高速公路膨胀土路基施工技术研究

姜丽

（河北省高速公路延崇管理中心，河北怀来 075499）

0 引言

目前在高速公路路基工程施工应用中，常会遇到膨胀土路基问题，由于膨胀土自身的胀缩性和吸水性，若不及时对膨胀土进行处理，会降低路基的承载能力和稳定性，同时还会导致后期路基产生不均匀的沉降变形。目前处理膨胀土路基的主要措施可分为换填、控制湿度以及改良三种[1]，在实际施工时应结合具体工程概况来制定相应的处理措施。本文阐述了膨胀土路基的工程特性，重点研究膨胀土路基施工工艺，并在具体工程中进行应用。

1 膨胀土路基特点

1.1 膨胀土类别

在公路工程建设项目中，常会遇到膨胀土路基（见图1），据统计，膨胀土作为一种特殊土体，其类型主要有强膨胀土、中膨胀土以及弱膨胀土三大类，实际应用中若不能做到及时妥善处理，容易导致公路质量降低，同时，若针对膨胀土以非膨胀土为对象进行处理时，也会埋下安全隐患。因此，在具有膨胀土的区域进行公路路基施工时，首先应针对膨胀土类别进行判定，规划出膨胀土土体的胀缩标准，从而制定对应的处理技术措施。膨胀土的分布往往具备区域性，一般可采用实地观察和室内试验相结合的方式来评判膨胀土类型标准，具体为先通过肉眼观察大致评价膨胀土基本外观特征，再采用土工试验来确定其膨胀土的指标参数，如含水率、塑性指数以及膨胀率等，进而综合确定出膨胀土的具体类型，为施工提供指导。膨胀土的胀缩等级划分标准具体如表1所示。

图1 膨胀土路基

表1 膨胀土胀缩等级划分

1.2 膨胀土工程特性

公路工程施工中，膨胀土的工程特性主要有六种，其具体可归纳总结为：

（1）胀缩性。一般情况下膨胀土在接触水分后会快速将其吸收并膨胀，而失去水分后又会发生严重的收缩，进而其胀缩反应的变化会导致路基产生隆起或下陷，长时间会导致公路裂缝的产生。

（2）崩解性。膨胀土在吸收作用后会逐渐湿化和膨胀，当吸收大量水分后不可逆性的崩解，此时的土体已无法作为路基填料。

（3）裂隙性。膨胀土自身裂缝的分布具有不均匀性，会大幅降低土体的完整度和稳定性，容易引发边坡滑塌问题。

（4）超固结性。路基开挖时，膨胀土一旦发生卸荷反应时容易导致边坡坍塌的产生。

（5）风化特性。膨胀土长期外露于外界环境中时会快速失水干缩，风化速度较快，裂纹堆积一定程度后则会影响整个土体结构体系。

（6）强度衰减性。膨胀土早期通常具备一定的强度，而随着逐渐风化反应、吸水膨胀或在自身特性影响下，均会发生强度的不同程度衰减。

1.3 膨胀土路基处理措施

目前处理膨胀土路基的主要措施可分为三类，具体可概括为换填、控制湿度以及改良[2]。在强膨胀土路基施工过程中，由于强膨胀土无法用作路基填料，此时可先将部分强膨胀土进行挖除，再采用砂砾进行换填处理，并结合地形和气候调整填土的高度。也可以对膨胀土的含水量和湿度进行有效控制，将其外侧彻底包封处理，防止其与外界环境相接触，抑制膨胀土含水量变化。条件允许情况下，也可在膨胀土内掺加一定量的水泥或石灰，使其内部产生一系列化学反应，达到膨胀土改良的效果。

2 工程实例

2.1 工程概况

某高速公路建设项目全线长64.23km，双向四车道，设计行车速度为120km/h，路基宽度设计为25.5m，路面为沥青混凝土结构形式，全线桥隧比共计34.5%。该公路路基工程较为复杂，其路基土体多以膨胀土和千枚岩为主，其中膨胀土分布较广，因此需对膨胀土进行必要的处理，以提高路基整体强度和稳定。本项目现针对膨胀土路基的施工工艺进行研究，并结合施工效果进行质量评价。

2.2 膨胀土路基施工工艺

（1）路基高度控制

在膨胀土路基施工过程中需提前对其高度进行合理控制。由于膨胀土路基较易产生不均匀沉降变形，引发路基高程的变化，如不及时妥善处理，对后期公路结构层的稳定有较大影响。膨胀土路基的整体高度通常在3m以下，超过3m时，可根据路基实际沉降情况预留一定的路基高度。而当膨胀土路基高度超过6m时，施工单位需对其进行必要的加固强化，另外还要针对其温度和湿度进行有效控制。

（2）石灰改性处理

由于膨胀土自身敏感的亲水性和膨胀性，在路基施工前应针对膨胀土具体等级进行改性处理，提高膨胀土的工程特性。本项目拟采用掺入石灰粉的方式进行改良，通过搅拌使得膨胀土与石灰粉之间产生离子交换，增大内部土体间大小颗粒的嵌挤作用[3]。同时，在石灰粉的化学催化下，膨胀土的黏结能力也可得到较大程度的提升，进而提高了膨胀土的固结作用。在采用石灰改性处理时，应额外掺加一定量的石灰试剂，以增加石灰改性效果。

（3）路面排水控制

膨胀土路基施工过程中还需处理好排水问题，积水发生渗透作用时膨胀土路基会吸水饱和而产生膨胀反应，进而引发路基病害问题，因此路基施工时应在相应位置加设排水管道和引流沟渠。膨胀土路基设计边沟时应合理控制其结构的宽度和深度，同时设置截水沟等辅助引流设施，加强排水效果。

（4）路堑施工

在膨胀土路基施工时不仅需要加设排水沟、截水沟等结构，避免积水侵蚀路基土，另外还需控制边坡的含水量变化。可在边坡开挖区域预留一定长度的缓冲带，路堑开挖完毕后将其削除并加固[4]。另外加设支挡结构来提高边坡稳定性，同时做好相应的防晒防潮措施，避免膨胀土不定期的胀缩效应。当路基中的含水量较大时，可采用暗沟来确保路基湿度，并于暗沟内进行定期供水，保持临界含水量不变，确保路基的膨胀限度均衡。

2.3 施工质量检测

本项目采用膨胀土路基施工技术进行展开，施工完毕后，选用压实度和平整度两项指标评价膨胀土路基施工质量效果。分别采用环刀法和3m直尺测定路基的压实度和平整度，其检测结果具体如表2、表3所示。检测结果表明，测得的压实度和平整度均满足规范设计要求，膨胀土路基施工质量良好，路基的强度和稳定性得到较大程度的提高。

表2 平整度检测结果

表3 压实度检测结果

3 结语

在高速公路路基工程施工中膨胀土路基问题较为常见，由于膨胀土自身的胀缩性和吸水性，若不及时对膨胀土进行处理，会降低路基的承载能力和稳定性，而目前处理膨胀土路基的主要措施可分为换填、控制湿度以及改良三种，在实际施工时应结合具体工程概况来制定相应的处理措施。本文围绕高速公路膨胀土路基施工技术进行展开，详细阐述了膨胀土路基的工程特性，重点研究了膨胀土路基施工工艺，研究结果表明，采用膨胀土路基施工技术可有效改善膨胀土路基自身缺陷问题，提高路基整体强度，具有一定的可行性和实用性。