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摘要：黑棉土的自身就是一种特殊的岩土，其存在较大固有性。国内与国外对黑棉土的勘探方法、技术标准都不同，所以在对其处理期间，要形成新的认识。在埃塞俄比亚地区，针对气候条件，需要对黑棉土有一个充分的理解，保证在施工期间，减少对路基产生的影响，利用相关措施对其解决，保证施工工作的优化进行。
关键词：埃塞俄比亚；黑棉土；路基；施工
引言：
近几年来，在 “一带一路”的国家战略的倡议下，海外基建进入了新高潮。但是也产生一些新情况，如新的特殊地质、特殊岩土的出现，对项目施工造成了新挑战。针对这些特殊情况，要结合地区的实际状况，为其提出有针对性的执行措施，保证能够为相似类型的土质提供有效的参考意见。
1 工程概况
AA高速公路建设项目地处埃塞俄比亚中东部，全长78.607千米，为东非地区首条高速公路。
在埃塞俄比亚境内，主要的气候条件为高原气候，一年内只有两个季节，分为雨季和旱季。同时，在雨季降水量也是比较大的，占全年的72%。受降水的影响，在该地区的表层黑棉土呈现可塑--软塑状，其存在的强度也比较低。在旱季，受蒸发现象的影响，在整体上呈现开裂现状，导致表层的黑棉土比较坚硬，存在的强度也比较高。根据当地工程实践经验以及大气影响，表层黑棉土会产生较大的吸水膨胀，实现失水收缩运动，从而给建筑物造成较大影响。该情况下，不仅导致路基沉降、路面开开裂等现象，还会影响周边建筑物的安全性，所以，为了保证工程的建设安全，需要对其进行特殊处理。
2 黑棉土
黑棉土主要是在沿线存在膨胀土和玄武岩火成岩全风化残积土。黑棉土的颜色为黑色或者黑褐色的，在地表面、裂缝处产生，其厚度主要为0到6米。同时， 黑棉土也具有较强的膨胀性、吸水性以及软化性，影响不良地质条件的产生。受大气的影响，黑棉土的深度为1.6米，将导致严重的土体滑坡、边坡等现象。对于黑棉土的地质特征，与我国的膨胀土相比，埃塞俄比亚的黑棉土是在大范围的火山喷发地区形成的，具备的天然密度比较小，但空隙比较大。根据相关实验调查分析，黑棉土是一种较高的亲水物质，在该地区，受雨季与旱季的交替影响，路基以下的膨胀土都会产生发反复吸水膨胀现象，从而产生沉降、开裂以及变形等问题。我国对黑棉土的判定其属于膨胀土的一种，具备中--强膨胀性。在埃塞俄比亚地区，根据当地工程建设的相关经验，黑棉土在旱季自然状态下，其承载力是比较高的，能够达到300kPa，当雨季后，后产生软化变形，存在的强度也会降低。所以，基于黑棉土的特性可以看到，其产生将影响实际的安全性。所以，在进行路基开挖、填筑工作中，要加大重视力度，促进地表防排水工作的实施。期间，不仅要对稳定性进行验算，就需要实施加固处理工作[1]。
3 黑棉土路基处理技术
3.1 膨胀土的处理原则
我国对膨胀土处理期间，一般为换土处理。一般情况下，在填方路基的高速公路达到一、二级的填土高，并且小于路面与路床的总体厚度，其基底为膨胀土，这时候，可以将地表的3米到6米处的膨胀土挖除，利用利用非膨胀土或者掺灰换填到路床上。对于存在的强膨胀土、处于地下水发育较为困难，无法促使其有效处理地区的路床，需要将换填的深度加深，保证地下排水施工的积极进行。一般情况下，对于膨胀土的处理表现为不同方式。比如：对于膨胀潜势低于20以下的，要将路面封闭，不对路基基底进行换填工作。对于膨胀潜势在20以上、50以下的，如果路基的高度小于60厘米，要对整个路基底部进行换填工作，如果路基在高度在60厘米以上，基底可以不进行换填处理工作。当膨胀潜势在50以上的时候，也需要对路基的高度进行思考。当路基高度在2米以下的时候，要对整个路面进行换填工作，其换填的厚度要为60厘米；如果路基的高度在2米以上，要根据填方的高度，对路肩以上的路基实施换填处理工作，其中，换填厚度也需要维持在60厘米，同时，执行排水处理工作[2]。
3.2 路基换填原则
根据当地的气候条件和主要特征，在大气影响下，在一定深度下的黑棉土存在的膨胀性具备较大潜力，但是，其存在的含水量是不稳定，导致膨胀性无法充分发挥，该情况下，对建筑物的影响比较小。根据相关的研究和分析，基于降水以及蒸发要素的影响，在存有黑棉土的地区，产生的膨胀性将影响公路建设区域，存在的膨胀性会集中在路肩以下。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在路基结构的下部，是一种封闭空间环境，受到大气的影响是比较小的，所以，在对其进行设计以及差处理期间，要分析膨胀土的主要特征，保证能为其选择出科学、合理实施方案。一般情况下，黑棉土的膨胀潜势不同，对路基的处理也是不同的，主要就是不同的换填处理工作[3]。
3.3 黑棉土CBR值
在对工程实际勘探工作中，其中的CBR值为主要的力学参数，能够为路基施工工作和地基处理工作提供有利依据。在对黑棉土的膨胀性进行研究期间，也可以对CBR值进行有效分析和研究，促进其详细性。期间，可以在一定的工作范围内，对黑棉土进行抽样分析，保证能够对黑棉土的CBR分布情况进行研究。一般情况下，黑棉土的CBR值会分布在2%到4%之间，当CBR值不断减小，说明存在的力学性质是比较差的。
3.4 路基施工技术
根据该地区的气候特征，分析路基施工工作中的主要范围，期间，一定要避免在雨天进行施工，对路基的路边实现沟排水施工工作，以促进地基土能够达到保湿、防水的目的[4]。本项目地区的地形是比较平坦的，在路基施工中，为了降低其受到的雨季降水影响，可以将该路基的高度提升2米。同时，在该施工范围内，由于存在的黑棉土具有较高的膨胀性，所以，在实际施工过程中，要按照相关的换填原则进行处理。比如：在路基底部的0.6米以下，要对其进行全部的换填处理工作。同时，该地区存在的黑棉土也存在较高的膨胀性和较小CBR值，存在的力学性质较差，所以，在该地区对黑棉土进行换填过程中，要使用天然红土粒料与黏土掺和形成，其CBR值6%以上。在目前的工程施工工作中，前50千米的开工段已经竣工，并实现了运行。该工程在运行期间，经过雨季、旱季的特殊交替，存在的状况还非常好，所以说，这种施工方案是非常可行的[5]。
4 黑棉土路基处理施工
4.1 黑棉土各项特性的实验对比
埃塞俄比亚AA高速项目在实施期间，大部分段落为低填浅挖路段。其中K0+000—K56+000段落路基填筑地基处理以黑棉土换填为主，换填深度为1.5米，在项目施工初期，由于对黑棉土膨胀力预计不足，造成已完工部分路基出现大量纵向和横向的裂缝，贯穿整个路基结构层。通过对黑棉土膨胀力的反复测算，以及对路基填料的透水性进行验算。主要进行的试验和对比1、黑棉土的野外地表表观特性；2、黑棉土的基本物理特性；3、黑棉土的承载特；4、黑棉土的膨胀特性a）黑棉土的无荷载、有荷载膨胀率试验b）黑棉土的膨胀力试验；5、黑棉土的收缩特性；6、黑棉土的强度特。通过以上各项试验可为黑棉土现场施工提供以下理论指导：①应采取合适的边坡防护结构并在施工安排中给予足够的重视，在路堤施工结束后及时进行边坡培土、植草，对坡面进行封闭，防止因路堤坡脚蒸发失水引起的收缩裂缝蔓延至路基内部；②对黑棉土基底应采取有效的抗裂措施如：铺设土工格栅、填筑一定厚度具有良好抗裂性能的碎石土或石方，以减少、延缓、防止反射裂缝。
4.2 工程措施
在我国的地质勘探以及施工研究工作中并没有对黑棉土进行过多研究。在埃塞俄比亚高速公路施工工作中，如果没有为其提供出安全、可靠的执行措施，在雨季大量降水后，将导致高速公路的路面产生明显的变形现象，从而影响整体的施工质量，并造成较大的经济损失[7]。针对这种现象，基于相关的经验和教训，要根据埃塞俄比亚公路路基工程的实际状况，为其提出有效的实施措施。当坡度的高度在3米以上的时候，要利用灌草对边坡实施保护行为。在坡度高度在3米以上的时候，可以使用浆砌片石截水骨架在灌草内进行保护，并支撑渗沟、框架梁等。当边坡较高的时候，要在坡脚的区域设为2米到4米的高路挡土墙，促进边坡支护作用的形成，实现合理的加固工作。当边坡的高度在10米以上的时候，要对边坡坡率以及整体的稳定性进行计算分析。还需要对挡土墙进行设计，受膨胀土侧账力的影响，当墙后的设置数值在0.5米以下的时候，其反滤层可以作为缓冲层，促进复合排水层的增加。在路堤地段，要避免使用膨胀土作为填料。在对膨胀土路基进行设计过程中，需要对地表水、地下水状况进行分析，促进排水措施的合理执行。还要增加路基排水系统，尤其是一些吊沟、边坡渗透沟等，都需要形成完整的排水系统，这样才能促进路基工程具备良好的排水性能[8]。
4.3 穿过浅湖区进行施工
在埃塞俄比亚铁路工程实施期间，基于季节性要素，可以在湖区的中间穿过，并在设计与施工中为其作出特殊的处理工作。其中，可以在基底增加0.8米厚的片石透水层，并为两侧增加4米的护坡。在该施工方式下，经过对其实际运行以及对沉降现象的分析，发展沉降较为稳定，符合当前的施工规范和标准。
总结
在本文中，基于埃塞俄比亚AA高速公路路工程作为案例进行分析，研究了黑棉土在分布地区的主要特性。根据工程建设的相关经验，促进线路的最优选择，保证能够对黑棉土影响路基提出更合理的处理措施。
参考文献：
[1] 徐正宣,唐林,张昆等.埃塞俄比亚公路黑棉土勘察方法及工程特性研究[J].铁道工程学报,2014(2):15-18.
[2]王晓帆,王跃,张艳红等.黑棉土路基处治设计[J].公路,2012(9):46-53.
[3]廖力.黑棉软土地段路基填筑施工[J].交通世界（建养机械）,2013(10):114-115.
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[5]曾德建,邹广明,朱鹏普等.埃塞俄比亚黑棉土工程特性及路基处理技术研究[J].铜业工程,2015(4):16-19.
[6]赵平,徐正宣,唐林等.埃塞俄比亚黑棉土胀缩特性及大气影响深度研究[J].铁道工程学报,2014(4):46-50.
[7]沈兆普,王雪莲,徐少南等.肯尼亚内罗毕南环线黑棉土的矿物学特征分析[J].路基工程,2016(5):11-14,24.
[8]吴俊,熊仕伶,陈清等.黑棉土土工试验及改性研究[J].安徽化工,2016,42(5):45-49.
论文作者:王汉强
论文发表刊物:《防护工程》2017年第10期
论文发表时间:2017/9/7
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