1、膨胀土路基处理措施的探讨【摘要】 随着我国基础设施建设的迅猛发展，新建了大量的路，在公路的设计、施工过程中，常常会遇到膨胀土。膨胀土是具有较大的吸水后显著膨胀、失水后显著收缩特性的高液限粘土，膨胀土分布十分广泛，本文主要阐述了有关膨胀土路基处理措施。 【关键词】路基，膨胀土，处理措施 中图分类号： U213.1 文献标识码： A 文章编号： 1.前言 膨胀土地区的公路路基处理是一个很复杂的问题，需要考虑多种因素。它要求公路路基、挡墙、桥涵等的设计人员必须熟悉膨胀土的工程性质，根据其特性提出科学合理的设计，只要有一个方面不合理，就可能导致膨胀土灾害的发生。因此对膨胀土路基的处理方法需要不断地研究
2、探讨。 2.公路路基膨胀土结构现状 膨胀土主要是由强亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石组成的，是具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土。膨胀土在天然状态下常处于较坚硬状态，对气候和水文因素有较强的敏感性，这种敏感性对工程建筑物会产生严重的危害。膨胀土胀缩引起建筑物的破坏常常具有多次反复性和长期潜在的危险性，会给人类造成灾害。膨胀土问题直到 30 年代后期才被土力学工程师们所认识，工程界逐渐领悟到结构物的破坏，除了沉降的原因外，有时还有膨胀土胀缩的原因。随着经济建设的迅速发展，膨胀性粘土研究越来越引起了人们的注意。膨胀土性质研究主要是从微观结构、渗透性、强度和变形四个方面来进行的。
3、笔者认为，膨胀土的研究还需从以下几方面着手: 2.1.进一步加强膨胀土微结构方面的研究，认识其胀、缩变形和破坏机理，以指导其他方面的研究。 2.2.加强非饱和土理论，特别是荷载、含水量、吸力之间关系的研究，从而真正揭示膨胀土的强度和变形特性。 2.3.加强现场测试，通过现场试验，发展新的应用性的数值分析计算理论和方法。 2.4.加强膨胀土工程处理方面的研究，以解决工程实际问题。 3.膨胀土的判别与分类方法 准确判别膨胀上及评价膨胀势大小是膨胀土地基处理首要解决的问题:若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土,会给工程埋下隐患;若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土判为强膨胀土,会造成经济的巨大浪费。
4、已有的工程教训证明,许多膨胀土的工程危害是由工程人员对膨胀土误判造成。目前,国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多,我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同。国内工程设计常用的判别标准主要有以下三类。 3.1.原国家建委标准膨胀土地区建筑技术规范(GBJ112-87) 该规范以自由膨胀率为判据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定,自由膨胀率大于 40%,或蒙脱石含量大于 7%时,可判定为膨胀土。 3.2.铁道部行业标准铁路工程地质膨胀土勘测规则( TB10042-995 ) 规则中,膨胀土的判别分为初判和详判。初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段。初判依据为土的现场宏观
5、地质特征、自由膨胀率、液限。土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率大于 40%,液限大于 40%时,判定为膨胀土。 3.3.交通部标准公路路基设计规范(JTG D30-2004) 规范在其附件条文说明“7.8.1”节中,要求“自由膨胀率大于 40%和液限大于 40%的粘土质,可初判为膨胀土,但这并不是惟一的,最终决定因素是胀缩总率及膨胀的循环变形特征,以及与其他指标相结合的综合判别方法” 。 4.膨胀土公路路基的处理措施 4.1.粉碎与掺灰拌和 针对膨胀土失水时为硬块，吸水时为泥块的特性，要选择适合的粉碎和拌合机械。首先应根据设备的性能确定土的松铺厚度，松铺厚度过厚，造成掺石灰后拌合
6、机械拌不透而产生夹层，因此规定松铺厚度控制在 25cm 左右，压实厚度不得大于 20cm。上土后，用推土机配合平地机推平，方格网布灰。如果土的含水量大则不能直接拌和，应先用铧犁来回翻拌晾晒，直到石灰与土结合比较均匀时，再用旋耕机进行初步粉碎，最后再用宝马路拌机进行拌和。土块粒径施上技术规范规定在 5cm 以下，但实践发现，土的含水量大时，生石灰粉达不到彻底降低其含水量和消除其膨胀性的目的。土块不能和石灰充分结合仍是粘土块，特别是温度较低时，水分又不易蒸发，碾压后土层顶部一片一片的粘土饼特别明显，影响路基质量。因此，可要求土块粒径控制在 3cm 以下，使土中水分易于蒸发，和石灰粉充分结合，减少土
7、块本身的膨胀率，有利于提高压实效率。当土的含水量小时，也要用铧犁翻拌，避免直接用旋耕机配合路拌机拌和造成扬尘污染环境。施工时应特别注意要经常检查拌合深度和均匀程度，避免素土夹层。 4.2.碾压与养生 压实时应控制在最佳含水量。如果掺灰拌和后含水量较小，则不能及时碾压，要洒水拌和均匀，达到最佳含水量时方可碾压。压实后经检验合格后马上进行下一步的施工:1)避免水分的蒸发，含水量降低造成表面干裂，降低灰土的强度。对石灰土起到覆盖养生的作用。总之，各道工序要紧密衔接，连续施工，分段完成。土层压实后如果不能及时上土应采取覆盖措施。 4.3.确保路基最小填筑高度。路基最小填筑高度必须保证不因地面水、地下水
8、、毛细水及冻胀作用的影响而降低其稳定性，按照路基设计规范要求，根据土基干湿类型及毛细水位高度，确保路基最小填筑高度，当路基填筑高度受限制而不能达到规范规定时，则应采取相应的处治措施，如：换填砂砾、石渣等透水性材料设置隔离层或修筑地下渗透沟等以避免地面积水和地下水浸入路基，影响路基工作区内的土基强度与稳定性。土质挖方路基，须换填不少于 60cm 砂砾，石质挖方路基，须设置30cm 砂砾垫层，横向排水不畅路段要加设盲沟。 4.4.完善路基综合排水设计。县级以上公路工程设计中，必须遵循因地制宜，整体规划，综合考虑的原则进行路基纵、横向排水设计，避免造成路基两侧长期积水浸泡路基，使路基承载力下降面发生
9、沉降变形。在村屯路段必须设置排水边沟，平坡路段边沟须设有纵坡，确保排水通畅。高填方路段采用集中排水措施，并与警示桩、防撞墙统筹考虑，要求在每 20-40及主要变坡点处设置简易或永久性泄水槽。挖方段根据上边坡的汇水而积来设计截水沟，并考虑边坡土质和边坡，设置挡墙防止塌方，路基较低路段可以采取加设砂砾层及渗水盲沟，并加大、加深边沟等排水措施。 5.公路路基膨胀土施工处理 膨胀土路基基本的处理方法公路工程中膨胀土路基处理方法一般有如下四种：换土、湿度控制、改性处理和膨胀土边坡的刚性防护。 5.1. 换土 换土是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。顾名思义换土就是挖除膨胀土，换填非膨胀土或沙砾土
10、，换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响，该深度称之为临界深度，该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。由于各地的气候不同，各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。换土深度要考虑受地面降水影响而使土体含水量急剧变化的深度，基本上在 12m，即强膨胀土为 2m，中、弱膨胀土为11.5m，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。 5.2.湿度控制 湿度控制法包括预湿和保持含水量稳定。为控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形，尽量减少路基含水量受外界大气的影响，需在施工中采取一定的措施。如利用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封，避免
11、膨胀土与外界大气直接接触，尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。水利工程建设中经常采用膨胀土预湿法，用水浸泡地基土或覆盖非膨胀土以达到膨胀土的湿度平衡。 5.3.膨胀土边坡的刚性防护 膨胀土挖方坡传统的处置方案是采用全封闭的刚性防护，以阻止降水被非饱和土吸收，其主要方式如浆砌石满铺防治、混凝土六角块满铺防护、土钉墙加固边坡、抗滑桩、重力式挡墙等。此方法需要避开雨季施工，路基开挖后各道工序要紧密衔接，连续施工，时间不宜间隔太久，防止雨水浸泡。但是刚性防护没有从解决在大气风化作用影响深度范围内膨胀土体的胀缩问题，并且耐久性较差。 【结束语】 路基是公路的重要组成部分，是按照路线位置和一定技术要求修筑的带状
12、构造物，承受由路面传来的荷载，应有足够的强度、稳定性和耐久性。路基是公路路面的基础,它与路面共同承担汽车荷载的作用，因此加强质量控制路基尤为重要。 【参考文献】 1孙惠兰，徐培华高等级公路膨胀土地段路基施工技术J.筑路机械与施工机械化，2011， （4）. 2张锦满. 浅谈公路路基膨胀土施工技术J. 中国高新技术企业,2011,07:107-108. 3王恒研,黄华,李家亮. 浅谈高速公路路基膨胀土施工J. 科技资讯,2012.16:36-37. 4符德，姬高阳，周建伟.道路工程中路基质量的预防及处治J.科技信息，2011.11.25. 5贾东亮,丁述理,杜海金等.膨胀土工程性质的研究现状与展望J.河北建筑科技学院学报,2012,20(1). 6胡龙,陈璋.水中和膨胀土路基 CBR 值的达标研究J.武汉理工大学学报,2011(12).
