浅谈膨胀土路基施工技术控制
摘要：胀土是指粘粒成份主要由强条水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。膨胀土为一种高塑性粘土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。本文结合城市道路膨胀土路基施工实际，提出一些处理方法及施工控制要点。
关键词：膨胀土,路基,施工技术,控制
胀土是指粘粒成份主要由强条水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。膨胀土为一种高塑性粘土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。本文结合城市道路膨胀土路基施工实际，提出一些处理方法及施工控制要点。
一、膨胀土的判别与分类
在膨胀土地区进行工程建设，首先必须正确识别膨胀土与非膨胀土，并准确判断膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点，然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。以往的工程建设经验（包括水利、公路、铁路等）已经证明：膨胀土并不可怕，可怕的是对膨胀土判断失误，没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。
对于膨胀土的判别与分类，近些年来国内外做了大量的研究工作，基于不同目的采用不同的判别和分类方法。如：通过膨胀性矿物（蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等等。虽然膨胀土的判别方法国内外尚未有统一标准，但比较广泛采用的是现场定性和室内简易定量指标相结合的方法，即根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标综合判定：
1、裂隙发育，常有光滑面与擦痕，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；
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、自由膨胀率大于或等于40%。具备这些条件的土可判定为膨胀土，然后再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。
二、膨胀土路基的处理方法
一般来说，膨胀土路基处理方法有如下三种：换土、湿度控制、改性处理。
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，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1～2m，即强膨胀土为2m，中、弱膨胀土为1～1.5m，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。
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。
3、改性处理
化学固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通过与膨胀土的物理化学作用进行膨胀土的改性处理，以达到降低膨胀土膨胀潜势、增强强度和水稳性的目的。具体来说：石灰的固化作用是由于盐基交换、次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、铝酸钙等新矿物而显现出来；水泥的固化作用是由于钙酸盐与铝的水化物和颗粒间的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低膨胀土的液限，增大了膨胀土的塑限和抗剪强度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的优点消除土的胀缩性外，还有吸水增强作用，改善土的压实性并生成微型加筋结构，提高土的强度。在以往的膨胀土地基处理中已有过许多成功的先例，利用这种处理方法的成败主要取决于固化材料的技术指标和施工工艺。
三、施工控制的要点
在膨胀土路基的施工过程中，应集中力量，连续快速施工，分段完成，而且要尽量避免雨季施工；若有施工困难不能避免时，应保证在施工中排水通畅，不出现积水浸泡工作面场地的现象。下面结合工程实际，谈一些施工控制要点：
1、施工准备
在施工前，要对路基进行正确的测量放线，同时要定出位置先施工排水设施，以便在雨后能堵截地表水及迅速排除积水；排水沟的设置要遵循永临结合的原则，既要满足现场施工要求，又要为下道防护工程施工创造条件。同时在对路堤填筑前，要对填料进行土样分析，测定填料的类别、等级、液塑性、最大干容重、最佳含水量、天然密度及含水量等详细数据，为填料选择、弃方利用以及压实工艺提供依据。
2、路基填筑
在路堤填筑前，按每5000m3以及在土质变化时取样，同时按规范要求进行一次颗粒分析、液限和塑限、有机质含量和击实试验，进行试验时用重型击实法确定土的最大密度和最佳含水量，以选取合适的填料，基底土密实且地面横坡缓于1∶10时路堤可直接填筑，但填筑高度小于1.2m地段应挖除草皮；在稳定山坡上，横坡为1∶10～1∶5时应清除草皮；横坡为1∶5～1∶2.5时原地面应挖台阶。水田及水洼地，当淤泥不厚时应排水疏干挖淤；当淤泥厚时采用抛填片石或砂软石处理，基底为耕地或松土，当松土厚大于0.3m时应将松土翻挖，分层回填压实。
在填筑过程中，为确保填筑质量，在施工中土、石填筑应采用“四区段、八流程”进行，循环作业。（“四区段”即：填筑区→平整区→碾压区→检验区；“八流程”即：施工准备→基底处理→分层填筑→摊铺→整平→洒水或晾晒→检测签证→整修成型。）各区段、各流程内只允许做该项流程的作业，不许几种作业交叉施工，确保施工质量。路基填土应分层平行进行，每层松铺厚度根据现场压实试验确定，一般为30cm；每层填筑都把填料均匀地摊铺在路堤的整个宽度上，大致平整，并采用机械平整，以保证对路堤的均匀压实。
山坡填筑施工时应由最低一层台阶填起并分层压实，将所有台阶填完后，即可按照一般填土进行。每层填土的宽度要比设计宽度（含预留沉落加宽值）多填宽约50cm作为保护层，可以防止因雨水冲刷造成的冲沟，而保证整修后边坡处的压实度及有效尺寸。
压实机械使用20T自行振动式压路机，平整机械采用120推土机或平地机；路基密实度检测主要使用核子密度仪，路基基床部分采用K30承载板试验，压实标准采用现行施工规范标准。为提高压实效果，保证压实质量，碾压前填土含水量控制在最佳含水量的±2%以内。土壤含水量太大时必须进行晾晒，土壤太干时则需洒水湿润。碾压前对填筑层的分层厚度和平整程度进行检查，确认符合要求后进行碾压。为保证填土压实的均匀性及密实度，每层填土先用推土机摊平，低速驶压4～5遍，再用压路机进行碾压，路基填筑做到随填随压，并将表面作成4～5%的横坡，以利排水。前后两次轮迹重叠15～20cm。当取土场取土过湿时，要对进行湿土晾晒，每次用推土机刮起8～10cm晾晒，并待晾晒合格后进行路基填筑。
在路基填筑的过程中，要同时安排施工护脚墙和排水沟，防止因地表水和雨水浸湿或冲刷，保证路基稳定。
3、路堑施工
路基挖方过程中及时根据测设的边桩及坡度控制边坡，并在雨季前做好天沟、截水沟等配套工程，保证边坡的稳定。开挖至接近路基标高时，通过试验确定单位厚度土壤压缩变形量，确定合适的预留压缩厚度，用压路机碾压，推土机或平地机配合修整路面。在施工期间，重点是在该路堑路段按侧沟位置先挖通，同时要安排侧沟浆砌片石施工，保证排水畅通，以免雨水浸泡路基基床部分，致使基床部分土质软化，且而影响路堑边坡稳定；同时可以防止泥浆侵蚀良田河道。开挖地段有含水层时，在开挖该段土方前，采用排水措施后再进行开挖，路堑穿越水田时，须在坡顶用地界处修筑拦水坝。
膨胀土路堑基床换填应紧随开挖完成，防止底土暴露时间过长；当有困难时，基床应留有厚度不小于0.5m的保护层，防止因雨水浸泡基床部分变为弹簧土或翻浆冒泥。设有防护的膨胀土边坡不能紧跟开挖完成时，应暂留厚度不小于0.5m的保护层，防止雨水冲刷后，造成修坡时而超挖。在开挖天沟等截水沟离堑顶不得少于2～3m，以免影响路堑边坡稳定。
4、路基加固及防护
在膨胀土填筑施工过程中，为防止膨胀土路基边坡变形及对已经产生变形的膨胀土路基边坡进行整治，及时做好路基加固与防护工程将有着十分重要的意义。在膨胀土路堤填筑过程中，有效防护加固措施有植物防护、支撑渗沟及支挡加固；而在植物防护中，当路基填土高度6.0m>H>3.0m时，采用土工网垫内种草籽护坡，当H>6.0m采用分层铺设土工格栅加筋（每侧宽3.5m），每层间距0.6m，坡面喷播植草防护。在膨胀土路堑边坡防护加固中有植物防护、骨架护坡、片石护坡、全封闭式护坡及挡土墙等，边坡防护施工在边坡修坡到位后抓紧施工，以免边坡受雨水冲刷而变形。
四、结语
膨胀土是影响道路及其他构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理、力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过特殊的施工工艺到处理的目的。
【参考文献】
[1]张等.《干旱半干旱地区膨胀土路基处理技术研究》研究报告[R].
[2]刘特洪.工程建设中的膨胀土问题[Z].
