浅析公路工程膨胀土路基改良施工措施

曹晓庆 许昌腾飞公路工程有限公司

伴随国民经济的迅速发展，我国基础设施建设步伐越来越快。大量工程建设都会遇到各种严峻的问题，在公路路基修建当中，如何做好膨胀土填筑工作显得尤为重要。当路基经过膨胀土地区时，若直接采用膨胀土作为路基填筑材料，基于膨胀土自身的特性，在施工当中，若膨胀土构成的路堤防水与规定要求不符，即便是压实效果较好，在遇到雨水等侵蚀作用下，路堤由于反复干湿循环效应，同样会出现开裂现象，进而影响其抗剪强度，出现路堤滑坡、边坡失稳等问题，无法保证工程建设质量。为此，在施工前，必须做好膨胀土改良施工。目前，多采用夯实法、换土法、保湿法及化学、物理改良法进行膨胀土路基处理。本文结合具体工程情况，提出了生石灰改良膨胀土方案，目前，石灰改良法的应用具有相对成熟的施工技术和工艺方法，将其用于本工程膨胀土改良施工，可以改善膨胀土的物理、力学性能，同时还能有效减少弃方，降低成本，加快施工进度。

一、工程概况

某公路工程路线所经区域工程地质条件较好，不良地质地段及特殊性岩土较少，主要不良地质现象及特殊性岩土包括：红黏土、软土和膨胀土。其中，路线沿线有7 处膨胀土，共长8700m 膨胀土发育地段。根据本工程实际情况，由于膨胀土较多，不适合直接用于路基填筑。因此，为了减少占用耕地面积，保护耕地资源，建议增加挖方弃方的利用率。通过检测分析，本路段全线挖方膨胀土当中，主要属于中、微膨胀土，可以采用生石灰改良膨胀土，通过改良后，可用于路基填筑。为了保证施工质量，决定选择具有代表性的路段为试验段，采用生石灰改良膨胀土，1m 为膨胀土改良试验段填筑厚度。

二、石灰改良法的作用机理

作为一种常见的病害，膨胀土具有十分明显的特点，比如吸水膨胀、失水收缩等，在行车荷载和自然因素的作用下，反复胀缩极易引起路基沉降、翻浆等问题，甚至会出现严重的安全事故。为此，应根据工程实际情况，合理选择改良或换填处理方法，这样才能保证路基稳定，确保工程施工质量。目前，在膨胀土改良当中，应用最多的一种方法便是石灰改良法。作为一种气硬性无机胶结材料，石灰的改良作用主要体现在以下几点：第一，离子交换作用。雨水作用下，生石灰将快速消解，并生成氢氧化钙、氢氧化镁，发生一系列化学反应。在化学反应当中，膨胀土颗粒所吸附的K+、Na+等离子，将会被Ca2+、Mg+离子置换，基于离子渗透原理，能够大幅减小土样结合水的成分，降低膨胀土的膨胀性，并提高强度。第二，遇水后，石灰与水发生反应，可生成坚固的固体颗粒，此类材料的强度、水稳定性良好，能够形成石灰稳定土。第三，凝胶反应。完成离子交换反应后，伴随使用时间的增加，膨胀土内的一些成分将继续反应，并生成含水硅酸钙、铝酸钙等，在水的作用下，上述两种材料极易硬化，并增强其自身粘结作用和提高灰土强度，保障膨胀土具有良好的水稳定性。

三、公路工程膨胀土路基改良施工准备

膨胀土地区修建公路工程往往需要处治膨胀土，相比普通黏土，膨胀土的特点很明显，具有强烈的膨胀和收缩性，基于这种特点，膨胀土具有吸水崩解性、膨胀的问题。比如说，一旦遇到雨季降雨，含水率增加时，膨胀土的体积也会随之增加。膨胀土吸水之后，将会出现膨胀变形情况，进而产生膨胀力。当降雨结束或雨季结束，膨胀土则会产生失水收缩现象，此时土体必定会形成缩应力，最终导致土体产生裂缝。为解决膨胀土的工程问题，保障公路路基稳定，延长工程使用寿命。必须做好膨胀土路基改良施工，做好各项施工准备工作，才能保证后期施工质量。

（一）测量放样

按照复测的导线点数据，在施工测量当中，路线中桩可通过全站仪等进行测量放样。同时，依据路线中桩的填筑高度表、设计图等，准确计算出路基边缘、护坡道边缘和边沟的位置，随后复核用地宽度，并进行横断面测量，保证现场开挖界线准确无误。

（二）填前处理

路基填筑前，需要先做好填前处理工作，清理干净场地内的杂物，比如有机物残渣、垃圾等，随后将清理出来的杂物堆放的弃土场内。清理路表前，先通过推土机将表土清理干净，随后利用压路机进行初平，保证压实度在90%以上。

（三）下封层施工

下封层采用透水性好、强度高、易压实的碎石土材料，50cm 为下封层厚度，分2 层完成施工，保证每层压实厚度一致，均为25cm。当下封层属于特殊路基的情况下，可处理后直接进行膨胀土改良施工。

四、公路工程膨胀土路基改良施工工艺

随着改革开放的不断深化，我国公路建设里程越来越长，但与此同时也出现了大量问题，比如膨胀土等不良地基修建公路工程极易影响路基的稳定性。想要提升公路路基质量，必须做好膨胀土改良施工，本文提出了石灰改良法，通过该工艺的应用，可以最大限度改善膨胀土的物理力学性能，起到良好的施工效果。

根据施工要求，本工程采用生石灰改良膨胀土时，可采取路拌法，具体施工工艺流程如下：

（一）试验工作

按照路基水平分层在路基填方进行填土厚度控制，根据施工规定要求，需在30cm以内控制松铺厚度，为确保路基边缘压实度，在铺筑施工时，需保证路基两侧超填宽度多于50cm，避免出现贴坡情况。在填筑路基不同作业段的交接位置时，应提前按照一定坡度要求分层留设台阶。在整个施工当中，应按照实测高程和土灰配合比情况，准确计算实际用土量，并确定每辆车的装运数量，在原地表上适当划好方格。随后根据划好的方格卸土，保证土量符合规定要求，从而提高摊铺的均匀性。

为保证摊铺均匀，可采用人工+推土机的方式进行摊铺施工，待摊铺整平后，可再次通过推土机进行一遍稳压，随后利用人工方式进行找平。

（二）生石灰摆放

根据设计要求，本工程采用袋装生石灰，生石灰摊铺前，需按照掺灰用量在素土上打出方格，从而保证生石灰用量准确。同时，按照配合比，将每格灰剂量准确计算出来，并根据要求摆放生石灰，待检测合格后，可通过人工方式均匀撒布生石灰，保证生石灰能够均匀摊铺。

（三）拌和

根据施工设计要求，在本工程施工当中，决定采用路拌机进行拌和施工，根据现场实际情况确定拌和遍数和拌和时间。拌和过程中，可指派专人随时检查拌和情况，避免素土夹层，保证拌和机能够打入下一层。同时，还要及时检查生石灰的含水率和用量情况，保证与设计要求相符，若含水率不符合最佳含水率规定要求，需及时补洒，从而提升拌和质量。一般来讲，生石灰布设完成后，便可通过路拌机进行1-2 遍施工，拌和过程中，路拌顺序为“两侧—中间”，拌和机切入已拌和的相邻距离控制在30cm 以上。生石灰灰土混合料拌和质量必须与规定要求相符，完成拌和施工后，保证不会出现灰条、灰团等情况，确保拌和均匀。

（四）碾压和整型

混合料均匀拌和之后，需及时通过人工方式对拌和当中存在的凹凸位置进行找平，随后采用推土机进行一遍排压。根据松铺系数进行水准测量，标高通过木桩控制。通过平地机完成整平作业，整平施工后，保证各项指标均可满足规定要求。碾压平整是施工的关键，在整平施工当中，可采取推土机+平地机的方法，保证初步完成整平施工要求。其次利用光轮压路机进行1-2 遍静压，再利用振动压路机进行3-5 遍振动碾压，最终进行光面碾压，待碾压施工后，保证不存在漏压、死角等情况。碾压施工之后，需及时进行压实度记录，若与规定要求不符，需再次进行碾压施工，直到满足规定。碾压施工后，若遇到起皮、松散等问题，应将其挖开处理，保证碾压施工。在整个碾压过程中，严禁压路机在施工路段急转弯、急刹车，不得破坏结构层。

（五）养生

养护时以洒水养生为主，养护时间控制在7d 以上。在此期间，要详细对灰剂量、压实度、厚度、高程等指标参数进行测定，保证石灰改良膨胀土路基质量良好。

五、结束语

综上所述，俗话说“要想富，先修路”，公路是经济发展的先行官，随着我国公路事业的迅速发展，公路里程越来越多，建设规模持续扩大，大量公路工程不得不修建在不良地基之上，作为一种特殊性黏土，膨胀土颗粒分散，具有吸水膨胀失水收缩等特性。因此，遇水后，膨胀土路基稳定性较差。为了积极有效地处理膨胀土路基问题，必须结合工程实际，找出切实可行的措施，改善膨胀土的性能，有效控制施工质量，达到良好的处治效果。