浅谈膨胀土填芯路基施工技术

侯传海

（开封市公路管理局，河南 开封 475000）

一、引言

膨胀土是一种在地质过程中自然形成的具有显著胀缩性的多裂隙地质体，矿物成分以伊利石与蒙脱石等强亲水性矿物为主。膨胀土在我国分布范围较为广泛，自然条件下，膨胀土多呈坚硬或硬塑状态，裂隙较为发育且易见光滑面与擦痕，其裂隙随环境变化张开与闭合，具有反复胀缩性。反复的胀缩易导致土体产生裂缝，严重破坏土体整体性，使土体易发生垮塌、松散等病害，导致路基垮塌、局部隆起与崩解，以及边坡滑坡、溜塌、边坡失稳等。因此，在膨胀土地区开展工程活动，必须提出相应的膨胀土处治方案，以确保工程质量。笔者认为，为提高膨胀土地区路基的稳定性，延长道路寿命，研究膨胀土填芯路基施工技术是十分必要的。本文结合试验路段膨胀土特性，总结膨胀土路基处治技术与施工控制措施，并将其应用于某膨胀土地区高速公路试验段路基填筑施工中，以检验处治效果。

二、工程概况

某高速公路主线设计行车速度为120km/h，路基宽28m，填筑高度为5.4～6.3m，路基边坡坡度为1：1.5，该高速公路沿线膨胀土分布较为广泛，且相当一部分是具有高液限、低强度、高塑性的膨胀土，对高速公路路基稳定性影响较大，无法直接作为路堤的填筑材料。经过反复研究，施工方决定在该高速公路试验段（K37+490～K38+490）采用膨胀土填芯路基的结构形式进行膨胀土地区路基的填筑施工。

三、膨胀土的分类与判别

（一）膨胀土的分类

膨胀土是一种具有较强持水性、亲水性以及较高黏聚性与可塑性的黏土，根据土体自由膨胀率、液限与塑性指标可划分成强、中、弱三级，膨胀土的判别与分类如表1所示。

表1 膨胀土的分类

（二）现场土样检验

在膨胀土地区进行路基填筑施工前，应对现场土样进行检测，确定土体特性。为给后续处治措施的比选提供参考依据，本文对该高速公路取土场的五个区域进行取样检验，试验结果如表2所示。

由表2可知，取土场土样多为高液限膨胀土，且部分区域土样为中膨胀土，故应采取相应的处治措施，以提高路基稳定性。

表2 取土场土样检测结果

四、膨胀土填芯路基施工技术

（一） 膨胀土填芯路基参数

由于试验段石灰产量较小，且对环境污染较大。因此决定采取包边区域使用水泥改性膨胀土进行填筑，其中路堤上封层厚25cm，采用4%的水泥剂量进行膨胀土改性；下封层厚25cm，采用3%的水泥剂量进行膨胀土改性；水泥改良土包边厚度为3.5m，中间采用素膨胀土进行填筑。

（二） 施工工艺

膨胀土路基施工前应设置排水沟、截水沟等排水与防渗设施。当地面横坡超过1：5时，应在清除杂物与腐殖土后，将原地表开挖出宽度大于2m，高度为0.2m的台阶，并将台阶顶面设置成内倾2～4%的斜坡。原地面清理完毕后，应采用压路机静压2～3遍，若碾压过程中出现“弹簧”现象，应对局部路段路基采取翻挖晾晒、掺石灰、换填等措施进行处治，验收合格后方可进行路基的填筑施工。

1、基地处治

2、布土

路堤填筑应从地势较低处开始，自下而上分层进行摊铺，松铺厚度通常为20cm左右。在布土作业中，应根据试验结果确定布土层厚，并安排专员指挥卸土，以控制卸土间距，提高摊铺平整度。摊铺素膨胀土时，应确保土体含水率维持在最佳含水率1～2%以内，并使用旋耕机破碎土体2～3遍。

3、初平

路堤填料摊铺完成后，先使用推土机进行初平，使其表面达到规定平整度，再使用平地机进行整平，对于包边宽度不足的局部位置，应人工进行修整。

4、路拌

填料层初平完成后，即可开始撒布水泥，进行改良土路拌作业。布灰前，应根据改良土体压实厚度、水泥剂量与干容重，计算每平方米改良土所需水泥用量，并使用石灰画出一定面积的方格。布灰过程中应安排专员使用刮板将水泥均匀摊布开，并检查是否存在过洒或遗漏处。布灰结束后，使用旋耕机与路拌机进行改良土拌和1～2遍，拌和深度应超过下承层5cm，并确保拌和均匀，土块粒径小于5cm。

5、精平

改良土拌和均匀后，使用平地机对填料表面进行精平。精平过程中应严格控制平整度，并形成一定的路拱。对于产生粗集料带与集料窝的局部位置应及时进行翻挖重铺。封顶层整形时，应由两侧向中心刮平，然后使用压路机快速静压1～2遍，并对路段局部低洼位置进行修补整平。

6、碾压

碾压前应对包边部分土样进行水泥剂量的滴定检测，确保水泥剂量符合设计要求，同时严格控制全断面填料的含水率，必要时应进行洒水或晾晒处理。碾压时，先静压2遍，再振压4～8遍，将填料层碾压至规定压实度。碾压过程中，压路机应由路段两侧向路中心推进，且压路机重叠1/2轮宽，将填芯土与包边土同次同层进行碾压。

7、质量控制

每层填筑施工完成后，其表面应平整、无显著轮迹、无起皱、松软、起皮等现象。需根据规范要求分别对包边土与包芯土的压实度、含水率、平整度等进行测试，符合规范要求后，方可进行后续填料层的填筑。

对于膨胀土路基25cm上封层与25cm下封层的水泥改性土，施工方法同上。

五、工程实践

为检验膨胀土填芯路基施工技术，通过预埋沉降板对该高速公路路基沉降量进行跟踪观测，观测结果如表3所示。

由表3可知，膨胀土填芯路基在施工过程中的差异沉降量较小，未产生严重的不均匀沉陷。膨胀土填芯路基各断面沉降曲线多呈盆形，即路基中部的沉降量大于路基边缘，可能是由于地基中部的附加应力大于边缘所导致；施工阶段路堤的不均匀变形量较小，路基断面最大沉降差为10mm，表明膨胀土含水率未发生大幅变化，膨胀土填芯路基施工技术有效隔离了水分对膨胀土的影响，从而提高了膨胀土的利用率，降低了施工成本。

表3 膨胀土填填芯路基沉降量

六、结语

本文总结了膨胀土填芯路基施工技术，并将其运用至膨胀土地区高速公路路基填筑施工中，对膨胀土填芯路基在施工过程中的沉降量变化进行检测后发现：通过结合现场膨胀土性质，掺入适量的水泥进行拌和，加强施工过程中土体含水量的控制，所成型的膨胀土包芯路基稳定性良好。路堤不均匀形变量较小，显著降低了外界水分对路基内部膨胀土的影响，延长了道路的使用寿命以及降低了道路施工与养护的维修成本。