高速公路膨脹土路基的施工處理方法
 

膨脹土是指粘粒成分主要由強條水性礦物質組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土，在廣西地區分布較為廣泛。為了保證道路在較長時間內路基的穩定和路面的平整度，達到安全、舒適行車的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。本文根據高速公路膨脹土路基處理基本方法，并結合自己在多年來的施工管理經驗提出一些施工處理方法。
　　一、問題的提出
　　膨脹土一直是困擾巖土工程界的重大工程問題。膨脹土遇水膨脹、失水收縮的變形特性及其邊坡浸水強度衰減特性在膨脹土地區的工業民用建筑、水利、鐵道、公路等工程建設和工程運營中起到極大的破壞作用。近年來，我國巖土工程界在膨脹土微觀結構特征及其工程性質的研究中取得了豐碩的成果，對膨脹土產生工程病害的原因給予科學的解釋，并提出許多切實可行的處理辦法。隨著我國高速公路建設日新月異，許多公路路線不可避免會通過膨脹土地區。本文根據廣西水（水任）南（南寧）高速公路的膨脹土的物理性質及力學性質，以及地質勘測的翔實報告及有關處理膨脹土的經驗，談談如何利用合理施工方法去處理膨脹土的體會。
　　二、膨脹土的判別與分類
　　在膨脹土地區進行工程建設，首先必須正確識別膨脹土與非膨脹土，并準確判斷膨脹土膨脹勢的強弱和工程性質的特點，然后才能在工程設計和施工中做到有的放矢，采取切實有效的方法進行處理。以往的工程建設經驗（包括水利、公路、鐵路等）已經證明：膨脹土并不可怕，可怕的是對膨脹土判斷失誤，沒有進行正確的處理而導致工程病害的發生。
　　對于膨脹土的判別與分類，近些年來國內外做了大量的研究工作，基于不同目的采用不同的判別和分類方法。如：通過膨脹性礦物（蒙脫石及蒙脫石和伊利石、高嶺石的混層礦物）的含量、膨脹土的液限和塑性指數、自由膨脹率等等。雖然膨脹土的判別方法國內外尚未有統一標準，但比較廣泛采用的是現場定性和室內簡易定量指標相結合的方法，即根據工程地質特征及土的自由膨脹率指標綜合判定：[PageCute]
　　第一，裂隙發育，常有光滑面與擦痕，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；
　　第二，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；
　　第三，常見淺層滑坡、地裂、新開挖坑槽壁易發生坍塌等；
　　第四，建筑物裂隙隨氣候變化而張開或閉合；
　　第五，自由膨脹率大于或等于40%。具備這些條件的土可判定為膨脹土，然后再對其進行粘土礦物、基本指標、力學強度等全面研究。
　　三、膨脹土路基基本的處理方法      公路工程中的膨脹土處理主要涉及三方面的內容：膨脹土邊坡穩定及防護；膨脹土隧道的支護與襯砌問題；膨脹土路基的處理。一般來說，膨脹土路基處理方法有如下三種：換土、濕度控制、改性處理。
　　（一）換土
　　換土是膨脹土路基處理方法中最簡單而且有效的方法。顧名思義換土就是挖除膨脹土，換填非膨脹土或沙礫土，換土深度根據膨脹土的強弱和當地的氣候特點確定。在一定深度以下的膨脹土含水量基本不受外界氣候的影響，該深度稱之為臨界深度，該含水量稱之為該膨脹土在該地區的臨界含水量。由于各地的氣候不同，各地膨脹土的臨界深度和臨界含水量也有所不同。換土深度要考慮受地面降水影響而使土體含水量急劇變化的深度，基本上在1～2m，即強膨脹土為2m，中、弱膨脹土為1～1.5m，具體換土深度要根據調查后的臨界深度來確定。
　　（二）濕度控制
　　濕度控制法包括預濕和保持含水量穩定。為控制由于膨脹土含水量變化而引起的脹縮變形，盡量減少路基含水量受外界大氣的影響，需在施工中采取一定的措施。如利用土工布或粘土將膨脹土路基進行包封，避免膨脹土與外界大氣直接接觸，盡量減少膨脹土內部的濕度遷移。水利工程建設中經常采用膨脹土預濕法，用水浸泡地基土或覆蓋非膨脹土以達到膨脹土的濕度平衡。[PageCute]
　　（三）改性處理
　　化學固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通過與膨脹土的物理化學作用進行膨脹土的改性處理，以達到降低膨脹土膨脹潛勢、增強強度和水穩性的目的。具體來說：石灰的固化作用是由于鹽基交換、次生碳酸鈣膠結性、粘土顆粒與石灰相互作用形成新的含水硅酸鈣、鋁酸鈣等新礦物而顯現出來；水泥的固化作用是由于鈣酸鹽與鋁的水化物和顆粒間的膠結作用，膠結物逐漸脫水和新生礦物的結晶作用，從而降低膨脹土的液限，增大了膨脹土的塑限和抗剪強度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的優點消除土的脹縮性外，還有吸水增強作用，改善土的壓實性并生成微型加筋結構，提高土的強度。在以往的膨脹土地基處理中已有過許多成功的先例，利用這種處理方法的成敗主要取決于固化材料的技術指標和施工工藝。
　　四、膨脹土路基的施工處理方法
　　在廣西水（水任）南（南寧）高速公路施工中，針對膨脹土的物理性質及力學性質，根據地質勘測的詳實報告及有關處理膨脹土的經驗，在施工中采用了綜合處理的思想，并進行了針對性的研究，提出如下處理措施：
　　第一，填高不足1米的路堤，必須換填非膨脹土，并按規定壓實。
　　第二，使用膨脹土作填料時，為增加其穩定性，采用石灰處治，石灰劑量范圍為10%～12%，要求摻灰處理后的膨脹土，其脹縮總率接近零為佳。
　　第三，路堤兩邊邊坡部分及路堤頂面要用非膨脹土作封層，必要時須鋪一層土工布，從而形成包心填方。 　　    第四，路塹邊坡不要一次挖到設計線，沿邊坡預留厚度30～50cm一層，待路塹挖完后，再削去預留部分，并以漿砌花格網護坡封閉。
　　第五，路堤與路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內的含水量不一定相同，原有的密實度也不盡相同，壓實時應使其壓實得均勻、緊密，避免發生不均勻沉陷。因此，填挖交界處2米范圍內的挖方地基表面上的土應挖成臺階，翻松，并檢查其含水量是否與填土含水量相近，同時采用適宜的壓實機具，將其壓實到規定的壓實度。
　　第六，施工時應避開雨季作業，加強現場排水。路基開挖后各道工序要緊密銜接，連續施工，時間不宜間隔太久。路堤、路塹邊坡按設計修整后，應立即漿砌護墻、護坡，防止雨水直接侵蝕。
　　第七，膨脹土地區路床的強度及壓實標準應嚴格遵守國家有關規定、規范。
　　五、結語
　　膨脹土是影響道路及其他構造物建設的一種特殊土質，在實際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問題，應著重從影響其物理、力學性質變化的內在因素和外在因素上考慮，從而通過特殊的施工工藝到處理的目的。一個工程有其自身的特點及建設條件，在廣西水（水任）南（南寧）高速公路中，處理膨脹土的措施已在施工中應用，取得良好效果。