王路
湖南省高速公路建设开发总公司 湖南长沙 410000
摘要：随着中国交通的不断发展，高速公路成为现代人们出行的必不可缺。关于高速公路的质量问题，在最近几年得到广泛的关注。路基的施工是决定高速公路质量优劣的主要方面，尤其在路基施工填充材料的选择，笔者通过对高速公路膨胀土特点的简析及其路基施工技术的讨论，供该行业参考借鉴。
关键词：高速公路；膨胀土路基；施工工艺
1引言
随着经济水平和科技技术的快速发展，我国的路基施工技术开始逐渐使用膨胀土来建设，虽然我国的膨胀土填芯路基施工技术还不够完善，但是随着新技术型人才的出现这些路基问题会得到基本的解决。我国是使用膨胀土最多的国家之一，我国的很多公路和铁路的路基都在使用膨胀土。但是膨胀土很不稳定，经常性的会出现路面变形、路基下沉以及开裂等一系列情况，使得每年花费很多资金修理膨胀土路基。因此，就目前看来，对膨胀土路基施工技术的探讨已成为公路建设中的一个重要问题。
2高速公路膨胀土概述
2.1膨胀土的简析
在路基施工中的膨胀土其实是一种具有裂隙性、胀缩性以及超固结特点的塑性粘土，它对水分的变化特别敏感，其表现在当含水量发生变化时，易造成膨胀土吸水膨胀或失水干缩的变形，强度也在变化。膨胀土一般以蒙脱土矿物为主，其粘土颗粒为亲水矿物材料。氢氧化铝的八面体片和硅氧四面体片对土壤物理性质有重要的影响。膨胀土通常由两个四面体片组成，中间夹着一个八面体片，反复堆积形成三层。由于层间水合物离子具有较强的吸水能力，其结构单元的填充会增加膨胀土单元的晶格活性，从而提高土壤的膨胀和压缩性。
2.2膨胀土的主要特性
顾名思义，膨胀土就是一种在遇水其自身体积可增大的土质，在实际的应用过程中，有极强的收缩性及亲水能力，所以这就会对建设施工造成不利影响，因此人们在对其施工处理的时候中就必须要根据工程施工中相关规范的要求，对膨胀土的稳定性能进行合理控制，使工程的施工质量得到有效保证。此外，膨胀土具有亲水矿物成分丰富的特点，如蒙脱石、高岭石等，膨胀收缩性强，裂隙结构明显，衰减明显。膨胀土通常含有钙质或铁质结核，以棕色、红色、黄色、褐色、灰白色为主，自然坡度非常平缓，无垂直陡坡。长期的使用后会对公路路基及相关建筑造成潜在的破坏危害，必须要严格防治。膨胀土路基如图1所示。
图1 膨胀土路基
2.3高速公路膨胀土造成的隐患及其现状
高速公路中的膨胀土是岩层工程界中长期存在的，但是又是十分重要的问题。由于它会遇水膨胀导致变形，失水收缩也会变形，且边坡渗水强度低的问题，易使建造在膨胀土区域的道路建设、桥梁施工、水利等建设项目将受到不同程度的破坏。当前，在科技快速发展的推动下，我国工程界对膨胀土的组成和工程性质进行了深入的研究，取得了良好的效果，目前能较为科学地分析膨胀土造成危害的原因，同时提出不少可行的施工处理方案，能有效处理问题。
3膨胀土路基的施工工艺
建造高速公路的路基时，如果采用膨胀土作为填料，则必须采用掺灰处理的膨胀土，且膨胀土的总增缩率接近于零。
3.1实例分析
本文以某高速公路为例来说明膨胀土路基的施工工艺。该道路路基宽 32.0～45.5 m，该道路沿用双向六车道的设计，行车速度80Km /h。该公路某些路段为裂隙性、胀缩性以及超固结特点的塑性粘土。
3.2该公路的施工要点
由于公路路基两侧的边坡断面和路基顶部采用的非膨胀土作为封土层，必要时应铺一层土工织物，形成岩心填充物。此外，根据膨胀土的特性，其含水量应控制在最佳含水量的3%以内，此外，在填挖和开挖交界2米以内的地基表面进行开挖，要翻松并检查其含水量是否与填土层含水量接近，同时要选择适宜的压实器具，使土的压实度满足规定要求。在路基施工时，最好避开雨季作业，还要加强现场的排水措施。膨胀土路基的强度和压实程度需要遵循国家有关规定和规范，否则会造成严重的工程隐患。
3路基施工的处理方案
膨胀土路基施工，在实际的建设中需要建立合理的处理方案应对，主要从根本上更换膨胀土，控制土的含水率以及提高膨胀土的性能等方案，其主要体现如下：
（1）更换填充土
更换掉膨胀土是处理膨胀土的最常用方法之一，且在换土时必须要严格遵循建设的标准，并根据当地实际气候以及环境的特点来决定相应的换土的深度。其中临界深度是指一定深度的膨胀土能不受其他外界因素的干扰，含水量是临界含水量。然而，由于各地气候的差异，膨胀土的临界深度与临界含水量并不完全相同，因此人们根据土壤含水量决定土壤交换的实际深度。此外，在一般情况下，强膨胀土的土壤交换深度约为2m，而中性和弱膨胀土的深度约为1m到1.5m。
（2）控制膨胀土的含水率
在实际的施工中，稳定其膨胀土的含水量并进行预湿法是控制膨胀土含水率的常用方法之一，为了防止膨胀土发生胀缩而变形，施工建设单位必须要采取有效的措施减少路基含水量。在土工织物或粘土路基压实密封的施工中，有效的方法是将膨胀土与大气直接接触隔离，从而大大降低膨胀土内部的湿度，从而实现膨胀土含水率的控制，减少质量问题的发生。
（3）提高膨胀土的使用性能
提高改善膨胀土的使用性能是利用膨胀土特性，将与水泥、石灰或其他固化材料的结合，实现化学凝固，提高膨胀土水的稳定性和强度。由于石灰具有较强的次生碳酸钙胶结性能，石灰固化和盐交换后可形成硅酸钙、铝酸钙等新型的矿物成分，此外水泥固化的作用能使水泥和脱水产生新的结晶和矿物成分，从而降低膨胀土的液体极限，提高膨胀土的塑性极限和抗剪强度，同时，固化材料可以提高膨胀土的吸力性能，并产成相应微型加筋的结构，以增强膨胀土的强度，改善其使用性能。
4高速公路膨胀土路基的主要施工技术
4.1高速公路路基断面的设计。
在高速公路路基施工中，确定其尺寸后一定要使其坡度得到很好保证，合理设置坡度，如果相关的工程需进行防渗处理要求，必须要对其进行若干防渗处理设施。此外，在公路建设过程中，道路肩的设计要考虑到使路面下的水在一定程度上稳定，得把路肩设计宽一点。一般来说，肩膀的宽度应该在2.5-2.0米左右，如果过窄会使水分的稳定性下降，造成土的吸水膨胀。同时为方便排水工作，通常使路肩横向的坡度尽量大。为了防止路面的渗水，保证路基的水分布均匀，路面和路肩的铺装应采用相同的土层，并采取一定的防渗措施。尤其在路基设置中，路基侧沟的深度和宽度必须适当。沟槽底部应与地基顶部距离25厘米，与路面结构层距离略远，满足设计要求。
4.2高速公路的包边土施工技术
在高速公路包边土路基的建设中，包边路堤需要使用水平分层的填筑施工。膨胀土路基包边在施工的过程中一定要注意以下三点：1）一定要确保路基两边灰土的包边厚度，为了路基强度的增强一般会在修坡后保证灰土厚度在2.6m左右；2）在膨胀土路基填芯施工的过程中，尽量避免降雨的高频期，，一定要保证路基基底的水分平衡，还要在施工前注意排水沟的位置，一旦有过多的降水也可以保证正常排水，使路基基底完好；3）必须注意的是，施工即将完成时，应在路基土上进行稳压工作，多次压实后即可完成施工，尽量使用两种材料在同一工艺下达到压实的标准要求，以提高工程的质量。
4.3高速公路路基的排水设施建设
在膨胀土高速公路路基的建设中，排水设施的建设是一项非常重要的工作，因为要保证排水的通畅，为不使其浸湿土层，为不使地表水层的下渗，一定要做好路基排水的工作，所以设计合理的排水措施是非常重要的。一般情况下，地下排水沟需要进行一系列的加固和铺装工作，以防止雨水冲刷后造成渗漏。膨胀土沟必须加深和拓宽，同时为了防止边坡脚被水浸渍，外面的边沟也应该设置相应的平台，这些措施也可以用来防止异物堵塞。在顶部设置截水沟可以防止地表水穿透斜坡体或冲刷斜坡表面，所以设计纵坡对排水工作来讲具有十分有利的作用。对台阶形的高边坡需要在每一级台阶内设置截水沟槽以及截排上部的坡面水，而且为让坡脚变得稳定，坡脚应该与截水沟有一定的宽度。此外，还必须避免因膨胀土的基础失水而引起膨胀土干裂收缩等隐患的发生。路基的排水如图2所示。
图2 路基的排水
5总结
由于地区地质及气候的因素，在高速公路的施工中往往会采用膨胀土作为路基的填充材料。膨胀土是一中在长期使用后易吸、失水造成危害的材料，在施工建设中，必须要完善相应的施工技术方案，才能减少这种隐患的发生。在高速公路路基采用膨胀土的施工中，需要设计合理的施工技术方案解决膨胀土由于易吸水膨胀及失水收缩造成的质量隐患，从而满足公路建设的质量要求。
参考文献
[1]李云峰.高速公路膨胀土路基路面检测技术[M].人民交通出版社，2017（9）：23-25.
[2]姚祖康.高速公路膨胀土路基与路面工程[M].同济大学出版社，2014（4）：4-18.
论文作者:王路
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/14
标签：路基论文; 土路论文; 高速公路论文; 含水量论文; 施工技术论文; 路面论文; 深度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;