李逸航

1、前言

我国膨胀土主要分布中西部地区，同时长江流域的长江、干支流水系等地区也是我国膨胀土分布比较广泛和集中的地域之一。随着我国对中西部地区的不断开发，以及一带一路战略的实施，势必会加强其区域内的基础建设，所以对土木工程中膨胀土的研究是不可避免的课题之一。本文将对在道路工程建设中膨胀土路基的施工方法和技术提出相应的见解，仅供广大工程建设者探讨交流。

二、膨胀土

（一）定义

膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊利石土和高岭土为主。按膨胀性分类可分为：弱膨胀、中膨胀、强膨胀三类。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊利石和高岭土则发生有限的膨胀。

膨胀土是种高塑性黏土，一般承载力较高，具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定。

（二）判别

在膨胀土地区进行工程建设，首先必须正确识别膨胀土与非膨胀土，并准确判断膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点，然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。

膨胀土详判应采用自由膨胀率、标准吸湿含水率、塑性指数三项指标。

注：分类以标准吸湿含水率为控制指标，只有当未进行标准吸湿含水率指标试验时， 可参考用自由膨胀率和塑性指数指标对膨胀土进行分类。

（三）分级

膨胀土的膨胀潜势，根据交通部《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006，应按表2 分为强、中、弱三级。

标准吸湿含水率能很好地反映膨胀土的矿物组成特性，塑性指数能很好地反映粒度组成、分散特性和阳离子与粘土矿物的相互作用，考虑到对以前分类成果的继承性，选用标准吸湿含水率、塑性指数和自由膨胀率三个参数对膨胀土进行分类。

注：表2为膨胀土的分类标准，分类以标准吸湿含水率为控制指标，只有当未进行标准吸湿含水率指标试验时，可参考用自由膨胀率和塑性指数指标对膨胀土进行分类。

（四）确定膨胀土的作用

膨胀土具有显著的吸水膨胀、失水收缩两种变形特性，一般强度较高，压缩性低，易被误认为是较好地基土。但其对道路危害较大，膨胀土变形破坏具有多次反复性，膨胀土地区的公路路面常常大段出现大幅度的随季节变化的波浪变形。根据以往的工程建设经验：准确判断膨胀土，并进行正确的处理，从而防止工程病害的发生。

三、膨胀土路基基本的处理方法

一般来说，膨胀土路基处理方法有如下三种：换土、湿度控制、改性处理。

（一）换土

换土是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。换土就是挖除膨胀土，换填非膨胀土或沙砾土。换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。由于各地的气候不同，各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。换土深度要考虑受地面降水影响而使土体含水量急剧变化的深度，基本上在1～2m，即强膨胀土为2m，中、弱膨胀土为1～1.5m，具体换土深度要根据调查当地的临界深度后来确定。

（二）湿度控制

湿度控制法包括预湿和保持含水量稳定。目的是利用有效手段，尽量减少路基含水量受外界大气的影响，控制膨胀土含水量的变化，防止其引起的胀缩变形。常用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封，避免膨胀土与外界大气直接接触，尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。

（三）改性处理

改性处理就是在膨胀土体内均匀掺入固化材料，使膨胀土的物理、化学性质发生变化，以达到降低膨胀土膨胀潜势、增加强度和提高水稳性的目的。固化材料一般采用石灰、水泥或NCS固化材料。

四、公路工程中的膨胀土路基施工技术

（一）路基高度的控制

膨胀土路基会直接受到风化作用以及各种浸水等外在因素的严重影响，非常容易出现遇水膨胀的现象，如果将路基高度建设的太高，会导致后期出现严重沉降的现象。

（二）路基断面施工

保证整个路基自身的断面横坡达到最大，还可以适当设置防渗层，并且设计的路肩应该更宽一些，从而有利于路面土基自身水分的稳定性，路肩具体的横坡比较大，从而促进顺利排水，为高速公路的施工安全奠定基础，提高施工质量。

（三）路基辗压施工

根据膨胀土自由膨胀率的大小，选用工作质量适宜的碾压机具，碾压时应保持最佳含水量；压实土层松铺厚度不得大于30cm；土块应击碎至粒径5cm以下。

（四）路基排水

各种膨胀土路基经常会受到各种雨水的影响，并直接影响整个路基自身的稳定性，这就需要设置膨胀土自身的排水设施，比如排水管。

设置排水设施具有重要意义。

1.有效的促进地表水完成排水的相关工作，减少由于地表水出现下渗的情况对整个路基造成严重的影响。地面具体的排水渠沟中，需要进行严格的加固处理，尤其是对于近路沟渠而言具有重要的意义，有效的避免产生严重的渗漏事件。

2.对于边沟进行的施工需要与一般的路基进行区分，适当做好加宽的处理，在路堑边沟具体的外侧位置设置相应的平台，能够有效的保护整个路基的坡脚。

（五）路堤浇筑与养生

在路堤施工的整个过程中，需要保证整个施工具体的质量，并重点注意以下几点。

1.在对路堤实施推平施工结束后，需要对整个路堤做好碾压的工作，并注意碾压的最佳时间，需要在膨胀土含水量正处于最佳的时间完成施工。

2.保证施工具有的连续性，并紧密相连。

（六）路堑开挖

挖方边坡不要一次挖到设计线，沿边坡预留厚度30～50cm一层，待路堑挖完时，再削去边坡预留部分，并立即浆砌护坡封闭。

膨胀土地区的路堑，高速公路、一级公路的路床应超挖30～50cm，并立即用粒料或非膨胀土分层回填或用改性土回填，按规定压实，其他各级公路可用膨胀土掺石灰处治。

五、施工注意事项

1 膨胀土摊铺后，土块应击碎至粒径5cm以下，可使土块中水分易于蒸发，减少土块本身的膨胀率，且易于掺灰均匀，有利于提高压实效率。

2 采用湿度控制法填筑膨胀土时，宜采用非膨胀土性填料（石灰改性土）封闭边坡及顶面，以减少路基土含水量受外界大气、水文条件的影响。

3 由于水是影响膨胀土的最大因素，施工时应加强排水。施工前应开挖临时排水沟至河道、塘、排洪渠內，降低膨胀土施工地段的地下水位，并保证路堤不浸水；施工中路堤要设路拱，路拱坡度可采用4%；确保路基顶部不积水，边坡每50～100m要设置急流槽排水，以防止边坡被冲刷。

4 膨胀土路堤填筑时应避开雨季，施工时各道工序紧密衔接，连续施工，分段完成。路基填筑后不应间隔太久或越冬后再做路面。

六、结语

我国是膨胀土分布广、面积大的国家之一，随着社会经济的持续发展和道路建设的不断推进，工程施工的路基条件也越来越差，在施工中经常遇到软土路基、膨胀土路基等不良地质条件。尤其是膨胀土路基，它已经成为影响公路工程建设施工质量的主要原因。本文主要对膨胀土路基具体的施工技术和方法进行探讨，希望能够为土木工程建设者提供一些有效的建议。