物來對路基、路堤進(jìn)行封閉、包邊，這不僅可以防止氣候變化帶來的干濕度影響，且對于工程的降本增效也有非常明顯的效果，目前在國內(nèi)外的工程應(yīng)用中較為常見，是一種非常普遍的施工措施[7][8]。

2.2 含水量評估

前面已論述過，土路基的含水量對于最后的膨脹或收縮等具有直接的關(guān)系，因此要對土路基的含水量進(jìn)行細(xì)致評估。目前常用的評估方法主要有基于親水性顆粒的試驗方法，具體來說就是通過對土體進(jìn)行取樣，然后測試其顆粒物的濃度以及顆粒物的親水特性，需要注意的問題是，在測試過程中，應(yīng)采取多樣本的測試方式，即通過樣本進(jìn)行統(tǒng)計分析，測算出具體的含水量均值[9][10]。

3 工程實例分析

以南寧繞城高速公路(G7201)金沙湖段10 km內(nèi)的施工路面為試驗段，對路基土質(zhì)的親水特性進(jìn)行試驗，能夠大體判斷土路基未來在施工過程中的膨脹或收縮趨勢變化情況。試驗過程采用對路基段位分段取樣的方法，用親水性測定儀器對顆粒物含水量進(jìn)行綜合測定，以判斷其親水特性，進(jìn)而估算出濕度變化對膨脹土路基結(jié)構(gòu)形變的具體影響。具體施工路段的路基含水量測定數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 施工路段的路基含水量測定數(shù)據(jù)表

通過表1中試驗數(shù)據(jù)可知，處于路基下部段位的顆粒物含水量較高，即親水特性較強(qiáng)，此部分路基受溫濕度影響程度較為顯著，而隨著路基段位的升高，其顆粒物含水量呈遞減趨勢，因此，親水特性逐漸減弱。

4 結(jié)語

本文通過對基于溫濕度變化的膨脹土路基結(jié)構(gòu)形變的具體研究，分析了膨脹土路基發(fā)生形變的一些因素，如溫濕度影響方面、氣候因素方面以及特定的施工環(huán)境與施工條件的影響方面等。在膨脹土路基的風(fēng)化機(jī)制部分重點介紹了風(fēng)霜雨水等天氣以及氣候因素對膨脹土路基形變的影響過程。最后總結(jié)了一些關(guān)于膨脹土路基形變的預(yù)防和處置措施。通過對土質(zhì)結(jié)構(gòu)中的顆粒物的含水量評估，可以得出現(xiàn)場施工環(huán)境下的土體親水特性，這對于評估膨脹土路基未來的形變趨勢和過程具有重要的意義。試驗部分采取了顆粒物親水特性的均值試驗過程，并通過最后的試驗數(shù)據(jù)得出膨脹土路基未來形變的評估趨勢。本文所提出的基于溫濕度變化的膨脹土路基結(jié)構(gòu)形變控制措施，對于實際的路面路基施工具有重要的參考價值，對于國內(nèi)同類型工程的施工具有一定的理論研究意義。