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摘要：随着城市建设的快速发展与开发,市政道路的需求和使用也在增加,市政道路的质量要求也越来越高，下面文章主要以市政道路膨胀土路基的施工为主，介绍了膨胀土的形成及其特性，对膨胀土路基的施工技术要点和施工措施作了详细分析。
关键词：市政道路；膨胀土路基；施工技术
中图分类号： U41 文献标识码： A 文章编号：
1 膨胀土的特征和特点
在交通部部颁现行《公路路基设计规范》(JTJ013-95)中采用粘粒含量小于2μm 的百分比和自由膨胀率及膨胀总率三个指标, 把膨胀土分为强膨胀土、中膨胀土和弱膨胀土三个级别，膨胀土的工程特性大致可以归纳如下：胀缩性;崩解性;多裂隙性;超固结性;风化特性;强度衰减性。
2 膨胀土路基施工技术要点
一般情况下膨胀土不宜作为高等级道路路基填筑材料, 但是若由于道路所经膨胀土地区常常因路线长, 膨胀土分布范围广,难以选到非膨胀土填料时,需要改善膨胀土特性,满足路基施工基本要求。国内外的工程实践普遍认为: 膨胀土中水分的迁移变化将导致湿胀干缩变形,并使土的工程性质恶化。保证建筑物稳定的关键问题是如何防水保湿,保持土中水分的均匀分布和相对稳定。采用石灰改良膨胀土是有效的,且比较经济可行。
根据国内公路部门在膨胀土地区已有的经验教训, 参考国内土建部门的工程经验以及部分国外公路施工的经验, 为保证高等级公路路基的稳定, 建议在施工过程中主要控制以下几个要点。
2.1 路基填料
膨胀土不宜用作路基填料, 特别是强膨胀更不宜用来填筑路基。必须利用膨胀土作填料时,要考虑以下方案:
(1)最好选用膨胀性较弱的土,亦可采用外仓路堤方案,内填膨胀土,外仓非膨胀土或经处治的膨胀土。不得己全用膨胀土填筑时,应将膨胀性较强的土填在最下面,膨胀性弱的土填在上面,同一种土填在同一层次上,且厚度要均匀,以免引起不均匀变形。
2.2 路基断面
路基断面设计总的要求是减少或消除膨胀土湿胀干缩的有害影响,以减轻或避免路面土基系统容易出现的季节性波浪变形。措施是防水保湿,保持土基中水分为均匀分布和相对稳定,减少水分迁移变化,特别是路幅内水分的不均匀变化,为此应考虑以下几点。
2.3 路基排水
路基排水设施的完善程度,对于膨胀土地区公路路基路面的稳定具有特殊的重要意义。如能做到防水保湿,则可消除膨胀土湿胀干缩的有害影响。为此,应注意以下几点。
(1)精心设计排水设施,形成良好排水网系, 以使危害路基路面稳定的地面水、地下水能顺畅排走,防止地面水冲蚀路基,积水浸泡路基和地下水浸入路基。
(2)所有地面排水沟渠,特别是近路沟渠,均应铺砌和加固,以防冲、防渗。
(3)在水位较浅的地区,可通过设置横向盲沟将地下水引至道路两侧的排雨管道中。
2.4 路基压实
压实是膨胀土路基施工的一大难题,是影响膨胀土地区路基路面稳定的一个突出问题,目前也是一个有争议的问题。
（1）国内外多数研究认为压实的膨胀土, 由于叠聚体排列得更紧密和原有的结构连接部分被破坏, 因而使胀缩趋势增强。膨胀土的膨胀量和膨胀力与土的密实度有关。膨胀土的膨胀量和膨胀力还与土的初始含水量有关。膨胀土浸水膨胀后强度急剧下降, 主要是由于凝聚力急剧下降造成,而内摩擦角只略有降低。膨胀土浸水膨胀后强度下降的幅度也与土的初始含水量有关。同一类膨胀土,初始含水量愈低,强度下降愈大。
（2）有不少生产部门认为膨胀土的天然含水量大多接近塑限含水量, 要将土的含水量降到重型击实标准的最佳含水量是比较困难的事, 特别是在多雨地区,晾晒要花很多时间、很大工作量,既影响施工进度,又增加工程成本。即使花了很大代价, 按重型击实标准压实到规定的密实度,也不一定能保持长久,因为在施工期间或通车以后膨胀土均可能吸水膨脹而使密实度降低,且压实度愈高,吸水后膨胀变形愈大。路基建成后, 不管初始含水量如何, 在当地自然条件和路基路面系统的影响下,经过自然平衡,其含水量将逐渐稳定在某一平衡含水量范围。
2.5 土基加固
在膨胀土路堑内, 或在路堤上使用膨胀土填筑路床时, 均应考虑采用石灰、水泥或无机结合料对土基一定深度的膨胀土进行改良加固, 以保证土基稳固。所用剂量视膨胀土的性质与改良加固的要求而定,使用石灰时一般以4％～6％为宜。所需厚度视膨胀土性质、道路重要程度与当地气候条件而定,一般为40～60cm(必要时可增加到80cm)。对于重要道路还应使土基处治层与路面总厚度之和不小于1.0～1.5m。如当地有其他经济、适用的材料, 亦可采用换填的办法。
3 膨胀土路基施工基本要求
膨胀土地区的路基施工, 应避开雨季作业,并加强施工现场排水,保证地基和已填筑的路基不被水浸泡。膨胀土路基开挖各道工序要紧密衔接,连续施工,分段完成, 路基填筑检验合格后不应间隔太久或越冬后作路面。膨胀土在施工时应满足下列基本要求。
3.1 膨胀土地区路堤填筑
(1)强膨胀土稳定性差,不应作为路堤填料; 中膨胀土宜经过加工、改良处理后可作为路堤填料; 弱膨胀土可根据当地气候、水文情况及道路等级加以应用。对于直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时, 应及时对边坡及顶部进行防护。
(2)主干路采用中膨胀土用作路床填料时, 应作掺灰改性处理。改性处理后要求胀缩总率不超过0.7 为宜。
(3)使用膨胀土作填料时,为增加其稳定性,可采用石灰处治,石灰剂量可通过试验确定,以强度试验参数为主要依据,同时要求掺灰处理后的膨胀土, 其胀缩总率接近零为佳。
(4)可用接近最佳含水量的中膨胀土填筑路堤, 但两边边坡部分要用非膨胀土作为封层。路堤顶面也要用非膨胀土形成包心填方。挖方地段当挖到距路床顶面30cm以上时,应停止向下开挖,并挖好临时排水沟; 待做路面时, 再挖至路床顶面以下30cm,并用非膨胀土回填,并按要求压实。
3.2 主干路路堤原地面处理
(1)填高不足1m 的路堤,必须挖去地表30～60cm 的膨胀土,换填非膨胀土并按规定压实。
(2)地表为潮湿土时,必须挖去湿软土层换填碎砾石土、砂砾或挖方坚硬的岩石碎碴, 或将土翻开掺石灰加以稳定并按规定压实。
3.3 膨胀土地区路堑开挖应满足下列基本要求
(1)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。
(2)膨胀土地区的路堑,主干路的路床应超挖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。
3.4 膨胀土地区路基碾压施工
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;路堤与路堑分界处(即填挖交界处),两者土内的含水量不一定相同,原有的密实程度也不相同, 压实时应使其压实得均匀、紧密,避免发生不均匀沉陷。因膨胀土路堤压实后的紧密程度比一般土填筑的路堤更重要, 故规定压实度检验点数增加1 倍。
4 结束语
文章主要介绍了膨胀土的形成及其特性，以市政道路膨胀土路基的施工为主，对膨胀土路基的施工技术要点和施工措施作了详细分析。
关键词：市政道路；膨胀土路基；施工技术
中图分类号： U41 文献标识码： A 文章编号：
1 膨胀土的特征和特点
在交通部部颁现行《公路路基设计规范》(JTJ013-95)中采用粘粒含量小于2μm 的百分比和自由膨胀率及膨胀总率三个指标, 把膨胀土分为强膨胀土、中膨胀土和弱膨胀土三个级别，膨胀土的工程特性大致可以归纳如下：胀缩性;崩解性;多裂隙性;超固结性;风化特性;强度衰减性。
2 膨胀土路基施工技术要点
一般情况下膨胀土不宜作为高等级道路路基填筑材料, 但是若由于道路所经膨胀土地区常常因路线长, 膨胀土分布范围广,难以选到非膨胀土填料时,需要改善膨胀土特性,满足路基施工基本要求。国内外的工程实践普遍认为: 膨胀土中水分的迁移变化将导致湿胀干缩变形,并使土的工程性质恶化。保证建筑物稳定的关键问题是如何防水保湿,保持土中水分的均匀分布和相对稳定。采用石灰改良膨胀土是有效的,且比较经济可行。
根据国内公路部门在膨胀土地区已有的经验教训, 参考国内土建部门的工程经验以及部分国外公路施工的经验, 为保证高等级公路路基的稳定, 建议在施工过程中主要控制以下几个要点。
2.1 路基填料
膨胀土不宜用作路基填料, 特别是强膨胀更不宜用来填筑路基。必须利用膨胀土作填料时,要考虑以下方案:
(1)最好选用膨胀性较弱的土,亦可采用外仓路堤方案,内填膨胀土,外仓非膨胀土或经处治的膨胀土。不得己全用膨胀土填筑时,应将膨胀性较强的土填在最下面,膨胀性弱的土填在上面,同一种土填在同一层次上,且厚度要均匀,以免引起不均匀变形。
2.2 路基断面
路基断面设计总的要求是减少或消除膨胀土湿胀干缩的有害影响,以减轻或避免路面土基系统容易出现的季节性波浪变形。措施是防水保湿,保持土基中水分为均匀分布和相对稳定,减少水分迁移变化,特别是路幅内水分的不均匀变化,为此应考虑以下几点。
2.3 路基排水
路基排水设施的完善程度,对于膨胀土地区公路路基路面的稳定具有特殊的重要意义。如能做到防水保湿,则可消除膨胀土湿胀干缩的有害影响。为此,应注意以下几点。
(1)精心设计排水设施,形成良好排水网系, 以使危害路基路面稳定的地面水、地下水能顺畅排走,防止地面水冲蚀路基,积水浸泡路基和地下水浸入路基。
(2)所有地面排水沟渠,特别是近路沟渠,均应铺砌和加固,以防冲、防渗。
(3)在水位较浅的地区,可通过设置横向盲沟将地下水引至道路两侧的排雨管道中。
2.4 路基压实
压实是膨胀土路基施工的一大难题,是影响膨胀土地区路基路面稳定的一个突出问题,目前也是一个有争议的问题。
（1）国内外多数研究认为压实的膨胀土, 由于叠聚体排列得更紧密和原有的结构连接部分被破坏, 因而使胀缩趋势增强。膨胀土的膨胀量和膨胀力与土的密实度有关。膨胀土的膨胀量和膨胀力还与土的初始含水量有关。膨胀土浸水膨胀后强度急剧下降, 主要是由于凝聚力急剧下降造成,而内摩擦角只略有降低。膨胀土浸水膨胀后强度下降的幅度也与土的初始含水量有关。同一类膨胀土,初始含水量愈低,强度下降愈大。
（2）有不少生产部门认为膨胀土的天然含水量大多接近塑限含水量, 要将土的含水量降到重型击实标准的最佳含水量是比较困难的事, 特别是在多雨地区,晾晒要花很多时间、很大工作量,既影响施工进度,又增加工程成本。即使花了很大代价, 按重型击实标准压实到规定的密实度,也不一定能保持长久,因为在施工期间或通车以后膨胀土均可能吸水膨脹而使密实度降低,且压实度愈高,吸水后膨胀变形愈大。路基建成后, 不管初始含水量如何, 在当地自然条件和路基路面系统的影响下,经过自然平衡,其含水量将逐渐稳定在某一平衡含水量范围。
2.5 土基加固
在膨胀土路堑内, 或在路堤上使用膨胀土填筑路床时, 均应考虑采用石灰、水泥或无机结合料对土基一定深度的膨胀土进行改良加固, 以保证土基稳固。所用剂量视膨胀土的性质与改良加固的要求而定,使用石灰时一般以4％～6％为宜。所需厚度视膨胀土性质、道路重要程度与当地气候条件而定,一般为40～60cm(必要时可增加到80cm)。对于重要道路还应使土基处治层与路面总厚度之和不小于1.0～1.5m。如当地有其他经济、适用的材料, 亦可采用换填的办法。
3 膨胀土路基施工基本要求
膨胀土地区的路基施工, 应避开雨季作业,并加强施工现场排水,保证地基和已填筑的路基不被水浸泡。膨胀土路基开挖各道工序要紧密衔接,连续施工,分段完成, 路基填筑检验合格后不应间隔太久或越冬后作路面。膨胀土在施工时应满足下列基本要求。
3.1 膨胀土地区路堤填筑
(1)强膨胀土稳定性差,不应作为路堤填料; 中膨胀土宜经过加工、改良处理后可作为路堤填料; 弱膨胀土可根据当地气候、水文情况及道路等级加以应用。对于直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时, 应及时对边坡及顶部进行防护。
(2)主干路采用中膨胀土用作路床填料时, 应作掺灰改性处理。改性处理后要求胀缩总率不超过0.7 为宜。
(3)使用膨胀土作填料时,为增加其稳定性,可采用石灰处治,石灰剂量可通过试验确定,以强度试验参数为主要依据,同时要求掺灰处理后的膨胀土, 其胀缩总率接近零为佳。
(4)可用接近最佳含水量的中膨胀土填筑路堤, 但两边边坡部分要用非膨胀土作为封层。路堤顶面也要用非膨胀土形成包心填方。挖方地段当挖到距路床顶面30cm以上时,应停止向下开挖,并挖好临时排水沟; 待做路面时, 再挖至路床顶面以下30cm,并用非膨胀土回填,并按要求压实。
3.2 主干路路堤原地面处理
(1)填高不足1m 的路堤,必须挖去地表30～60cm 的膨胀土,换填非膨胀土并按规定压实。
(2)地表为潮湿土时,必须挖去湿软土层换填碎砾石土、砂砾或挖方坚硬的岩石碎碴, 或将土翻开掺石灰加以稳定并按规定压实。
3.3 膨胀土地区路堑开挖应满足下列基本要求
(1)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。
(2)膨胀土地区的路堑,主干路的路床应超挖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。
3.4 膨胀土地区路基碾压施工
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;路堤与路堑分界处(即填挖交界处),两者土内的含水量不一定相同,原有的密实程度也不相同, 压实时应使其压实得均匀、紧密,避免发生不均匀沉陷。因膨胀土路堤压实后的紧密程度比一般土填筑的路堤更重要, 故规定压实度检验点数增加1 倍。
4 结束语
文章主要介绍了膨胀土的形成及其特性，以市政道路膨胀土路基的施工为主，对膨胀土路基的施工技术要点和施工措施作了详细分析。