膨脹土在高速公路路基填筑中的利用

1、膨脹土在高速公路路基填筑中的利用摘要：在膨脹土地區(qū)的高速公路建設(shè)中，膨脹土的科學(xué)、合理判別是工程建設(shè)中的一個關(guān)鍵技術(shù)難點，其判別的結(jié)果將影響工程的投資、進度、質(zhì)量和環(huán)境保護等一系列問題。在現(xiàn)有規(guī)范的基礎(chǔ)上，應(yīng)建立膨脹土路基填料的判別和分類標(biāo)準(zhǔn)，針對膨脹性不同的土分別采取相應(yīng)的工程技術(shù)措施和施工工藝，以確保高速公路施工質(zhì)量。關(guān)鍵詞：膨脹土 膨脹性判別 路基填筑1. 概述 高速公路是一巨型帶狀工程，要跨越不同的地質(zhì)單元，在有膨脹土地區(qū)的道路勘察設(shè)計和施工中不能判別和區(qū)分膨脹土和非膨脹土，會給生命線工程帶來巨大的浪費或工程質(zhì)量隱患。 目前，國內(nèi)外判定膨脹土的方法和指標(biāo)較多，總體上說有以土的顆粒組成與

2、粒度性質(zhì)、土的礦物成份或化學(xué)性質(zhì)、膨脹力以及各指標(biāo)綜合評定。膨脹土的判別與分類，不同的研究者從不同的工作目的出發(fā)，采取不同特性指標(biāo)建立的判別與分類系統(tǒng)，各標(biāo)準(zhǔn)之間彼此有一定的差別是正常現(xiàn)象。結(jié)合具體的工程特點進行膨脹土的判別和分類是有利于工程建設(shè)的。 在工程實際中，相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是勘察、設(shè)計、施工和管理的重要依據(jù)。目前，涉及到膨脹土的主要規(guī)范和規(guī)程有：國家建委頒布的膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范（GBJ112-87）、鐵道部制定的鐵路工程地質(zhì)膨脹土勘測規(guī)則（TB10042-95）、交通部發(fā)布的公路路基設(shè)計規(guī)范（JTJ013-95）、中華人民共和國軍用標(biāo)準(zhǔn)膨脹土地區(qū)營房建筑技術(shù)規(guī)范（GJB2129-1

3、994）以及云南、廣西等地方行政部門制定的有關(guān)技術(shù)和維護條例。 膨脹土填筑的路堤、膨脹土地基、膨脹土路段的邊坡在外部條件發(fā)生變化的條件下，膨脹土的工程性質(zhì)的變化，可能會對高速公路的建設(shè)和安全運營帶來危害。因此，應(yīng)根據(jù)膨脹土在實際工程中的工作性狀，對其進行工程分類，這樣，有利于工程建設(shè)。 2. 路基填料的要求 在路基壓實中，填料的質(zhì)量是路基質(zhì)量的最基本保證，為使路基具有足夠的強度、水穩(wěn)性和較小的壓縮性，對填料作了嚴(yán)格規(guī)定。巖塊及礫石容易壓實，粗粒土次之，最難壓實的是細粒土。因此，在填筑細粒土施工前，必須進行室內(nèi)擊實試驗，為施工提供最大干密度和最佳含水量。對粗粒填料，顆粒級配對壓實影響很大，級配均

4、勻的土壓實難，級配不均勻的土可得到較高的密實度。此外，壓實方法、壓實機械性能也影響壓實效果：粘性土宜用輾壓或夯擊方法，而砂性土則以振動壓實為主。 膨脹土是公路路基填筑中經(jīng)常遇到的一種特殊的細粒土，合理利用這種土是作為路基填筑材料一直是人們所關(guān)心的問題。膨脹土總體說是一種非理想的路堤填筑材料，路基設(shè)計規(guī)范規(guī)定，高膨脹土一般不能作為高等級公路路基填料。然而在部分地區(qū)土地珍貴、土源緊張的情況下或從保護土地資源角度出發(fā)，必須采用這種具有膨脹性的土填筑路基時，對其膨脹性的判別就顯得異常重要了。哪些膨脹土可以利用，哪些通過改良后可以采用，以及如何合理利用膨脹土是值得深入研究的問題。要想回答這些公路工程中最

5、基本的問題，路堤用膨脹土填料的分類和判別是一個必須首先明確回答的問題。 沂淮江、寧宿徐、寧淮等高速公路通過膨脹土地區(qū)，其膨脹土的成因類型多、挖方段呈零星分布等特征，膨脹土的合理、科學(xué)判別成為沂淮江、寧宿徐、寧淮等高速公路建設(shè)中的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。 3. 路基填料土的膨脹性判別 針對沂淮江、寧宿徐、寧淮等高速公路膨脹土發(fā)育和發(fā)布特點，在綜合前人經(jīng)驗研究成果的基礎(chǔ)上，建議采用土的物質(zhì)組成（粘土礦物組成、粒度組成等）、土的物理性質(zhì)判斷指標(biāo)并結(jié)合膨脹土的工程地質(zhì)條件進行綜合判別。 3.1膨脹土的初步判定 3.1.1裂隙發(fā)育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填著灰白、灰綠色粘土。無論何種成因類型的膨脹土，

6、都是由兩組以上的裂隙組合而成的裂隙結(jié)構(gòu)體。 3.1.2在自然條件下土體呈堅硬或硬塑狀態(tài)。 3.1.3多出露于二級和或二級以上階地、山前和盆地邊緣丘陵地帶，地形平緩，無明顯自然陡坎。 3.1.4常見淺層塑性滑坡、地裂，新開挖坑（槽）壁易發(fā)生坍塌等。 3.1.5土的自由膨脹率40%。 3.1.6工程場地附近有膨脹土破壞的實例和現(xiàn)象。 膨脹土的初步判定在高速公路建設(shè)中，應(yīng)易粗不易細，不應(yīng)將可能具有膨脹土的土判為非膨脹土，直接用于路基的填筑，以免給工程建設(shè)帶來危害和被動。膨脹土的工程地質(zhì)調(diào)查是發(fā)現(xiàn)最直接的方法，在公路工程中有十分重要的意義，應(yīng)首先從了解和定性判斷挖方土體的工程性質(zhì)，這將為以后的綜合判定

7、膨脹土提供基礎(chǔ)。 3.2膨脹土特性的判別 3.2.1土的物質(zhì)組成(粘土礦物組成、粒度組成等)判斷指標(biāo)：膠粒含量(15%或粘粒含量(30%；土體中蒙脫石(等效蒙脫石)的含量7%。 3.2.2土的主要膨脹性性質(zhì)判斷指標(biāo) a 脹縮總率0.7%；b 土的塑性指標(biāo)(Ip)18；c 液限40%； 3.3膨脹土路用填料的工程特征 用CBR試驗的膨脹量來控制膨脹土的脹縮性； 應(yīng)進行膨脹土的剪切試驗，獲得峰值強度和殘余強度； 當(dāng)采用CBR試驗的膨脹量控制時，采用濕法重型擊實標(biāo)準(zhǔn)，在最佳含水量和90%壓實度下，按膨脹量大小分為三個等級：8%時為強膨脹土； 為保證填土的強度，同時降低膨脹性，宜采用濕法重型標(biāo)準(zhǔn)進行壓

8、實控制，不同含水量情況下CBR值必須3%； 用膨脹土做為路堤填料，應(yīng)考慮的填筑施工時的含水狀態(tài)和壓實標(biāo)準(zhǔn)。 4. 膨脹性土在高速公路路基填筑中的應(yīng)用 當(dāng)采用膨脹性土填筑路基時，首先應(yīng)對其膨脹特性進行判斷，根據(jù)其膨脹性的強弱采取不同的工程措施。 弱膨脹土可直接用于路堤填筑，宜主要用于填筑上、下路堤。在填筑路堤施工中，宜采用稍大于最佳含水量的填筑標(biāo)準(zhǔn)，弱膨脹土的CBR值主要受控于含水量和干密度，將壓實功控制好，這樣，可獲得較高的壓實度和比較高的初期強度，且浸水后的膨脹量和CBR值衰減比較小，有較好的水穩(wěn)定性的路基。 中等膨脹土不宜直接用于填筑路堤。中等膨脹土CBR值主要受控于含水量和干密度，碾壓時

9、土層含水量采用最佳含水量時，雖可獲得較高的壓實度，但其一般膨脹量較大，CBR較小，當(dāng)采用碾壓時土層含水量大于最佳含水量較多時，雖然土的CBR值有所提高，但路基的壓實度較難以達到90%以上，同時，存在路基收縮變形的隱患。在實際施工過程中常常出現(xiàn)“橡皮土”現(xiàn)象。因此，如用中等膨脹土作為路堤填料，一般需要采用處理措施，如采用石灰改性或進行路堤包邊處理等。在采用非膨脹土粘性土包邊處理的情況下，下列膨脹土可不通過改良直接用于路堤的填筑，其填筑要求除滿足路基施工規(guī)范和設(shè)計文件要求外，應(yīng)滿足下列的條件： 只用于路堤90區(qū)填筑； 不同含水量下的CBR值3%； 脹縮總率1.7； 在可能被水淹沒的路段不得采用；

10、所填路堤在地下水位以上。 在直包邊處理措施后，可直接利用中等膨脹土填筑路基。填筑時必須嚴(yán)格控制碾壓時土層的含水量，一般宜略低于塑限的含水量，以期獲得壓實度滿足要求，且有較高的初期強度，其脹縮變化不會給路基帶來不利的影響。只要包邊處理到位，路基中的含水量不出現(xiàn)很大改變，用中等膨脹土填筑的非浸水包邊路堤是穩(wěn)定的。 5. 結(jié)論 5.1膨脹土粘粒含量高，含有膨脹性礦物，表現(xiàn)出的脹縮特性十分明顯，工程性質(zhì)差，且膨脹性礦物愈多，粘粒含量愈多，這種特性愈明顯。同時，膨脹土具有天然含水量大、粘性大、親水性和持水性強、透水性差的特性。施工時晾曬困難且不易粉碎，施工難度大。因此，在高等級公路建設(shè)中，在沒有充分研究和試驗的基礎(chǔ)上，對這類不良土要認真、慎重對待。 5.2針對高速公路建設(shè)的特點，應(yīng)區(qū)分膨脹土的不同工程性質(zhì)和工程處理的目的，對其膨脹性進行科學(xué)、合理的分類，在此基礎(chǔ)上方可作出科學(xué)的決策。 5.3對不同類型的膨脹土，應(yīng)采用不同的工程措施。弱膨脹土采用相應(yīng)的施工工藝的情況下，一般可直接用于填筑路基，中等膨脹土在采用了如改性或包邊等工程措施后，并在嚴(yán)格控制施工工藝的情況下，可用于填筑路堤。這樣，不僅節(jié)約投資，而且能保護環(huán)境。 5.4在進行膨脹土路基施工前，首先必須進行室內(nèi)相關(guān)試驗，確定施工控制指標(biāo)，并進行鋪筑試驗路，研究施工工藝，提出指導(dǎo)意見