談高速公路工程中膨脹土路基的施工工藝

關(guān)鍵詞：高速公路；膨脹土路基；處理措施；施工工藝 

abstract: this paper write based on the analysis of expansive soil identification and hazards, with emphasis on discussing highway engineering expansive soil subgrade construction process.key words: highway; expansive soil subgrade; treatment measures; construction process 

中圖分類號：u213.1+4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號： 

前言 

長期以來，膨脹土都影響著建筑工程的施工質(zhì)量和正常開展，由于膨脹土具有邊坡浸水后強(qiáng)度下降、見水膨脹、失水收縮等特性，因此會(huì)對膨脹土地區(qū)的工業(yè)建筑和民用建筑施工造成不利影響，高速公路工程也不例外。從整體上看，我國存在很多的膨脹土區(qū)域，當(dāng)涉及到高速公路工程的建設(shè)時(shí)，由于填筑土方的工程量會(huì)比較大，完全采用膨脹土地基顯然很難滿足公路工程建設(shè)指標(biāo)的各種要求。但在保證高速公路工程施工質(zhì)量的前途下，公路工程相關(guān)部門可以通過先進(jìn)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代化施工工藝的指導(dǎo)，對膨脹土地基進(jìn)行科學(xué)處理，并做好高速公路工程完工后的保護(hù)工作，確保公路路基的建設(shè)質(zhì)量和公路工程預(yù)期建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。尤其是近年來在膨脹土微觀結(jié)構(gòu)特征及其工程性質(zhì)研究方面取得的成就，已經(jīng)找到了科學(xué)有效的膨脹土路基處理方式。 

一、膨脹土的識別 

在進(jìn)行高速公路工程路基施工時(shí)，首先要確定膨潤土的性質(zhì)和類型，以便根據(jù)其特性和工程路基的實(shí)際需要采取有針對性的施工工藝或處理方法，進(jìn)行有針對性的施工。通過對過去膨潤土地區(qū)工程施工的調(diào)查和總結(jié)后不難發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)致建筑工程質(zhì)量問題的根本問題并不是膨潤土本身，而是對膨脹土特性的誤判，未能采取有針對性的施工技術(shù)和建筑工藝。雖然目前還未形成統(tǒng)一的膨潤土識別標(biāo)準(zhǔn)，但是基本都涵蓋了抗污含量、自由膨脹率、膨脹土的液限、塑性指數(shù)等，在識別過程中可以采用室內(nèi)簡易定量和現(xiàn)場定性指標(biāo)相結(jié)合的判定方法，具體說來，主要涉及到以下幾點(diǎn)：（1）自由膨脹率在40%及以上；（2）多出露于二級或二級以上階地、山前丘陵和盆地邊緣，地形平緩，無明顯自然陡坎；（3）常見淺層滑坡、地裂、新開挖坑槽壁易發(fā)生坍塌等；（4）建筑物裂隙隨氣候變化而張開或閉合；（5）裂隙發(fā)育，常見的有光滑面與擦痕面兩種情況，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)。凡具備以上這些條件的土均可判定為膨脹土，對土質(zhì)進(jìn)行判定后，另外還要再對其進(jìn)行粘土礦物、基本指標(biāo)、力學(xué)強(qiáng)度等全面研究。 

二、膨脹土的危害 

在高速公路的建設(shè)中如果不解決好膨脹土問題，就會(huì)使公路工程在竣工通車后出現(xiàn)一系列問題，影響交通運(yùn)行，甚至威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。膨脹土引起的危害主要有以下幾點(diǎn)： 

（1）引起高速公路路堤與構(gòu)造物銜接處不同程度的沉陷，進(jìn)而造成高速公路路面破壞或者橋頭跳車等現(xiàn)象； 

（2）路基邊坡受浸水等多種因素的影響，可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)引起的滑坡等災(zāi)害，阻礙道路的正常交通； 

（3）受膨潤土膨脹或收縮的影響，可能引起路堤的整體移動(dòng)或者橋臺的損害； 

（4）路面橫坡變緩，造成路面的積水； 

（5）通道、涵身出現(xiàn)凹陷，或者沉降縫拉寬導(dǎo)致漏水等。 

三、膨脹土路基的基本處理方法 

目前，針對高速公路膨脹土路基的處理方法，主要有濕度控制、換土和對膨潤土的改性處理三種方法。 

（一）濕度控制法 

濕度控制法根據(jù)對膨潤土處理的形式，可以分為保濕法和預(yù)濕法包括預(yù)濕，工作原理就是通過控制膨潤土含水量的變化，保證其水分的穩(wěn)定性，進(jìn)而達(dá)到預(yù)防膨潤土膨脹或收縮變形的目的。預(yù)濕法指的是通過對地基土的浸泡或加蓋非膨潤土，實(shí)現(xiàn)膨潤土的濕度平衡，保濕法主要是隔斷外界大氣對膨潤土的影響，例如可以使用粘土或者土工布對膨潤土路基進(jìn)行封蓋，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。水利工程建避免膨潤土內(nèi)部水分的流失，維持膨潤土水分及結(jié)果的穩(wěn)定性。 

（二）換土法 

顧名思義，換土法就是把高速公路路基下的膨潤土挖除掉，換上能夠滿足施工要求的其他土質(zhì)，如砂礫土等非膨脹土，這是一種非常簡單有效的方法，但是由于高速公路的施工量比較大，對于需要大規(guī)模換土的區(qū)域該方法并不適合。在 進(jìn)行換土?xí)r，換土的深度要最低要達(dá)到基本的臨界深度。臨界深度是指膨潤土基本不受外界環(huán)境影響的深度，具體要根據(jù)路基所承受的負(fù)荷、膨潤土的特性、氣候條件等多種因素進(jìn)行確定。通常情況下，中、弱膨脹土的換土深度為100cm-150cm，強(qiáng)膨脹土在200cm上下，對于具體的換土深度要進(jìn)行充分的調(diào)研。 

（三）膨潤土的改性處理 

對膨潤土的改性處理主要是指在膨潤土中通過與石灰、水泥等材料的物理化學(xué)反應(yīng)，對膨潤土的特性進(jìn)行改進(jìn)，從而達(dá)到提高膨潤土強(qiáng)度、降低其膨脹的潛勢或保持水的穩(wěn)定性等目標(biāo)。具體說來，主要有水泥固化、石灰固化、ncs固化等方式，在具體選擇過程中要根據(jù)高速公路路基施工的實(shí)際和具體的施工工藝進(jìn)行綜合性的考慮，確保膨潤土改性的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。 

四、高速公路的膨脹土路基的施工工藝 

（一）路基高度施工控制 

由于膨脹土路基會(huì)由于風(fēng)化作用、浸水等因素的影響，出現(xiàn)失水干縮、遇水膨脹的特點(diǎn)，如果高速公路的路基高度設(shè)計(jì)過高，則在后期可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的沉降。因此，高速公路的膨脹土路基設(shè)計(jì)不易過高，如果施工高度超過3米，則必須考慮到路基的穩(wěn)定與沉降等問題；當(dāng)施工高度大于6米時(shí)，則必須預(yù)留出相應(yīng)的沉降量，采取路基加寬等有針對性的加強(qiáng)措施，確保路基高度的合理性和穩(wěn)定性。 

（二）路基斷面施工 

路基斷面橫坡盡可能大，必要時(shí)設(shè)防滲層；路肩盡可能寬一些，以利于保持路面下土基內(nèi)水分的穩(wěn)定，最好不小于2.0～2.5m；路肩橫坡要盡可能大一些，以利于排水；路肩與路面結(jié)構(gòu)層用相同的材料鋪砌，以利于保持路幅內(nèi)土基水分的均勻性，并鋪較薄的不透水面層或做防滲處理，以防水分下滲；路側(cè)不應(yīng)種樹，尤其是生長速度快、吸水量或者和蒸發(fā)量比較大的樹種。 

（三）路基排水施工工藝 

由于高速公路的膨潤土路基在遭受雨水侵襲時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響到路基的穩(wěn)定性，因此膨潤土路基排水設(shè)施的施工是至關(guān)重要的，在施工前要根據(jù)路基施工的實(shí)際，進(jìn)行科學(xué)、合理、精心的設(shè)計(jì)。 

首先，要做好路基路面的工程施工，保證地表水的排水順暢，避免地表水下滲對路基造成的不利影響，對于地面的排水溝渠尤其是近路溝渠，必須進(jìn)行加固和鋪設(shè)，避免沖刷過度導(dǎo)致的滲漏；其次，邊溝的施工要與普通路基有所區(qū)別，可以適當(dāng)加寬加深，在路塹邊溝的外側(cè)應(yīng)當(dāng)設(shè)置平臺，這樣可以對路基的坡腳進(jìn)行有效保護(hù)；再次，在路基的塹頂還應(yīng)當(dāng)設(shè)置截水溝，截水溝縱坡應(yīng)利于排水，避免流水對坡面和坡體的不利影響，保證坡腳的穩(wěn)定性；最后，還要防止地基基底的過分干燥，如果大量失水會(huì)引起地基的干裂收縮，不利于地基的穩(wěn)定性。 

（四）路塹施工工藝 

路塹施工前，應(yīng)先進(jìn)行截、排水設(shè)施的施工，將水引至路幅以外；邊坡施工中，宜采取臨時(shí)防水封閉措施保持土體原狀含水量；挖方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，待路塹挖完時(shí)，再削去邊坡預(yù)留部分，并立即進(jìn)行加固和封閉處理；宜用支擋結(jié)構(gòu)對強(qiáng)膨脹土邊坡進(jìn)行防護(hù)，支擋結(jié)構(gòu)基坑應(yīng)采取措施防止暴曬或浸水。膨脹土地區(qū)的路塹，高速公路、一級公路的路床應(yīng)超挖30～50cm，并立即用粒料或非膨脹土分層回填或用改性土回填，按規(guī)定壓實(shí)，其他各級公路可用膨脹土摻石灰處治。 

 

此外，在膨潤土路基的施工過程中，還要確保路基的壓實(shí)度和強(qiáng)度等施工指標(biāo)符合國家的相關(guān)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，要有效控制膨潤土的含水量，確保各項(xiàng)施工措施和施工技術(shù)的貫徹與執(zhí)行。 

五、膨脹土路基的施工技術(shù)要點(diǎn) 

（一）膨潤土土層的粒徑控制 

高速公路路基的相關(guān)施工規(guī)范，對膨潤土路基施工時(shí)的最大粒徑做出了規(guī)定，一般要求在5cm以下，但是當(dāng)土層的含水量偏高時(shí)，石灰石不能有效發(fā)揮應(yīng)有的作用，不能完全消除膨潤土的膨脹特性，這時(shí)膨潤土的土塊很難與石灰料進(jìn)行充分的拌合，尤其是在施工環(huán)境溫度較低時(shí)，水分的蒸發(fā)量不大，膨潤土的土層容易結(jié)塊，勢必會(huì)影響到路基的施工質(zhì)量。在這種情況下，通常需要通過攤平機(jī)械和拌合機(jī)械的反復(fù)交叉作業(yè)，盡量將膨潤土的顆�？刂圃�3cm以下，進(jìn)而有利于膨潤土中水分的蒸發(fā)，便于路基施工質(zhì)量的提高。 

（二）路堤填筑的連續(xù)性與路堤養(yǎng)生 

在進(jìn)行路堤施工時(shí)，要保證施工質(zhì)量，需要做好以下幾點(diǎn)：①在路堤進(jìn)行攤鋪與推平施工后，要對路堤進(jìn)行碾壓，這時(shí)必須把握好碾壓的時(shí)機(jī)，要最膨潤土含水量最佳時(shí)進(jìn)行，在含水量較小是，要灑水拌合均勻并達(dá)到最佳含水量后再進(jìn)行；②要保證各道工序在施工上的連續(xù)性，做到緊密銜接，要經(jīng)過檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行下一道施工；③當(dāng)土層壓實(shí)后，如果不能進(jìn)行及時(shí)施工，則需要對路堤采取養(yǎng)護(hù)措施，如對路堤進(jìn)行覆蓋等。同時(shí)，要做好高速公路膨潤土路基的防風(fēng)、保濕和防水等方面的養(yǎng)護(hù)工作；④在進(jìn)行膨脹土路堤施工時(shí)，要盡量避免在雨天施工，并在施工現(xiàn)場做好排水設(shè)施。 

（三）加強(qiáng)壓實(shí) 

膨潤土路基的壓實(shí)與普通路基相比，應(yīng)當(dāng)有所區(qū)別，在選擇壓路機(jī)時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇35 t~50 t的輪胎壓路機(jī)或與重型振動(dòng)式壓路機(jī)，壓路機(jī)的形式速度通常要維持在4 km/h以下，碾壓時(shí)直線段要采取由兩邊向中央的碾壓方式，小半徑曲線要采取由內(nèi)側(cè)向外側(cè)縱向進(jìn)退的碾壓方式，在橫向接頭位置，三輪壓路機(jī)一般需要重疊后輪的一般距離，振動(dòng)壓路機(jī)要重疊0.4 m~0.5 m，對于前后相鄰的位置則需要縱向重疊1 m~2 m，最終完整碾壓，避免漏壓或死角，對于橋臺結(jié)合處、路堤與路塹分界處等關(guān)鍵部位一定要確保碾壓質(zhì)量，做到無漏壓，無死角�？紤]到膨脹土路堤的沉降，路堤邊緣則應(yīng)各加寬50 cm，路基成型后刷坡整平。 

六、膨脹土路基施工的質(zhì)量控制措施 

（一）加強(qiáng)對路基施工的質(zhì)量檢驗(yàn) 

要想保證膨脹土路基的設(shè)計(jì)與施工質(zhì)量都能夠滿足高速公路工程施工中各項(xiàng)規(guī)定，達(dá)到相應(yīng)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)要求，就必須對膨潤土路基的施工進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，其中檢驗(yàn)的主要內(nèi)容有路堤的水平位移、沉降量、含水量、壓實(shí)度等，對于監(jiān)測出的數(shù)據(jù)要進(jìn)行科學(xué)的分析，確保路基各項(xiàng)指標(biāo)的正常與穩(wěn)定，對于達(dá)不到相關(guān)要求的，要及時(shí)找出原因所在，并采取相應(yīng)的整改方案，為高速公路的膨脹土路基的高質(zhì)量施工提供理論上的支持和幫助。 

（二）做好膨脹土路基的設(shè)與養(yǎng)護(hù) 

在開展高速公路工程施工前，設(shè)計(jì)部門必須做好充分的實(shí)地調(diào)研，結(jié)合膨脹土路基的特性，詳細(xì)了解路基工程施工建設(shè)中涉及的各個(gè)環(huán)節(jié)，確保工程圖紙的設(shè)計(jì)質(zhì)量。同時(shí)，相關(guān)人員要做好圖紙會(huì)審工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)在工程設(shè)計(jì)中存在的缺陷和問題，并采取有針對性的解決措施，盡量避免設(shè)計(jì)缺陷和設(shè)計(jì)質(zhì)量不高帶來的設(shè)計(jì)變更等問題，否則不但不利于工程整體方案的經(jīng)濟(jì)性和施工的便利性，也不利于膨脹土路基施工質(zhì)量的提高。此外，在施工結(jié)束后，對膨脹土路基的的養(yǎng)護(hù)工作也是至關(guān)重要的，科學(xué)的養(yǎng)護(hù)有助于膨脹土路基的穩(wěn)定性，延長高速公路工程的使用壽命和綜合效益的實(shí)現(xiàn)。 

（三）加強(qiáng)崗位培訓(xùn)，落實(shí)路基施工崗位責(zé)任制 

膨脹土路基施工技術(shù)和施工工藝，需要具備專業(yè)技術(shù)性的人才進(jìn)行指導(dǎo)與實(shí)施，這時(shí)加強(qiáng)對相關(guān)人員的崗位培訓(xùn)就顯得尤為重要。除了使相關(guān)人員具備基本的膨脹土路基處理的專業(yè)知識與技術(shù)外，還需要通過培訓(xùn)活動(dòng)，增強(qiáng)施工人員和技術(shù)人員的質(zhì)量意識和責(zé)任意識，認(rèn)真落實(shí)膨脹土路基施工中涉及到的相關(guān)任務(wù)和職責(zé)，實(shí)行崗位責(zé)任制，確保各項(xiàng)質(zhì)量控制措施的貫徹與落實(shí)。 

（四）對路基施工全過程實(shí)行有效監(jiān)控 

膨脹土路基的高速公路工程的施工，是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜、而又艱巨的任務(wù)，在施工過程中會(huì)涉及到很多的部門、人員和施工環(huán)節(jié)，任何一個(gè)方面出現(xiàn)失誤，都將會(huì)對高速公路路基的施工質(zhì)量造成不利影響。因此，相關(guān)部門和人員要加強(qiáng)對膨脹土路基施工的質(zhì)量監(jiān)控，通過構(gòu)建健全完善的工程質(zhì)量保證體系，對高速公路路基施工的全過程實(shí)行有效的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。對于在監(jiān)控過程中發(fā)現(xiàn)的問題和失誤，要及時(shí)采取應(yīng)對措施，并最終進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，確保膨脹土路基施工在各個(gè)施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量和水平；對于嚴(yán)重的質(zhì)量問題，要依據(jù)相關(guān)規(guī)定追究責(zé)任人的相關(guān)責(zé)任。此外，要注重對膨脹土路基施工質(zhì)量問題的經(jīng)驗(yàn)積累，避免類似質(zhì)量問題的再次出現(xiàn)，持續(xù)提高膨脹土路基的施工質(zhì)量和水平。 

結(jié)束語 

綜上所述，膨脹土是影響高速公路路基施工質(zhì)量的重要因素，具有一定的危害性，施工技術(shù)人員只有在具體施工過程中，采取積極有效的應(yīng)對措施，嚴(yán)格遵守相關(guān)施工標(biāo)準(zhǔn)和施工技術(shù)規(guī)范，優(yōu)化膨脹土路基及邊坡的設(shè)計(jì)與治理方案，才能確保高速公路工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性，確保高速公路工程路基施工預(yù)期目標(biāo)的順利實(shí)現(xiàn)，提高高速公路工程的綜合效益。 

 

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