膨胀土路基路面施工技术和改良措施

'膨胀土路基路面施工技术和改良措施　　摘要：在公路建设中，膨胀土路基路面的施工一直是个技术难题。由于其具备一定的不良特性，因此造成的工程问题也时有发生。虽然历经了50多年的技术研究，时至今日，世界各国依然无法杜绝公路建设中膨胀土所引起的工程质量问题，故障时有发生，经济损失十分巨大，因此如何降低膨胀土路基材料膨胀性也成为众多业界人士关注的问题。关键词：膨胀土路基；路面施工技术中图分类号：TV52文献标识码：A一、膨胀土的识别8 在进行高速公路工程路基施工时，首先要确定膨润土的性质和类型，以便根据其特性和工程路基的实际需要采取有针对性的施工工艺或处理方法，进行有针对性的施工。通过对过去膨润土地区工程施工的调查和总结后不难发现：导致建筑工程质量问题的根本问题并不是膨润土本身，而是对膨胀土特性的误判，未能采取有针对性的施工技术和建筑工艺。虽然目前还未形成统一的膨润土识别标准，但是基本都涵盖了抗污含量、自由膨胀率、膨胀土的液限、塑性指数等，在识别过程中可以采用室内简易定量和现场定性指标相结合的判定方法，具体说来，主要涉及到以下几点：（1）自由膨胀率在40%及以上；（2）多出露于二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎；（3）常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等；（4）建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合；（5）裂隙发育，常见的有光滑面与擦痕面两种情况，有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土，在自然条件下呈硬塑状态。凡具备以上这些条件的土均可判定为膨胀土，对土质进行判定后，另外还要再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。二、膨胀土的危害在高速公路的建设中如果不解决好膨胀土问题，就会使公路工程在竣工通车后出现一系列问题，影响交通运行，甚至威胁到人们的生命财产安全。膨胀土引起的危害主要有以下几点：1、引起高速公路路堤与构造物衔接处不同程度的沉陷，进而造成高速公路路面破坏或者桥头跳车等现象；2、路基边坡受浸水等多种因素的影响，可能出现结构失稳引起的滑坡等灾害，阻碍道路的正常交通；3、受膨润土膨胀或收缩的影响，可能引起路堤的整体移动或者桥台的损害；4、路面横坡变缓，造成路面的积水；5、通道、涵身出现凹陷，或者沉降缝拉宽导致漏水等。三、膨胀土的物理性质及力学性质分析8 膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊力土和高岭土为主。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊力土和高岭土则发生有限的膨胀，引起膨胀土发生变化的条件，分析概述如下：1、含水量。膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。如果其含水量保持不变，则不会有体积变化。在工程施工中，建造在含水量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。当粘土的含水量发生变化，立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。含水量的轻微变化，仅1%∽2%的量值，就足以引起有害的膨胀。在安康地区，膨胀土对人们的危害较大，建造在膨胀土上的地板，在雨季来临时，土中含水量增加引起的地板翘起开裂屡见不鲜。一般来讲，很干的粘土表示有危险。这类粘土能吸收很多的水，其结果是对结构物发生破坏性膨胀。反之，比较潮湿的粘土，由于大部分膨胀已经完成，进一步膨胀将不会很大。但应注意的是，潮湿的粘土，在水位下降或其它的条件变化时，可能变干，显示的收缩性也不可低估。2、干容重。粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的，干容重是膨胀土/的另一重要指标。γ=18.0KN/m³的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。在安康地区，人们对这种土的评语是“硬的象石头”。这表明着粘土将不可避免地出现膨胀问题。8 3、力学性质。在工程地质中，这种粘土的膨胀现象很普遍，我们通过土工实验，得出粘土的力学指标，以供土质力学上的计算。通常对膨胀土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀压力的研究后得出的。（1）膨胀潜势。膨胀潜势：简单的讲，就是在室内按AASHO标准压密实验，把试样在最佳含水量时压密到最大容重后，使有侧限的试样在一定的附加荷载下，浸水后测定的膨胀百分率。膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。膨胀量的大小主要取决于环境条件，如润湿程度.润湿的持续时间和水分的转移方式等。因此，在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件，是解决膨胀土工程问题的一个出发点。（2）膨胀力。膨胀力，也就是膨胀压力。通俗的讲，就是试样膨胀到最大限度以后，再加荷载直到回复到其初始体积为止所需的压力。对某种给定的粘土来说，其膨胀压力是常数，它仅随干容重而变化。因此，膨胀力可以方便的用作衡量粘土的膨胀特性的一种尺度。对于未扰动的粘土来讲，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重时土的膨胀压力可以直接用来论述膨胀特性。8 四、膨胀土路基的施工工艺（一）路基断面路基断面横坡尽可能大，必要时设防渗层；路肩尽可能宽一些，以利于保持路面下土基内水分的稳定，最好不小于2.0～2.5m；路肩横坡要尽可能大一些，以利于排水；路肩与路面结构层用相同的材料铺砌，以利于保持路幅内土基水分的均匀性，并铺较薄的不透水面层或做防渗处理，以防水分下渗；边沟适当加宽、加深，沟底应在土基顶面以下至少20～30cm，并尽可能离路面结构层远一些；路侧不应种树，特别是不应种生长快、吸水和蒸发量大的树种，如桉树等；若成排种树，其距离应在边沟外侧1.4～1.5倍成长后的树高以外，至少也得是成长后的树高以外，但不得小于5m。（二）路基高度根据膨胀土风化作用后可能出现湿胀干缩效应的特点，为了避免膨胀土高路堤后期产生很大的沉陷量，则膨胀土路堤不宜过高，一般宜控制在3m以内；如超过3m则须考虑沉降稳定问题；如超过6m还须考虑预留沉降量和路基的加宽。（三）路基排水8 路基排水设施对膨胀土路基的稳定尤为重要，所有排水设施均应精心设计，要做好路基地面排水工程，使排水通畅，防止地表水下渗，浸润土质。所有地面排水沟渠，尤其是近路沟渠均应铺砌和加固，防止冲刷渗漏。边沟应比一般地区适当加宽加深，路堑边沟外侧应设平台，保护坡脚免遭水浸，并防止剥落物堵塞边沟。堑顶设截水沟，以防水流冲蚀坡面和渗人坡体，截水沟纵坡应利于排水。对于台阶形高边坡应在每一级台阶内设截水沟以截排上部坡面水，且在截水沟与坡脚之间设一定宽度的平台以利坡脚稳定。另外还要注意防止基底蒸发失水引起膨胀土干裂收缩。（四）路堑路堑施工前，应先进行截、排水设施的施工，将水引至路幅以外；边坡施工中，宜采取临时防水封闭措施保持土体原状含水量；挖方边坡不要一次挖到设计线，沿边坡预留厚度30～50cm一层，待路堑挖完时，再削去边坡预留部分，并立即进行加固和封闭处理；宜用支挡结构对强膨胀土边坡进行防护，支挡结构基坑应采取措施防止暴晒或浸水。膨胀土地区的路堑，高速公路、一级公路的路床应超挖30～50cm，并立即用粒料或非膨胀土分层回填或用改性土回填，按规定压实，其他各级公路可用膨胀土掺石灰处治。此外，在膨润土路基的施工过程中，还要确保路基的压实度和强度等施工指标符合国家的相关建设标准和规范，要有效控制膨润土的含水量，确保各项施工措施和施工技术的贯彻与执行。五、膨胀土路基路面施工的改良措施（一）运用石灰改良膨胀土8 运用石灰改良膨胀土是目前世界通用的膨胀土处理方法，其属于化学处治，主要通过石灰对膨胀土进行改性处理，通过处理，膨胀土的强度尧施工压实性能以及水稳定性都有很大的提高，其CBR值也比较容易达到规范。但是由于石灰改良对施工工艺和设备的要求比较高，工程造价也相对贵，因此很难在西部膨胀土地区予以推广。（二）非膨胀性土包边法所谓非膨胀性土包边法是指用非膨胀土来封闭填芯部分膨胀土的包盖，这样能够有效减少外界干湿变化气候对膨胀土的影响，使其适度保持在一定范围内，保证其强度的稳定，不至于发生大的衰减，因此非膨胀土包边法是膨胀土物理处治技术中最为重要的方法之一。具体来说，非膨胀性土包边法主要可以分为院砾石土包边法和粘性土包边法两种。（三）膨胀土路堤施工后沉降控制8 研究表明，膨胀土路堤的不均匀沉降，会对其上的路面造成不利影响。因此应按照横向变坡率指标的要求控制膨胀土路堤工后不均匀沉降。我们的通常的做法是曰加强沉降和水平位移监测，在路基填筑的过程中，首要确保膨胀土路堤填筑过程中的路基稳定。路基施工完成后，继续跟踪记录观测路基顶面横断面各部位的沉降发展，记录各个时间短的沉降变化趋势，并且预测各时刻的沉降值，计算出路基横向变坡率及横断面最大差异沉降值，当横向变坡率低于容许横向变坡率控制指标时，方可进入路面进行施工。在每一路面结构层施工完毕时，均应进行这一检测控制过程，以指导后续环节施工。结束语：综上所述，膨胀土是影响高速公路路基施工质量的重要因素，具有一定的危害性，施工技术人员只有在具体施工过程中，采取积极有效的应对措施，严格遵守相关施工标准和施工技术规范，优化膨胀土路基及边坡的设计与治理方案，才能确保高速公路工程的安全性和经济性，确保高速公路工程路基施工预期目标的顺利实现，提高高速公路工程的综合效益。参考文献：【1】吴军浩.探讨在膨胀土地区公路的路基处理[J].中外建筑，2009，(04).【2】刘特洪.工程建设中的膨胀土问题[Z].2008.8'