趙永軍

(山西運(yùn)城路橋有限責(zé)任公司，山西運(yùn)城 044000)

“膨脹土是粘性土經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的吸水膨脹、失水收縮形成的一種高塑性粘性土。”具有強(qiáng)烈的脹縮性和超固結(jié)性，在天然狀態(tài)下，它的強(qiáng)度很高。當(dāng)天氣變化時(shí)，它非常敏感，對(duì)工程施工帶來(lái)了很大的危害。隨著我國(guó)道路橋梁建設(shè)加大，我國(guó)高速公路建設(shè)中經(jīng)常會(huì)遇見(jiàn)膨脹土。為了不影響高速公路路堤建設(shè)質(zhì)量，必須采用科學(xué)正確的方法對(duì)膨脹土改性，在施工結(jié)束之后做好防護(hù)措施，讓膨脹土路基能夠滿足使用要求。

1 膨脹土構(gòu)成以及性質(zhì)

1)膨脹土構(gòu)成。膨脹土主要由蒙脫石礦物成分組成，強(qiáng)親水性礦物質(zhì)是膨脹土的粘粒成分。硅氧四面體片以及氫氧化鋁八面體片對(duì)土體物理性質(zhì)起著重要的作用。膨脹土主要由夾著一個(gè)八面體片的兩個(gè)四面體片重復(fù)堆積組成，從而形成三層型。根據(jù)層間水化離子的吸附水性，結(jié)構(gòu)單位填充會(huì)造成晶格活動(dòng)較大，從而讓整個(gè)土體的壓縮性和膨脹性變大。2)膨脹土的工程性質(zhì)。膨脹土和其他粘性土有很大的區(qū)別，具有強(qiáng)烈的吸水膨脹、失水收縮、易裂縫、易固結(jié)以及強(qiáng)度容易衰減等特性。在高速公路建設(shè)中必須處理好改性，避免對(duì)高速公路建設(shè)造成巨大損害。不同情況下的壓力膨脹率和自由膨脹率可以反映土的具體膨脹性能。膨脹土的含水量和膨脹率大小成反比關(guān)系，膨脹率越高，土的含水量就越低。因此，自由膨脹率是反映膨脹土工程地質(zhì)分類最主要的因素。交通部門(mén)根據(jù)相關(guān)法律規(guī)定:Fs≥90%的為膨脹土;Fs在65%～90%之間的是中性膨脹土;Fs在45%～65%之間的是弱性膨脹土。土體當(dāng)中含水量是施工性能改性的重要條件。3)膨脹土的危害。膨脹土一直是巖層工程界的重要問(wèn)題。因?yàn)槭湛s，遇水膨脹的變形以及邊坡滲水強(qiáng)度下降等特性，讓膨脹土地區(qū)建筑、工業(yè)、水利、道路、橋梁等工程建設(shè)都遭到了不同程度的破壞。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)工程界對(duì)膨脹土的結(jié)構(gòu)特征以及相關(guān)工程性質(zhì)進(jìn)行了研究，并取得了相關(guān)的成果，對(duì)膨脹土危害原因進(jìn)行了科學(xué)的分析，并且提出了很多可行性的處理方案。

2 膨脹土路基處理

1)換土。換土是膨脹土最常用的方法，主要是挖出膨脹土以及換填膨脹土或者砂礫土，在換土的時(shí)候必須根據(jù)相關(guān)建設(shè)要求以及實(shí)際環(huán)境氣候特點(diǎn)換土的深度。臨界深度是一定深度的膨脹土不受其他氣候的影響，此時(shí)的含水量成為臨界含水量。根據(jù)各地氣候差異，膨脹土的臨界含水量和臨界深度不一樣，因此，換土深度必須根據(jù)土的含水量而定。強(qiáng)膨脹土一般是2 m，中性，弱性膨脹土一般是1 m～1.5 m之間。

2)濕度控制。保持膨脹土含水量穩(wěn)定以及預(yù)濕是膨脹土濕度控制的主要方法，為了避免膨脹土脹縮變形，應(yīng)該減少路基含水量大氣影響。在施工中利用粘土或者土工布將路基包封好，隔絕大氣和膨脹土的直接接觸，從而減少膨脹土的內(nèi)部濕度。

3)改性處理。高速公路建設(shè)中，一般利用膨脹土的物理化學(xué)特性和石灰、水泥以及其他固化材料進(jìn)行化學(xué)固化，增加膨脹土強(qiáng)度、水穩(wěn)性。石灰固化作用擁有良好的次生碳酸鈣膠結(jié)性、鹽基交換和石灰作用之后能夠生成鋁酸鈣、硅酸鈣等新型的礦物;水泥的固化作用是膠結(jié)物能夠新生礦物和脫水結(jié)晶，降低膨脹土液限，增強(qiáng)膨脹土抗剪強(qiáng)度和塑限;NCS固化材料能增強(qiáng)吸水作用，生成相應(yīng)的微型加筋結(jié)構(gòu)，提高膨脹土的強(qiáng)度。

3 膨脹土的施工處理

在高速公路修筑中，必須在施工現(xiàn)場(chǎng)或者取土場(chǎng)獲得相應(yīng)的土樣，根據(jù)土樣做相應(yīng)的膨脹性土工試驗(yàn)。按照試驗(yàn)結(jié)果結(jié)合實(shí)際的施工工藝采取合適的改性措施，再通過(guò)觀察以及試驗(yàn)確定出膨脹土類型。擊實(shí)6%的灰土，然后液塑限，進(jìn)行自由膨脹率以及CBR值試驗(yàn)。在高速公路建設(shè)中，膨脹土以及CBR小于3的弱性膨脹土必須摻對(duì)應(yīng)的石灰進(jìn)行分層改性，確保摻灰后的混合土完全符合高速公路建筑施工要求。具體流程如下:

1)準(zhǔn)備相應(yīng)的下載面。首先將下載面表面的雜物以及浮土清理干凈，用3Y18/21壓路機(jī)橫向、縱向、全面的碾壓3遍～4遍，確保它的平整度、寬度、壓實(shí)度、標(biāo)高等符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。根據(jù)相應(yīng)的配合比設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備好相應(yīng)的土和石灰。2)施工放樣。在高速公路建設(shè)前，恢復(fù)相應(yīng)的中線，在對(duì)應(yīng)的下承面設(shè)置對(duì)應(yīng)的高程指示樁。每隔20 m的直線地段設(shè)置一個(gè)樁，做好標(biāo)記，根據(jù)相關(guān)規(guī)定知識(shí)壓實(shí)后需要達(dá)到的高度和填筑層邊緣位置。3)運(yùn)輸以及攤鋪。通過(guò)自卸汽車將需要的各種原料分層送到指定的地方。由人工協(xié)助推土機(jī)將土弄均勻，再用YZC12壓路機(jī)碾壓1遍～2遍，保證土層表面平整，最后通過(guò)人工協(xié)助裝載機(jī)，將準(zhǔn)備好的石灰均勻的攤鋪在平整的表層上面。4)后續(xù)管制。在混合均勻之后，用規(guī)定的平地機(jī)弄平，及時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪雺骸Ｄ雺簳r(shí)根據(jù)碾壓標(biāo)準(zhǔn)，按照試驗(yàn)最佳結(jié)果進(jìn)行碾壓，保證相鄰的兩條填筑路基在填縫時(shí)的緊密性，從而讓壓實(shí)度達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。在碾壓完成之后立即采用覆蓋草袋灑水的方法進(jìn)行養(yǎng)生。同時(shí)，養(yǎng)生期間必須封閉相應(yīng)的交通路段，養(yǎng)生周期不能少于7 d。

4 高速公路膨脹路基施工

通常情況下，高速公路路基清表之后根據(jù)相關(guān)施工規(guī)范碾壓緊實(shí)之后，再根據(jù)要求填壓相應(yīng)的弱性膨脹土;對(duì)于池塘或者河渠地段，一般是在清淤之后填砂礫石到原地面;對(duì)于低凹的地段清表之后檢測(cè)地基承載力以及含水量。當(dāng)含水量太大，地基承載力小于100 kPa，填筑砂石就會(huì)上升到平常水位之上，鋪設(shè)防滲透復(fù)合土工布在砂礫石的表層，從而有效避免地下水上升對(duì)地基質(zhì)量造成影響。高速公路膨脹土路基施工特點(diǎn)。

1)高速公路膨脹土分層攤鋪和粉碎。在高速公路建設(shè)中，膨脹土施工必須避免雨季作業(yè)和現(xiàn)場(chǎng)施工的排水功能。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇對(duì)應(yīng)的攤鋪和粉碎設(shè)備。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，松鋪厚度一般控制在30 cm以內(nèi)，壓實(shí)厚度小于25 cm。在上土之前控制好松鋪厚度，在已經(jīng)碾壓好的土層表面撒相應(yīng)的石灰方格網(wǎng)。對(duì)于91區(qū)時(shí)直接攤平、碾壓和密實(shí);94區(qū)時(shí)必須運(yùn)用推土機(jī)將其推平，在平地機(jī)精平的涂層之上畫(huà)上相應(yīng)的灰線方格，對(duì)比6%灰土配比，統(tǒng)計(jì)好每平方米對(duì)應(yīng)的石灰用量，再讓人工攤鋪均勻，對(duì)于含水量很大，不能拌合的，必須先用鏵犁晾曬。

2)高速公路土層的粒徑控制。根據(jù)施工要求，膨脹土施工中，最大的粒徑必須小于5 cm，當(dāng)土的含水量較大時(shí)，生石灰不能徹底減小含水量，更不可能徹底消除膨脹，因此，石灰料和土塊不能充分的結(jié)合。溫度降低時(shí)，水分不會(huì)輕易蒸發(fā)，經(jīng)過(guò)碾壓形成粘土餅，很大程度的影響了高速公路路基的質(zhì)量。在高速公路現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)，必須利用相應(yīng)的攤平拌合機(jī)械交叉使用，讓土顆粒在3 cm以下。讓土中的水分和土充分結(jié)合。從而從根本上減少土本身的膨脹性，提高壓實(shí)的效率。

3)增強(qiáng)壓實(shí)度。膨脹土路基必須采用35 t～50 t輪胎壓路機(jī)或者重型振動(dòng)式壓路機(jī)，讓行駛速度在4 km/h以下，碾壓的時(shí)候直線段從兩邊向中央行駛，小半徑曲線由內(nèi)向外進(jìn)行。重疊0.4 m～0.5 m橫向接頭振動(dòng)壓路機(jī)，三輪壓路機(jī)重疊后輪的一半，保持相鄰區(qū)段互相重疊，從而保證沒(méi)有漏壓和死角。對(duì)于路塹和路堤的分界，橋臺(tái)必須碾壓緊密平實(shí)。對(duì)于路堤可以采取加寬50 cm保障路基成型之后整平。

4)路堤養(yǎng)生。高速公路建設(shè)中，除了要保障路堤碾壓、推平，同時(shí)還必須控制水量，讓摻灰攪拌之后的含水量保持在最佳的狀態(tài)，壓實(shí)檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)之后再進(jìn)行下一步工序。工序期間連續(xù)施工，保證每道工序緊密連接，當(dāng)遇見(jiàn)土層壓實(shí)之后不能及時(shí)施工的采取養(yǎng)生覆蓋的措施對(duì)路基進(jìn)行保護(hù)。及時(shí)對(duì)路堤的邊坡防護(hù)工程施工，做好相應(yīng)的保濕、防風(fēng)化保護(hù)。

5 結(jié)語(yǔ)

在高速公路建設(shè)中，膨脹土是影響工程建設(shè)質(zhì)量的特殊土質(zhì)，對(duì)于工程建設(shè)具有極大的破壞力。因此，在實(shí)際高速公路建設(shè)中，我們應(yīng)該從膨脹土的物理、化學(xué)特性以及相關(guān)環(huán)境土質(zhì)和特殊地理氣候，通過(guò)特殊膨脹土路基處理和施工工藝，改善膨脹土性能，保證施工質(zhì)量。

[1]高志強(qiáng).高速公路膨脹土路基施工[J].山西建筑，2010，36(8):298-299.

[2]連佳機(jī).高速公路膨脹土路基施工探索[J].公路，2005(10):21-22.

[3]趙華萍.高速公路膨脹土地基的處理措施淺析[J].中國(guó)科技財(cái)富，2010(12):49-50.

[4]雷 磊.膨脹土路基施工技術(shù)[J].中國(guó)科技博覽，2011(34):67-68.

[5]歐陽(yáng)光.膨脹土路基施工技術(shù)[J].湖南交通科技，2006，32(2):55-56.

[6]譚子龍.高速公路膨脹土路基施工技術(shù)[J].西部探礦工程，2008，20(7):33-34.