公路路基膨胀土改良方法及施工质量控制措施

张俊雅

(许昌华通路桥监理检测有限公司，河南 许昌 461000)

1 膨胀土的特性

膨胀土是一类由伊利石、蒙脱石等亲水性矿物组成的硬塑性黏土，对环境湿度变化敏感。膨胀土体积改变和含水率息息相关。含水率越大，土的体积越膨胀，强度下降速度越快。一般可认为膨胀土具有胀缩性、超固结性、多裂隙性等特性。具体如表1所示。

表1 膨胀土的特性

2 工程概况

某公路工程沿线存在断续，分布着厚度不一的膨胀土，多为弱、中等膨胀性。按照现行规范要求，路基填筑不得直接采用膨胀土，若弃之不用，需要大量借土，甚至会造成资源浪费和环境污染问题。基于经济性原则，决定采取生石灰改良膨胀土的包边法进行处理。

3 路基包边处理方案的确定

选取生石灰(6%)对路基顶封层、底封层与两侧包边进行膨胀土改良填筑。由于本工程路基填筑高度在10 m以内，按照现行规定，遵循“放缓坡率、加宽平台、加固坡脚”的原则，根据填筑高度划分边坡坡率范围，填筑高度在6 m以内时，可选择1：1.25～1：1.5坡率；填筑高度在6～10 m，选择1：1.5～1：1.75坡率，并设平台，2 m宽。结合工程实际，采取3种不同的路基包边处理方案。

3.1 低路堤膨胀土路堤包边方案

按照现行规定，填筑高度在6 m以下时，可认定为低路堤。根据上述分析，低路堤膨胀土路堤包边可采取1：1.25～1：1.5坡率，4 m为包边厚度。采用40 cm为顶、底封层厚度，为保证路堤排水通畅，还需设置护坡道、边沟等设施。

3.2 高路堤膨胀土路堤包边方案

高路堤是指填筑高度在6～10 m，按照上述要求，可采用1：1.5～1：1.75坡率，根据工程实际情况，本文采用1：1.75作为路堤边坡坡率，并设平台。4 m为包边厚度，同样以40 cm为顶、底封层厚度，设护坡道、边沟等。

3.3 膨胀土地基处理方案

防排水结构须设于地基和路基之间，通过这种结构可阻断雨水下渗，最终实现地基土湿度与变形平衡。通常情况下，当弱、中膨胀土改良后便可用于路堤填筑，为保证路堤稳固，一般还会采取措施加固边坡。在本工程膨胀土地基处治中，主要做好填方、挖方膨胀土地基处理。

4 公路路基膨胀土改良施工工艺

4.1 现场铺土

1)放样挂线。按照地面实际高程和设计要求，放出中桩、边桩，并将层厚标记到边桩上，通过尼龙绳进行连接，以此进行填筑宽度、厚度控制。此外，还可以7 m×8 m在路基层用石灰画格，为填料摊铺提供方便。

2)运输填料。运输时，选取挖掘机进行挖装土，自卸汽车运输。按7 m×8 m画格标准确定每一个填筑层，30 cm为松铺厚度，1.13为松铺系数。经计算，15 m3为每个灰格的松土方数量，即1个自卸汽车的装载量。在施工过程中，可按照自卸汽车的具体运输方量进行适当调整。

3)摊铺填料。按照挂线在摊铺时做好填料厚度、宽度控制，通过推土机粗平，保证松铺厚度不超过30 cm。

4)颗粒破碎。完成上述施工后，若仍存有大土块，须采用履带进行初步碾压、破碎，保证土块粒径小于设计要求。

5)含水率检测。含水率检测是检验膨胀土含水量的重要途径。根据现行标准，20%～25%为填料初始含水量，本文以酒精法为准进行测定，可获取土样初始含水率为22.5%，可满足要求。

4.2 现场铺灰

按照5 m×5 m画格，将石灰铺设到摊铺平整的土体填料上。30 cm为松铺厚度，0.45 m3为每个灰格的铺灰量。随后通过推土机等进行整平。与此同时，针对大块生石灰料可采用履带进行碾压、破碎，保证灰料粒径在设计要求范围内。

4.3 路拌闷灰

综合考虑工程实际情况，采取二次路拌法进行路拌闷灰处理。具体流程如表2所示。待完成路拌闷灰之后，同样可采用酒精法对改良土的含水率进行快速检测，保证含水率控制在17%～21%之间，所得结果为19%，可满足要求。

表2 路拌闷灰流程

4.4 碾压平整

碾压流程为：粗整平—静碾压—精平—振动碾压，具体如下。

1)粗整平。初始碾压多采用推土机进行粗整平，随后采用平地机进行修正，并设路拱，为2%～4%。

2)静碾压。本工程静碾压时，采取光轮压路机，碾压遍数为1～2遍。

3)精平。待完成上述碾压作业后，可通过平地机进行精平。

4)振动碾压。按照“两侧—中间、慢—快、静—振”原则进行碾压施工，振动碾压遍数为3～5遍，最后做光面碾压。

4.5 包边层施工

包边层施工，先摊铺改良后的膨胀土，随后采用推土机、平地机、路拌机进行破碎碾压、粗平、路拌施工。若土块粒径在37.5 mm以上，可适当增加路拌次数，保证粒径满足设计要求。若土块粒径在37.5 mm以内，须将适量生石灰铺筑到两侧包边部分，并通过路拌机进行均匀拌和，最后碾压处理。

5 公路路基膨胀土改良质量控制措施

5.1 填筑土体含水率控制

根据试验分析可知，路拌遍数、布点数量、布点深度等均会影响改良土体的含水率变化。因此，为合理控制填筑土体含水率，须保证路拌遍数满足要求。本工程最佳含水率在19%左右，当路拌遍数控制在4～7遍时，含水率可满足要求。通过酒精试验法，当测点超过5个，测点深度须控制在10～20 cm，测试时间小于12 h的情况下，能够准确地反映土体的实际含水率。

5.2 改良土体掺灰量的控制

改良膨胀土的掺灰量多少对其压实度、内摩擦角、抗剪强度等具有重要影响。为保证改良土压实度指标达到施工要求，必须合理控制改良土的灰剂量。本工程对石灰剂量具有较高精度要求，为满足工程实际需求，可采用EDTA滴定法，但是，石灰改良膨胀土时，EDTA滴定法往往会产生灰剂量衰减效应。为消除此类不良影响，在EDTA标准曲线绘制中，应充分意识到改良土养护时间效应的重要性，准确测量出改良土石灰的掺量，有效控制灰剂量。相比设计灰剂量，若检测的灰剂量较小，须适当加灰；若检测的灰剂量较大，则可适当增加路拌遍数。

6 结语

作为一种特殊性黏土，膨胀土具有多裂隙、易风化、胀缩显著等特性，若处理不当，将严重影响公路工程质量。目前，常采用物理处理法、化学改良法、换填法等处理膨胀土。石灰改良膨胀土是最理想的一种处理方法，这种方法具有良好的处治效果，且经济效益好，值得推广。