高速公路膨脹土路基的施工處理方法
 

膨脹土是指粘粒成分主要由強(qiáng)條水性礦物質(zhì)組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土，在廣西地區(qū)分布較為廣泛。為了保證道路在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)路基的穩(wěn)定和路面的平整度，達(dá)到安全、舒適行車的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。本文根據(jù)高速公路膨脹土路基處理基本方法，并結(jié)合自己在多年來的施工管理經(jīng)驗(yàn)提出一些施工處理方法。
　　一、問題的提出
　　膨脹土一直是困擾巖土工程界的重大工程問題。膨脹土遇水膨脹、失水收縮的變形特性及其邊坡浸水強(qiáng)度衰減特性在膨脹土地區(qū)的工業(yè)民用建筑、水利、鐵道、公路等工程建設(shè)和工程運(yùn)營(yíng)中起到極大的破壞作用。近年來，我國(guó)巖土工程界在膨脹土微觀結(jié)構(gòu)特征及其工程性質(zhì)的研究中取得了豐碩的成果，對(duì)膨脹土產(chǎn)生工程病害的原因給予科學(xué)的解釋，并提出許多切實(shí)可行的處理辦法。隨著我國(guó)高速公路建設(shè)日新月異，許多公路路線不可避免會(huì)通過膨脹土地區(qū)。本文根據(jù)廣西水（水任）南（南寧）高速公路的膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)，以及地質(zhì)勘測(cè)的翔實(shí)報(bào)告及有關(guān)處理膨脹土的經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勅绾卫煤侠硎┕し椒ㄈヌ幚砼蛎浲恋捏w會(huì)。
　　二、膨脹土的判別與分類
　　在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，首先必須正確識(shí)別膨脹土與非膨脹土，并準(zhǔn)確判斷膨脹土膨脹勢(shì)的強(qiáng)弱和工程性質(zhì)的特點(diǎn)，然后才能在工程設(shè)計(jì)和施工中做到有的放矢，采取切實(shí)有效的方法進(jìn)行處理。以往的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)（包括水利、公路、鐵路等）已經(jīng)證明：膨脹土并不可怕，可怕的是對(duì)膨脹土判斷失誤，沒有進(jìn)行正確的處理而導(dǎo)致工程病害的發(fā)生。
　　對(duì)于膨脹土的判別與分類，近些年來國(guó)內(nèi)外做了大量的研究工作，基于不同目的采用不同的判別和分類方法。如：通過膨脹性礦物（蒙脫石及蒙脫石和伊利石、高嶺石的混層礦物）的含量、膨脹土的液限和塑性指數(shù)、自由膨脹率等等。雖然膨脹土的判別方法國(guó)內(nèi)外尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但比較廣泛采用的是現(xiàn)場(chǎng)定性和室內(nèi)簡(jiǎn)易定量指標(biāo)相結(jié)合的方法，即根據(jù)工程地質(zhì)特征及土的自由膨脹率指標(biāo)綜合判定：[PageCute]
　　第一，裂隙發(fā)育，常有光滑面與擦痕，有的裂隙中充填灰白色、灰綠色粘土，在自然條件下呈硬塑狀態(tài)；
　　第二，多出露于二級(jí)或二級(jí)以上階地、山前丘陵和盆地邊緣，地形平緩，無明顯自然陡坎；
　　第三，常見淺層滑坡、地裂、新開挖坑槽壁易發(fā)生坍塌等；
　　第四，建筑物裂隙隨氣候變化而張開或閉合；
　　第五，自由膨脹率大于或等于40%。具備這些條件的土可判定為膨脹土，然后再對(duì)其進(jìn)行粘土礦物、基本指標(biāo)、力學(xué)強(qiáng)度等全面研究。
　　三、膨脹土路基基本的處理方法      公路工程中的膨脹土處理主要涉及三方面的內(nèi)容：膨脹土邊坡穩(wěn)定及防護(hù)；膨脹土隧道的支護(hù)與襯砌問題；膨脹土路基的處理。一般來說，膨脹土路基處理方法有如下三種：換土、濕度控制、改性處理。
　?。ㄒ唬Q土
　　換土是膨脹土路基處理方法中最簡(jiǎn)單而且有效的方法。顧名思義換土就是挖除膨脹土，換填非膨脹土或沙礫土，換土深度根據(jù)膨脹土的強(qiáng)弱和當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)確定。在一定深度以下的膨脹土含水量基本不受外界氣候的影響，該深度稱之為臨界深度，該含水量稱之為該膨脹土在該地區(qū)的臨界含水量。由于各地的氣候不同，各地膨脹土的臨界深度和臨界含水量也有所不同。換土深度要考慮受地面降水影響而使土體含水量急劇變化的深度，基本上在1～2m，即強(qiáng)膨脹土為2m，中、弱膨脹土為1～1.5m，具體換土深度要根據(jù)調(diào)查后的臨界深度來確定。
　?。ǘ穸瓤刂?br /> 　　濕度控制法包括預(yù)濕和保持含水量穩(wěn)定。為控制由于膨脹土含水量變化而引起的脹縮變形，盡量減少路基含水量受外界大氣的影響，需在施工中采取一定的措施。如利用土工布或粘土將膨脹土路基進(jìn)行包封，避免膨脹土與外界大氣直接接觸，盡量減少膨脹土內(nèi)部的濕度遷移。水利工程建設(shè)中經(jīng)常采用膨脹土預(yù)濕法，用水浸泡地基土或覆蓋非膨脹土以達(dá)到膨脹土的濕度平衡。[PageCute]
　　（三）改性處理
　　化學(xué)固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通過與膨脹土的物理化學(xué)作用進(jìn)行膨脹土的改性處理，以達(dá)到降低膨脹土膨脹潛勢(shì)、增強(qiáng)強(qiáng)度和水穩(wěn)性的目的。具體來說：石灰的固化作用是由于鹽基交換、次生碳酸鈣膠結(jié)性、粘土顆粒與石灰相互作用形成新的含水硅酸鈣、鋁酸鈣等新礦物而顯現(xiàn)出來；水泥的固化作用是由于鈣酸鹽與鋁的水化物和顆粒間的膠結(jié)作用，膠結(jié)物逐漸脫水和新生礦物的結(jié)晶作用，從而降低膨脹土的液限，增大了膨脹土的塑限和抗剪強(qiáng)度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的優(yōu)點(diǎn)消除土的脹縮性外，還有吸水增強(qiáng)作用，改善土的壓實(shí)性并生成微型加筋結(jié)構(gòu)，提高土的強(qiáng)度。在以往的膨脹土地基處理中已有過許多成功的先例，利用這種處理方法的成敗主要取決于固化材料的技術(shù)指標(biāo)和施工工藝。
　　四、膨脹土路基的施工處理方法
　　在廣西水（水任）南（南寧）高速公路施工中，針對(duì)膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)，根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)的詳實(shí)報(bào)告及有關(guān)處理膨脹土的經(jīng)驗(yàn)，在施工中采用了綜合處理的思想，并進(jìn)行了針對(duì)性的研究，提出如下處理措施：
　　第一，填高不足1米的路堤，必須換填非膨脹土，并按規(guī)定壓實(shí)。
　　第二，使用膨脹土作填料時(shí)，為增加其穩(wěn)定性，采用石灰處治，石灰劑量范圍為10%～12%，要求摻灰處理后的膨脹土，其脹縮總率接近零為佳。
　　第三，路堤兩邊邊坡部分及路堤頂面要用非膨脹土作封層，必要時(shí)須鋪一層土工布，從而形成包心填方。 　　    第四，路塹邊坡不要一次挖到設(shè)計(jì)線，沿邊坡預(yù)留厚度30～50cm一層，待路塹挖完后，再削去預(yù)留部分，并以漿砌花格網(wǎng)護(hù)坡封閉。
　　第五，路堤與路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內(nèi)的含水量不一定相同，原有的密實(shí)度也不盡相同，壓實(shí)時(shí)應(yīng)使其壓實(shí)得均勻、緊密，避免發(fā)生不均勻沉陷。因此，填挖交界處2米范圍內(nèi)的挖方地基表面上的土應(yīng)挖成臺(tái)階，翻松，并檢查其含水量是否與填土含水量相近，同時(shí)采用適宜的壓實(shí)機(jī)具，將其壓實(shí)到規(guī)定的壓實(shí)度。
　　第六，施工時(shí)應(yīng)避開雨季作業(yè)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)排水。路基開挖后各道工序要緊密銜接，連續(xù)施工，時(shí)間不宜間隔太久。路堤、路塹邊坡按設(shè)計(jì)修整后，應(yīng)立即漿砌護(hù)墻、護(hù)坡，防止雨水直接侵蝕。
　　第七，膨脹土地區(qū)路床的強(qiáng)度及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)規(guī)定、規(guī)范。
　　五、結(jié)語
　　膨脹土是影響道路及其他構(gòu)造物建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問題，應(yīng)著重從影響其物理、力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上考慮，從而通過特殊的施工工藝到處理的目的。一個(gè)工程有其自身的特點(diǎn)及建設(shè)條件，在廣西水（水任）南（南寧）高速公路中，處理膨脹土的措施已在施工中應(yīng)用，取得良好效果。