高速公路膨脹土地段路基施工技術(shù)探討

徐勇 徐志紅

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)逐漸加大對(duì)高速公路工程的投入建設(shè)，在高速公路工程的修建過程中，經(jīng)常會(huì)遇到膨脹土地段，使得高速公路路基表層膨脹，土基膨脹軟化等病害，嚴(yán)重影響了高速公路的使用價(jià)值和正常運(yùn)行。本文分析了膨脹土的構(gòu)成、性質(zhì)和危害和膨脹土地段路基的處理方法，闡述了高速公路膨脹土路段路基施工技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高速公路；膨脹土地段；路基施工技術(shù)

我國(guó)地域遼闊，很多地區(qū)的高速公路工程在施工建設(shè)時(shí)會(huì)遇到膨脹土地段，在膨脹土地段的路基施工，很容易發(fā)生塌滑、溜塌等問題，并且膨脹土地段的高速公路路基普遍外擠下沉，混凝土接縫位置翻漿冒泡，路基邊坡被塌滑、沖蝕。因此要不斷改進(jìn)和完善高速公路膨脹土地段路基施工技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)高速公路快速發(fā)展。

一、膨脹土的構(gòu)成、性質(zhì)和危害

1、膨脹土的構(gòu)成

膨脹土主要由蒙脫石礦物成分構(gòu)成，膨脹土的顆粒成分主要強(qiáng)吸水性礦物質(zhì)，四面體硅氧片和八面體氫氧化鋁對(duì)于膨脹土的物理性質(zhì)都有著很重要的影響。膨脹土主要由兩個(gè)八面體和一個(gè)四面體共同組成一個(gè)三層型結(jié)構(gòu)[1]，由于層結(jié)構(gòu)之間的水化離子的吸水性很強(qiáng)，導(dǎo)致膨脹土的填充結(jié)構(gòu)單位具有很大的晶格活動(dòng)空間，增大了膨脹土的壓縮性和膨脹性。

2、膨脹土的工程性質(zhì)

和其他的粘性土相比，膨脹土具有明顯的易裂縫、易固結(jié)、強(qiáng)度已衰減、吸水膨脹、失水收縮等特性。高速公路膨脹土地段路基的施工建設(shè)，首先要改變膨脹土的特性，防止膨脹土對(duì)高速公路路基的破壞，膨脹土在不同條件和環(huán)境下的壓力膨脹率和自由膨脹率能夠真實(shí)地反映出土質(zhì)的膨脹特性，膨脹特性越大，膨脹土的含水量越少，膨脹特性和其含水量成反比關(guān)系，根據(jù)膨脹土的自由膨脹率可以將膨脹土的土質(zhì)劃分為三個(gè)層次：40%85%是膨脹土[2]。根據(jù)不通過類型膨脹土的特性，選擇合適的路基施工技術(shù)，確保高速公路的施工質(zhì)量。

3、膨脹土的危害

膨脹土地段是高速公路施工建設(shè)過程中需要面臨的重要問題，由于膨脹土遇水之后會(huì)導(dǎo)致邊坡滲水下降、失水收縮變形、膨脹變形，嚴(yán)重?fù)p害了處于膨脹土地段的建筑、工業(yè)、水利、橋梁、道路等工程質(zhì)量。隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，研究人員通過深入研究和分析膨脹土的結(jié)構(gòu)構(gòu)成特點(diǎn)，提出了很多具有可行性的膨脹土處理技術(shù)。

二、膨脹土地段路基的處理方法

1、換土

為了有效地改善膨脹土特性，可以采用換圖的方法來處理膨脹土層，嚴(yán)格按照相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行換土，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際的環(huán)境和氣候特點(diǎn)確定合適的換土深度，當(dāng)膨脹土深度正好處于臨界深度時(shí)，這時(shí)的膨脹土層不容易受到外界環(huán)境的影響，并且含水量也比較何時(shí)。但是由于各個(gè)地區(qū)的環(huán)境和氣候都存在著較大的差異，有時(shí)膨脹土的臨界含水量和臨界深度并不一致，因此要按照當(dāng)?shù)嘏蛎浲恋暮縼泶_定膨脹土的換土深度。通常情況下，弱性和中性膨脹土要達(dá)到大于1米的換土深度，強(qiáng)性膨脹土要達(dá)到2m以上的換土深度。

2、濕度控制

通過預(yù)濕措施或者控制膨脹土含水量的方式可以有效地控制膨脹土的濕度，為了最大程度控制膨脹土地段路基發(fā)生膨脹變形，施工單位要積極采取各種有效的措施，不斷減少路基膨脹土層中的含水量，具體處理方法有：利用粘土或者土工布將膨脹土地段的路基包封密實(shí)好，將膨脹土層和空氣隔絕開來，能夠有效地減少膨脹土中的含水量，降低其內(nèi)部濕度。

3、改性處理

膨脹土的改性處理是充分利用膨脹土的相應(yīng)特性和石灰、水泥以及固化材料在路基中實(shí)現(xiàn)化學(xué)固化作用，有效地提高膨脹土層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。利用石灰的碳酸鈣次生膠結(jié)性，經(jīng)過和鹽基進(jìn)行固化作用，最后生產(chǎn)鋁酸鈣、硅酸鈣等新型礦物。水泥發(fā)生固化作用之后，其膠結(jié)物生成相應(yīng)的礦物和脫水結(jié)晶，能夠有效地降低膨脹土液，提高膨脹土層的抗剪強(qiáng)度和塑性。另外，還有一些固話材料，例如NCS能夠有效地改善膨脹土特性，增強(qiáng)膨脹土的吸水作用，在膨脹土路基中生成加筋微型結(jié)構(gòu)，提高膨脹土的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

三、高速公路膨脹土路段路基施工技術(shù)

通常情況下，高速公路膨脹土地路段路基的施工要根據(jù)其施工技術(shù)要求，將路基碾壓壓實(shí)，然后結(jié)合膨脹土的土質(zhì)特性，回填一部分弱性的膨脹土，最后完成清表。對(duì)于位于池塘或者河渠地段的高速公路膨脹土路段，首先要進(jìn)行清淤，然后使用砂礫石回填到原地面，對(duì)于凹地段的高速公路路基，還要檢測(cè)膨脹土路段路基的承載能力和含水量，如果地基的承載力小于100kPa并且含水量較大，會(huì)導(dǎo)致回填的砂石會(huì)上升甚至超過低下的正常水位，因此必須在這種膨脹土地段的砂礫石上鋪設(shè)一層復(fù)合土工布，提高其防滲透性，避免地下水上升對(duì)于路基后期使用功能和路基質(zhì)量的影響，高速公路膨脹土地段路基施工還要注意以下幾個(gè)方面：

1、高速公路膨脹土分層粉碎和攤鋪

位于膨脹土地段的高速公路路基施工建設(shè)要盡量避免在雨水較多的季節(jié)進(jìn)行，要注意選擇格式的粉碎設(shè)備和攤鋪設(shè)備，將膨脹土的壓實(shí)厚度控制在30cm以內(nèi)，松鋪厚度控制在20cm之內(nèi)[3]，并且在碾壓好的膨脹土層上鋪設(shè)一層石灰方格網(wǎng)，然后在進(jìn)行路基上土施工。

2、控制高速公路膨脹土地段土層的粒徑

按照我國(guó)高速公路膨脹土地段施工技術(shù)要求，膨脹土地段土層的粒徑必須小于5cm，如果膨脹土的含水量過大，那么石灰方格網(wǎng)能夠吸收的水分量比較有限，會(huì)嚴(yán)重影響膨脹土地段路基施工質(zhì)量，因此膨脹土地段的顆粒徑要小于2cm，使膨脹土中的水分和土層顆粒充分融合，減少膨脹土的吸水性和壓縮性。

3、增強(qiáng)壓實(shí)度

膨脹土地段的高速公路路基施工要采用40噸～55噸的輪胎壓路機(jī)或者振動(dòng)式重型壓路機(jī)對(duì)膨脹土層進(jìn)行壓實(shí)，壓路機(jī)的碾壓速度要小于3km/h，在碾壓過程中，對(duì)于小半徑曲線的高速公路路基，要從內(nèi)向外進(jìn)行碾壓，不能出現(xiàn)碾壓的死角或者漏壓；對(duì)于直線段的高速公路路基，要先從兩邊開始向中央碾壓。對(duì)于高速公路的路塹和路堤分界位置，要確保橋臺(tái)的完全平實(shí)和碾壓緊密。

4、路堤養(yǎng)生

高速公路膨脹土地段路基的施工建設(shè)，要嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)，控制路堤的攤平和碾壓過程，確保路基下面的膨脹土層具有合理的含水量，將每一道施工工序連接緊密，做好路堤養(yǎng)生。在高速公路的日常使用中，要積極進(jìn)行覆蓋保濕維護(hù)保養(yǎng)工作，做好路堤的方鳳華、邊坡防護(hù)等措施。

5、運(yùn)輸、攤鋪和后續(xù)管制

高速公路膨脹土地段路基施工時(shí)，通常都是使用自卸汽車將施工原料運(yùn)輸?shù)绞┕の恢?，然后使用推土機(jī)加上人工協(xié)助，將膨脹土均勻推開，再使用重型壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，確保膨脹土土層具有良好平整度，最后再進(jìn)行人工配備和裝載機(jī)共同將石灰粉在平整的膨脹土層表面進(jìn)行碾壓和攤鋪。在碾壓過程中，要注意將相鄰路基之間的縫隙進(jìn)行密實(shí)，確保路基的壓實(shí)度符合相關(guān)施工技術(shù)要求，路基的碾壓施工完成之后，立刻使用灑水、覆蓋草袋等方法保護(hù)路基路面。

結(jié)束語(yǔ)

膨脹土地段的路基施工是很多地區(qū)高速公路建設(shè)工程需要解決的重要問題，由于膨脹土的相應(yīng)特性對(duì)于高速公路路基具有較大的損害，因此高速公路施工單位要全面了解和掌握膨脹土的多種特性和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，積極采取有效的路基施工方法和技術(shù)，改善膨脹土的特性，不斷提高高速公路膨脹土地段路基施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]柳莉，魯玉芬，開明，朱毅. 高速公路膨脹土地段路基施工技術(shù)[J]. 露天采礦技術(shù)，2012，01：59-61.

[2]侯曉晶. 高速公路膨脹土地段路基施工技術(shù)淺談[J]. 才智，2011，22：29.

[3]杜麗娟. 談高速公路膨脹土路基施工技術(shù)[J]. 山西建筑，2013，27：125-126.