膨胀土地区公路路基施工关键技术及控制

摘要：为了解决膨胀土施工过程的问题，通过对膨胀的辨识，进而依据膨土的胀缩总率、自由膨胀率、标准吸湿含水率、塑性指数等进行等级划分，分析其性质，研究其病害。对不同等级膨胀土的路基施工关键技术进行详细介绍，同时对膨胀土路基边坡支护的施工形式以及防水系统施工过程中的一些关键控制技术进行了说明，为日后膨胀土施工提供了借鉴。

关键词：膨胀土；路基；施工；关键技术

中图分类号：U416.1文献标志码：B

Key Technologies and Control of Subgrade Construction in Expansive Soil Area

TIAN Shikuan， ZHANG Qiang

（Fourth Engineering Co.， Ltd. of CCCC First Highway Engineering Co.， Ltd.， Nanning 530033， Guangxi， China）

Abstract： In order to solve the problems of expansive soil in construction process， expansive soil was graded according to the total expansion and contraction， free expansion rate， standard moisture content as well as plasticity index. Key technologies for construction of subgrade with differently graded expansive soil were introduced in detail. Crucial control technologies for slope supporting construction and the construction process of waterproofing system were explained， which provides reference for construction in expansive soil area.

Key words： expansive soil； subgrade； construction； key technology

0引言

在交通基础设施建设过程中经常遇到膨胀土地区的路基施工，施工质量的好坏将直接影响公路的使用质量和服务水平。

目前，膨胀土地区地质灾害对公路建设和运营的危害日趋严重，而膨胀土公路路基病害的发生、发展有其特定的前提条件。在不改变自然条件的情况下，如果能够做到防水、保湿，就会减少诱发膨胀土路基病害。但在施工过程中，改变其自然条件是不可避免的，同时外界环境也在不断发生变化，这样就有必要对膨胀土路基施工的关键技术及控制措施进行研究，确保膨胀土地区路基的施工质量。同时，对膨胀土地区路基的设计与施工应重在预防和预控，而不是等通车营运阶段发生了膨胀土路基病害后，再去治理。本文通过对膨胀土的辨别，详细分析在施工过程中的处治办法和措施，为类似工程提供参考借鉴[110]。

1施工准备

在准确掌握现场实际工程地质条件及当地类似工程处治经验的前提下，组织专家结合地勘资料对施工图进行详细复核，并将复核意见书面上报相关部门。这样既可以引起建设方的高度重视，又可以为以后责任划分提供依据，同时还可以发挥相关专家施工经验的作用[1115]。

2膨胀土识别

2.1膨胀土辨识

通过对施工环境进行调查、地勘，结合膨胀土的特征做出初步判别。其特征表现为：具有垄岗式地貌景观，常呈现垄岗与沟谷相间；地形平缓开阔，无自然陡坎，坎面沟槽发育，多呈棕、黄、褐色，见夹白、灰绿色条带或薄膜；灰白、灰绿色多呈透镜体或夹层出现。同时，具多裂隙结构，方向不规则；裂面光滑，可见擦痕；裂隙中常充填灰白、灰绿色黏土。膨胀土土质细腻，具滑感，土中常含有钙质或铁锰质结核或豆石，局部可富集成层。坡面常见浅层滑坍、滑坡、地面裂隙。当坡面有数层土时，其中膨胀土层往往形成凹形坡。新开挖的坑壁易发生坍塌[1620]。

根据现场初判结果，对疑似膨胀土的土样进行土工试验详细判别，具体判别指标见表1。

施工期应调查现场地形、地貌、水文地质，收集当地类似工程施工经验；在膨胀土公路路基施工过程中，应根据现场地质情况采用动态管理。

4膨胀土路基施工关键技术

4.1路堑施工

路堑施工应先完善排水系统，按自上而下逐级快速开挖、及时防护的原则进行施工，施工期宜选在旱季。路堑开挖应分段进行，按设计要求修整边坡并及时进行坡面封闭，各道工序应紧密衔接，连续完成。开挖后坡面不宜长时间暴露，应及时进行临时防水、防护等封闭处理。路堑挖至路床顶面后，应检测其下层土的加州承载比（CBR值）和含水率，若CBR值不能满足要求，且含水率较大时，须采取换填灰良或其他处理措施。

填挖结合部应在路堑端挖台阶与填方路堤相衔接，台阶宽度不宜小于压路机碾压宽度，路床顶面衔接长度不宜小于5 m（横向应不少于一个车道宽）；当地面起伏较大时，宜按先低后高的顺序进行施工，接头台阶搭接，每层错开0.5～1.0 m，并充分压（夯） 密实，施工中严格控制含水率，确保压实质量。

4.2路堤施工

由于强膨胀土不得作为路基填料，所以中、弱膨胀土须根据设计要求进行改良处理后才可作为路基填料。填筑时应考虑预沉降量，进行适当超填，填筑松铺厚度不大于300 mm，土块粒径小于15 mm。

（1）膨胀土路堤基底处理。当地面横坡陡于1∶5时，路堤基底处理除M足设计及规范要求外，还须验算路基整体稳定性，并根据验算结果采取相应的支挡措施。当路堤填方高度不大于6 m时，可在清理好的原地面与填方之间加设隔水土工布，也可直接在基底上填筑足够高（不小于1.5 m）的碎石、砾石土层。当路堤填方高度大于10 m时，要求地基承载力不小于200 kPa，原地面以上不小于2 m范围宜填筑碎砾石土。

（2）膨胀土路堤填筑。

路堤底部宜采用强度高、透水性好的填料，标准CBR值不低于5%。根据土层的填高及毛细水上升的高度，考虑增设1层隔水土工布，包边填料尽量选择隔水性、施工碾压性均较好的非膨胀性黏土，其标准CBR值应在3%以上，包边宽度以大于干湿循环显著影响区深度1 m为宜。工作区填料宜采用非膨胀性粗粒土或化学改良稳定土。采用非膨胀性粗粒土填筑时，填筑的总厚度应为15～2.0 m；采用化学改良稳定土时，稳定土层的厚度宜为0.8～1.0 m。

（3）膨胀土上路堤的处理。

路堤顶部上路床主要承受路面传来的荷载，同时在路面结构层施工之前和施工过程中易遭受雨水等自然条件变化的影响，应采取有效措施防止因路表水下渗导致的路基增湿变形。宜在路基顶面1.8～2.0 m的范围内采用具有良好压实性和稳定性的填料进行填筑，以保证路基的承载能力。

4.3膨胀土路基边坡支护

膨胀土路堤的防护原则是封闭包盖、保湿防渗，固脚、强腰、护肩；膨胀土路堑边坡的防护原则是保湿、防渗、稳定。膨胀土路堑边坡一般不宜采用刚性防护，通常情况下可采取如下防护形式。

（1）路堑高度H

（2）3 m≤H

（3）5 m≤H≤8 m时，在边坡高度为5 m的位置设置变坡平台，在5 m以上部分采用（1）的方法进行防护，坡率设置为1∶2；在5 m以下位置采用（2）的方法进行防护。在边沟底下设置排水盲沟，可有效防止边沟滞水，减小膨胀土边坡受干湿变化的影响。护脚挡土墙每10 m设置1道伸缩缝，外填15 cm深沥青麻絮。

（4）H≥8 m时，宜采用柔性防护和刚性防护相结合的方法。

4.4膨胀土路基防排水系统施工

水是引发膨胀土病害的主要诱因，因此膨胀土地区公路路基排水处理必须将路基基底、路基地表、路堤边坡、路堑边坡、路面的排水和保湿防渗等组成一个完整的防排水系统。

（1）膨胀土路基基底防排水。施工场地的临时排水设施应与永久性排水设施相结合。基底水可采用渗沟、盲沟排除，沟壁和沟底须铺设防渗土工膜，通过引水沟等与外界排水系统接通，将地下水及时排走。排水困难地段可采取降低地下水位等措施，使路基处于中湿状态；低路堤、低洼地段基底应在路堤坡脚设置排水措施；斜坡地带应在倾向路基一侧设置隔水措施，将地表水拦截排走。

（2）膨胀土路堤防排水。

路堤坡面是一个直接与外界接触的临空面，对外界的干湿变化比较敏感，故坡面排水系统与坡面防护需紧密结合，要及时将施工及运营期间的雨水排走。路堤防排水主要是坡面排水、防水和保湿，在膨胀土路基施工过程中，不得任意破坏地表植被或堵塞水的通路，各类排水设施应及时维修和清理，保持排水畅通、有效。

（3） 膨胀土路堑防排水。

对于中、强膨胀土地区，路堑边坡防排水系统、地下排水系统以及路堤保湿防渗措施与弱膨胀土地区应区别对待，一般路基防排水措施（如浆砌片石护坡、骨架护坡、护面墙等）不能保证路基长期稳定，坡面截水骨架护坡应与边坡支挡、锚固措施、地下排水设施、保湿防渗措施以及平台排水沟等结合使用，形成综合防排水系统。

（4）路床防排水。

路床主要分路堤和路堑两部分，是路面结构及汽车荷载的主要持力层，路床排水主要是路面施工过程中临时排水和中央分隔带临时排水，及后期路面运营过程中中央分隔带永久防排水。其中路堑路床一般采用换填处理，设置纵横向盲沟、渗沟或在边沟底设置渗沟等，通过引水沟将地下水排走。

（5）膨胀土地区桥台背防排水。

桥台背排水基础基坑回填周边应采取措施防止地表水或地下水浸泡。桥台背与回填料之间应设置防排水层，并按设计要求涂刷防水涂料，搭板底及外侧2 m宽采用不少于3 m厚碎石等透水性材料进行换填；换填层底部和台背回填之间采用防渗土工膜隔水，并在两侧坡脚、路堤底部设置纵横向排水措施。

（6）路面及中央分隔带防排水。

在路面施工过程中临时排水及运营阶段排水主要通过中央分隔带、集水井、横向排水管及边沟、排水沟和边坡坡面等排走。应及时完善中央分隔带、桥台背后临时排水系统，严防雨水下渗危害路基。膨胀土地区路面不宜采用散排形式，易对路肩及边坡造成集中冲刷而形成病害。

横向排水管施工应在路床施工完毕并完成交验后、各路面结构层施工前进行。横向排水管横向排水坡度应不小于3%，设置间距为40～60 m，横向排水管进口与中央分隔带渗井顺接，出口应设在适当位置，引入填方路基边坡泄水槽或排出路基以外，避免直接冲刷路基坡面。

（7）膨胀土路基半填半挖防排水。

在半填半挖及填挖交接部位，应根据现场实际地形设置纵横向排水盲沟或渗沟；在路基两侧设置截水沟或排水沟拦截地表水或地下水。

（8） 膨胀土路基保湿防渗处理。

膨胀土路基病害主要是因膨胀土土体内含水率发生变化，导致膨胀土路基开裂、变形和强度衰减。膨胀土保湿防渗采取的措施为：基本维持膨胀土原有含水率，使其不随外界气候变化而发生较大的变化，主要包括路堤、路堑及基底的保湿防渗处理。

5结语

膨胀土作为特殊路基的一种土体，在施工过程中是不可避免的。由于其具有吸水膨胀、失水收缩、反复变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育的特性，在施工过程中必须采取必要的预防及处治措施，避免后期发生路基病害。本文探索了膨胀土路基施工的关键技术及质量控制措施，从膨胀土识别、路堑施工、路堤施工、边坡防护及防排水处理等方面详细介绍了膨胀土路基施工关键技术，提出了膨胀土路基施工病害的预防措施，以期为日后类似工程提供借鉴。

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