基于公路膨脹土地段路基施工技術(shù)分析

王 曉 東

(山西路橋第一工程有限責(zé)任公司，山西 太原 030006)

0 引言

通常意義上的膨脹土就是指吸水功能較強(qiáng)的粘土，此類(lèi)土質(zhì)塑性效果較好，包含多類(lèi)諸如綠泥石等成分。它的主要特點(diǎn)是遇水體積擴(kuò)大，而水分缺失的情況下就會(huì)收縮，并且在不斷的膨脹和收縮的過(guò)程中其強(qiáng)韌程度逐漸降低。有數(shù)據(jù)顯示，膨脹性土質(zhì)的存在已經(jīng)蛻變成為了近些年來(lái)極為棘手的一種公路路基的病害，極大地影響著公路工程的進(jìn)行。由于近些年來(lái)公路工程的持續(xù)推進(jìn)，此類(lèi)情況也逐漸地被社會(huì)所關(guān)注，并被相關(guān)部門(mén)提到處理的日程上來(lái)。然而此類(lèi)土質(zhì)極其特殊的性狀，如若處理不好就極易觸發(fā)更為惡性的狀況。所以眼下最為關(guān)鍵的問(wèn)題就是如何把握好此類(lèi)土質(zhì)應(yīng)用到公路路基施工上的質(zhì)量狀況，并從而保障整個(gè)公路工程的圓滿結(jié)束，顯而易見(jiàn)在當(dāng)今的形勢(shì)下對(duì)此的處理已變得尤為關(guān)切。

1 膨脹土的特性

1)呈裂紋狀形成，具有平滑的表層以及稍許的摩擦印記，且在部分縫隙中有灰白色等類(lèi)型的土質(zhì)，而在正常狀況下多為塑性程度較好的狀態(tài)。

2)一般常見(jiàn)的是裸露在二級(jí)及以上的地形狀況平坦的區(qū)域，起伏較小。

3)通常所見(jiàn)的一般是淺表的滑坡處以及裂開(kāi)的地面等區(qū)域，其土壁較為脆弱。

4)所建造物體的裂縫會(huì)隨著季節(jié)變化而出現(xiàn)收縮等變動(dòng)。

5)如果土質(zhì)的自由膨脹率在40%以上，就能判定此類(lèi)土質(zhì)為膨脹土，接著就是其他各項(xiàng)指標(biāo)的統(tǒng)籌探究和分析[1]。

2 膨脹土路基的解決方案

2.1 換土

用其他土質(zhì)進(jìn)行替換無(wú)疑是最為簡(jiǎn)便和直接的方式，然而在這項(xiàng)操作中務(wù)必要依照建造規(guī)格并順?biāo)靺^(qū)域的具體狀況進(jìn)行。這個(gè)過(guò)程中要注意臨界深度的影響，而它所含有的水分即被稱(chēng)作臨界含水量。但是由于各個(gè)區(qū)域的天氣狀況千差萬(wàn)別，因而相應(yīng)的指標(biāo)也就會(huì)出現(xiàn)不同的情況，這樣的話就需要根據(jù)土質(zhì)的強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)來(lái)具體應(yīng)對(duì)。例如，強(qiáng)度較大的設(shè)定為2 m，其他強(qiáng)度較低的則低于這個(gè)數(shù)值。

2.2 濕度控制

通常情況下濕度控制都是通過(guò)膨脹土含水量的均衡和實(shí)施預(yù)濕操作等來(lái)完成的，為避免此類(lèi)土質(zhì)出現(xiàn)變形的情況，相關(guān)的施工機(jī)構(gòu)務(wù)必要實(shí)施相應(yīng)的舉措來(lái)降低路基的含水量。常見(jiàn)的主要有:在具體操作中借助于土工布等材料對(duì)路基進(jìn)行嚴(yán)密包裹，從而杜絕其與外界物質(zhì)的反應(yīng)，這樣就能最終達(dá)到濕度控制的目標(biāo)。

2.3 改性處理

這一步的操作主要是借助于此類(lèi)土質(zhì)的性狀，進(jìn)而與水泥等凝結(jié)材料反應(yīng)來(lái)達(dá)到強(qiáng)度增強(qiáng)的一個(gè)效果。眾所周知，石灰的化學(xué)反應(yīng)較強(qiáng)，且其生成的物質(zhì)非常的堅(jiān)硬，符合具體運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn);而水泥的凝結(jié)功能也非常顯著;同樣地還有其他一些材料也具備增強(qiáng)此類(lèi)土質(zhì)強(qiáng)度的一個(gè)功能，總而言之，增強(qiáng)膨脹土強(qiáng)度的目標(biāo)基本能夠通過(guò)各類(lèi)材料的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3 工程實(shí)況

某公路工程，其中涉及到大約70 m3×104m3體積區(qū)域的膨脹土，一旦不能妥善處理這部分膨脹土，那么就不能保質(zhì)保量地完成任務(wù)，而如果替換為其他的材料，則會(huì)耗費(fèi)極大的人力物力和財(cái)力，并極有可能對(duì)區(qū)域環(huán)境造成破壞。膨脹土在剛開(kāi)始膨脹情況下的硬度規(guī)格較高，因而在具體使用時(shí)則很難進(jìn)行粉碎操作，更不能切實(shí)壓緊。另外在路堤完工之后，由于大氣等外部因素則會(huì)導(dǎo)致公路路面的平整性出現(xiàn)問(wèn)題。受制于以上狀況的限制，筆者綜合近些年來(lái)的操作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)定具體有效的處理方式就是首先改變膨脹土的特性，隨后實(shí)施路堤的修筑。

3.1 膨脹土改變特性測(cè)試成果解析

具體測(cè)試主要采用的三類(lèi)膨脹土：GBJ 123—88，GBJ 128—88，SD 128—84，首先把這它們各自的樣本材料風(fēng)干，接著碾壓粉碎，隨后過(guò)篩，篩孔的孔洞面積應(yīng)控制在 2 cm2以內(nèi)，緊接著是加水?dāng)嚢?，然后是摻雜一定比例的石灰材料，這樣就能夠借助于測(cè)試樣本來(lái)觀察到具體特性的變化。

3.2 與石灰反應(yīng)后膨脹土變化的特點(diǎn)

物理特性的變化：在與石灰反應(yīng)后，各個(gè)樣本的顆粒構(gòu)造都出現(xiàn)了變化，伴隨著石灰量的增加，相應(yīng)的砂粒組的含有量也在加大，而可膠粒和粘粒的含有量卻變少了。由此可見(jiàn)，改良后的膨脹土，其膨脹程度等都有所削弱，而縮限卻在不斷增大[2]。

3.3 膨脹土縮脹指標(biāo)與摻灰量的關(guān)系

依照道路路基的設(shè)定指標(biāo)，摻灰量的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)確保在加入石灰后，相應(yīng)的縮脹系數(shù)低于或等于0.7最為適宜。根據(jù)膨脹土改良的相關(guān)測(cè)試，得出了三類(lèi)樣土的脹縮率和加入石灰量之間的關(guān)系。有關(guān)資料表明，當(dāng)縮脹系數(shù)接近于0時(shí)，弱膨脹土的最科學(xué)加灰量應(yīng)設(shè)定為4%，而相應(yīng)的中膨脹土的最科學(xué)加灰量應(yīng)設(shè)定為7%，在具體操作的過(guò)程中，應(yīng)把土塊碾壓粉碎，而石灰的儲(chǔ)存和攪拌以及緊壓后護(hù)理標(biāo)準(zhǔn)都不符合室內(nèi)條件的標(biāo)準(zhǔn)，因而實(shí)地操作應(yīng)比室內(nèi)加入石灰量多1%。

3.4 摻改性劑水溶液的實(shí)驗(yàn)成果

此類(lèi)操作的理論依據(jù)，主要是依照改性劑與少量石灰摻雜配制成水溶液，接著水分子分離出H+，OH-，并同膨脹土表面附加的諸多活潑的金屬陽(yáng)離子反應(yīng)，進(jìn)而使在土粒里的水因化學(xué)反應(yīng)而變成自由水流出，石灰土變成網(wǎng)狀或鏈狀結(jié)構(gòu)，接著進(jìn)行快速的反應(yīng)以及離子的置換。這樣水借助于重力作用脫離出土層，相應(yīng)的膨脹土的膨脹性削弱，土質(zhì)的結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)變動(dòng)，進(jìn)而使其強(qiáng)度增強(qiáng)。

4 膨脹土改良操作的步驟

1)清除路基表層垃圾、增設(shè)路拱、疏通去除地表水分，接著添加生石灰粉并攪拌250 mm～300 mm，隨后壓緊平整達(dá)到符合規(guī)格的緊實(shí)度，以上完成以后開(kāi)始填筑路堤。

2)依照壓實(shí)機(jī)的測(cè)試，并根據(jù)松鋪的厚度進(jìn)行鋪設(shè)。一般使用重型壓路機(jī)的話，相應(yīng)的松鋪應(yīng)設(shè)定為250 mm～300 mm為一層，接著使用推土機(jī)實(shí)施攤平鋪設(shè)。

3)依照添加攪拌的比例規(guī)格，進(jìn)而得出不同斷面區(qū)域的石灰用量，并對(duì)其進(jìn)行標(biāo)注，另外還應(yīng)放置袋裝類(lèi)型的生石灰，以進(jìn)行隨后的鋪設(shè)操作[3]。

4)借助于旋耕機(jī)實(shí)施攪拌2遍～4遍，接著燜料1 d，從而使生石灰與土內(nèi)的水分充分反應(yīng)。然后依照土團(tuán)粒的大小借助于旋耕機(jī)實(shí)施粉碎，要確保粉碎1遍～3遍。部分膨脹土使用了性質(zhì)改良劑，接著依照土分量的2%添加石灰實(shí)施攪拌，從而達(dá)到均勻的目標(biāo)，當(dāng)然在此實(shí)施的同時(shí)還要噴灑改性劑水溶液，以確保土質(zhì)的水分含量符合標(biāo)準(zhǔn)，在攪拌均勻后進(jìn)行整平操作。

5)測(cè)算出土質(zhì)樣本的測(cè)量水分的規(guī)格，當(dāng)臨近標(biāo)準(zhǔn)水分的區(qū)間時(shí)，借助于推土機(jī)或平地機(jī)實(shí)施推平，隨后有序地壓實(shí)，以達(dá)到規(guī)定的密度標(biāo)準(zhǔn)，路肩區(qū)域需多壓1遍～2遍，以保證邊沿密度符合要求，而后參照以前操作步驟逐層反復(fù)填壓，直到達(dá)到設(shè)定的路基高度方可。

5 膨脹土路塹段邊坡

根據(jù)設(shè)定的理論標(biāo)準(zhǔn)，此區(qū)域涉及到的測(cè)算與其他部分有所不同。首先其并不全部符合均衡設(shè)定的理論基礎(chǔ)，其主要受制于土質(zhì)的類(lèi)別，并與土質(zhì)的風(fēng)化等自然變動(dòng)等息息相關(guān)。由此可見(jiàn)，完成這一階段的操作，就務(wù)必要依照實(shí)地路基的類(lèi)型來(lái)具體實(shí)施。

6 結(jié)語(yǔ)

由以上論述可以看出，膨脹土在高速公路工程的路基施工中的危害性還是比較嚴(yán)重的。因而具體的施工機(jī)構(gòu)務(wù)必要綜合實(shí)地的操作狀況，妥善應(yīng)對(duì)，有序處理，以最終確保公路路基質(zhì)量達(dá)標(biāo)。