浅谈高速公路工程中膨胀土路基的施工工艺

膨胀土路基施工工法一、前言膨胀土路基是工程建设中常见的一种特殊土路基，膨胀土不能直接作为路基填料，必须经过改良处理，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，有效防止土体边坡滑坍和变形，保证路基稳定、耐久。

中铁XX公司承建的XX高速公路有12XXm膨胀土路基，他们针对膨胀土路基施工进行了科技立项，通过大量的试验和实践，分析总结了膨胀土路基施工的特点，掌握了膨胀土路基施工工艺，快速、高效、优质地完成了施工任务，取得了较好的经济效益和社会效益，其科研成果获得局科技进步三等奖。

在施工过程中，不断总结提高，形成本工法。

二、工法特点1 膨胀土路基改良处理，缩短了土的凉晒时间，加快了施工进度，并能够降低工程成本。

2 膨胀土路基改良处理后，能够消除质量隐患，保持路基稳定。

3 膨胀土路基采用“封水法”防护措施，能够防止土体边坡滑坍和变形。

三、适用范围本工法适用于高速公路、一级公路、铁路、机场等工程的膨胀土路基施工，也可用于膨胀土路基的病害加固处理。

四、施工工艺㈠工艺原理1膨胀土的特性及分类膨胀土是一种遇水急剧膨胀，失表1 膨胀土判别及分类水则严重干缩的高塑性粘土，它含有蒙脱石及伊利石、高岭石等膨胀性矿物，具有很强的亲水性、持水性和很高的可塑性及粘聚性，工程力学性质极不稳定。

根据交通部《公路路基施工技术规范》JTJ033-95，膨胀土大致可分强、中、弱三级，见表1。

2 膨胀土的方案选择与机理分析目前我国对膨胀土地区工程设计和施工主要是换填或改良处理两种方案。

换填是膨胀土路基最简单而且有效的处理方法。

即挖除膨胀土，换填非膨胀土或砂砾土，换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。

在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响，该深度和该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界深度和临界含水量。

由于各地的气候不同，膨胀土的临界值也有所不同。

通常弱—中膨胀土换填为1.0～1.5m，强膨胀土为2m。

高速公路膨胀土路基施工技术阐述基于工程沿线膨胀土分布的广泛性和导致工程灾害的可能性，从确保膨胀土路基的建设质量、优化设计与施工方案、节省建设成本，从而产生一定的经济效益和社会效益这一指导思想出发，在预防膨胀土可能引起的工程灾害的基础上，充分发挥膨胀土的利用潜能，制定合理约膨胀土路基修筑方案，解决路基修筑相关施工工艺的质量控制方法，对指导膨胀土路基的科学施工、保证工程质量具有十分重要的意义。

1.膨胀土构成以及性质1.1膨胀土构成膨胀土主要由蒙脱石矿物成分组成，强亲水性矿物质是膨胀土的粘粒成分。

硅氧四面体片以及氢氧化铝八面体片对土体物理性质起着重要的作用。

膨胀土主要由夹着一个八面体片的两个四面体片重复堆积组成，从而形成三层型。

根据层间水化离子的吸附水性，结构單位填充会造成晶格活动较大，从而让整个土体的压缩性和膨胀性变大。

1.2膨胀土的工程性质膨胀土和其他粘性土有很大的区别，具有强烈的吸水膨胀、失水收缩、易裂缝、易固结以及强度容易衰减等特性。

在高速公路建设中必须处理好改性，避免对高速公路建设造成巨大损害。

不同情况下的压力膨胀率和自由膨胀率可以反映土的具体膨胀性能。

膨胀土的含水量和膨胀率大小成反比关系，膨胀率越高，土的含水量就越低。

因此，自由膨胀率是反映膨胀土工程地质分类最主要的因素。

交通部门根据相关法律规定：Fs≥90%的为膨胀土；Fs在65%～90%之间的是中性膨胀土；Fs在45%～65%之间的是弱性膨胀土。

土体当中含水量是施工性能改性的重要条件。

1.3膨胀土的危害膨胀土一直是岩层工程界的重要问题。

因为失水收缩，遇水膨胀的变形以及边坡渗水强度下降等特性，让膨胀土地区建筑、工业、水利、道路、桥梁等工程建设都遭到了不同程度的破坏。

随着科学技术的发展，我国工程界对膨胀土的结构特征以及相关工程性质进行了研究，并取得了相关的成果，对膨胀土危害原因进行了科学的分析，并且提出了很多可行性的处理方案。

2.膨胀土路基处理施工技术根据设计要求，膨胀土的改良采用生石灰改良，石灰的剂量为5%（质量比）。

怒：塑整凰．浅谈膨胀土路基施工贾长春(驻马店市宇畅路桥养护工程有限公司，河南驻马店463000)岱裔要]阐述了膨胀土的主要工程特性总结了膨胀土的特J睦及危害，并按照膨胀土处理施工方法进行了技术控制巍最分析。

鹾键词】膨胀土；路基；施工方案1膨胀土路基施工高等级公路不得已时才允许采用膨胀土或经处理后的膨胀土作为填料填筑路堤。

1．1膨胀士．路堤技术要求1)直线式：一坡到顶的直线形边坡，适用于用弱膨胀土填筑的低路堤。

2)折线式：填土较高或用不同土质分层填筑的路堤，可采用折线形边坡，一般为上陡下缓。

但边坡太高则难以保证稳定。

1．2坡度膨胀土路堤病害与路堑病害相似，但由于填筑膨胀土的胀缩特性与原状土有所不同，路堤病害比路堑病害危害性更大。

因此，路堤坡度设计必须综合考虑填筑膨胀土的类型。

性质和填筑条件、工程措施以及地区气候特点等因素，采用中等膨胀土及弱膨胀土填筑路堤，13路基高度膨胀土填筑后，受大气物理风化作用于湿胀干缩效应，土块逐渐崩解，土的强度逐渐衰减，在行车荷载作用下，产生压缩下沉。

膨胀±高路堤后期下沉量大，从而产生很大的沉陷量。

因此，膨胀土路堤不宜过高，一般宜控制在3m以内。

当填土高度小于1m，基底为强膨胀土或中等膨胀土时，宜挖除地表30—60c m的膨胀土，将路床换填非膨胀土或将土翻松，掺石灰处理，并随即压实。

1．4填料要求膨胀土一般情况下不适合做路堤填筑材料，但是由于公路所经膨胀土地区时，路线长，膨胀土分布范围广，找不到非膨胀土填料时，除强膨胀土外，中、弱膨胀土也可用于路堤填料，但必须采取相应的治理措施，增加其稳定性。

1)在有多层膨胀土分布的地区，应选择膨胀性最弱的土层用做填料。

梦脱石含量高的白色、灰绿色膨胀土，由于土的亲水性特强，极易风化，强度衰减很快，不能用做填料。

2)在有砾石层出露或膨胀土中有结核层分布的地区，应尽可能选用砾石料或结核料填筑路基。

3)地表经过冈化、流水淋滤和搬运，或已被耕种的表层土，一般膨胀性较弱，可用做路堤填料。

公路路基路面设计中膨胀土的处理方法
膨胀土又称为膨胀岩土或膨胀性土壤，是一种具有膨胀性的土壤类型。

膨胀土在含水状态下吸水膨胀，在失水状态下干缩收缩，这种特性给公路路基和路面的设计和施工带来了一定的挑战。

为了解决膨胀土对公路工程的不利影响，需要采取一系列的处理方法。

在公路路基路面设计中，对膨胀土需要进行详细的地质勘察和实验室测试，以确定膨胀土的性质和膨胀系数。

根据测试结果，可以合理地确定路基路面的结构设计参数，如填方高度、面宽和路基宽度等，以减少膨胀土的变形和破坏。

对于膨胀土的处理方法之一是加快膨胀土的水分排泄速度，以减少土壤膨胀和干缩的影响。

可以采取的方法包括加强路基路面的排水设计，设置合理的排水系统，确保路基路面中的水分能够迅速排出。

可以采用排水带、护坡、排水壕等措施，加速雨水的渗透和排泄。

对于膨胀土的处理方法之二是加固和稳定路基路面，以增强其抗膨胀性能。

可采取的方式包括使用加筋土工格栅或加筋土工布等增强材料，加固路基底部，增加路基的承载能力和变形抗力。

还可以采用浇筑混凝土路面或设置加筋砼路面，以增加路面的抗压强度和稳定性。

针对膨胀土的处理方法之三是控制土体的含水量。

可以通过适当的排水措施，降低膨胀土的含水量，减少土体的膨胀和干缩。

也可以在路基路面施工过程中，合理控制土体的含水量，避免过度湿润和干燥，减少膨胀土的变形和破坏。

公路路基路面设计中膨胀土的处理方法包括确定路基路面的结构设计参数，加快膨胀土的水分排泄速度，加固和稳定路基路面，以及控制土体的含水量。

只有采取科学合理的处理方法，才能有效地解决膨胀土对公路工程的不利影响，确保公路的安全运行。

路基工程知识：高速公路工程中膨胀土路基的施工工艺膨胀土是在漫长的地质年代中形成的一种吸水膨胀、失水收缩的高塑性黏性土，对工程危害极大。

膨胀土分布十分广泛，在世界各地的许多都有。

近年来，随着我国基础设施建设的迅猛发展，新建了大量的路，在公路的设计、施工过程中，常常会遇到膨胀土。

我国现行《公路路基设计规范》规定，膨胀土一般不能作为高等级公路路基填料。

然而，由于土地珍贵，土源紧张，部分地区又必须采用膨胀土填筑路基。

因此，对膨胀土进行改性处理以满足我国高等级公路建设的需要，具有十分显著的经济效益和社会效益。

一、膨胀土产生工程病害原因膨胀土一直是困扰岩土工程界的重大工程问题。

膨胀土因具有遇水膨胀、失水收缩的变形特性及其边坡浸水强度衰减特性在膨胀土地区的工业与民用建筑、水利、铁道、公路等工程建设和工程运营中起到极大的破坏作用。

近年来，我国岩土工程界在对膨胀土微观结构特征及其工程性质的研究中取得了丰硕的成果，对膨胀土产生工程病害的原因给予科学的解释，并提出许多切实可行的处理办法。

二、膨胀土的判别与分类在膨胀土地区进行工程建设时，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采取切实有效的方法进行处理，做到有的放矢。

以往的工程建设经验（包括水利、公路、铁路等）已经证明：膨胀土并不可怕，可怕的是对膨胀土判断失误，没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。

对于膨胀土的判别与分类，近些年来国内外都做了大量的研究工作，并总结出了许多的判别方法。

如，通过分析膨胀性矿物（蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等。

虽然对膨胀土的判别方法目前国内外尚未有统一标准，但现阶段采用比较广泛的是现场定性和室内简易定量指标相结合的方法，即根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标来综合判定：1.裂隙发育，常见的有光滑面与擦痕面两种情况，有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土，在自然条件下呈硬塑状态。

膨胀土地区路基施工膨胀土一般指黏粒成分主要由亲水性的蒙脱石和伊利石矿物组成，同时吸水后具有显著的膨胀和失水后具有显著的收缩两种特性的高液限黏土。

一、膨胀土的工程特性膨胀土的工程特性主要包括以下六个方面：（1）胀缩性。

膨胀土吸水后体积膨胀，使其上的建筑物隆起，如果膨胀受阻即产生膨胀力；膨胀土失水体积收缩，造成土体开裂，并使其上的建筑物下沉。

土中蒙脱石含量越多，其膨胀量和膨胀力也越大；土的初始含水率越低，其膨胀量与膨胀力也越大；击实膨胀土的膨胀性比原状膨胀土大，密实度越高，膨胀性也越大。

膨胀土产生膨胀的强弱与黏土颗粒含量、黏粒的矿物成分以及晶体结构的差异有关。

膨胀土黏性成分含量很高，其中粒径小于0.002 mm的胶体颗粒一般超过20%，黏粒成分主要由亲水矿物组成。

我国膨胀土的主要成分为蒙脱石、伊利石和高岭石等。

蒙脱石是一种鳞状矿物，具有强烈的结构膨胀性；伊利石的晶格结构和蒙脱石类似，但是活动能力较低，仅有中等膨胀性；高岭石晶体结构比较稳定，属于低膨胀性土。

（2）多裂隙性。

普遍发育各种形态的裂隙是膨胀土的另一个显著特征。

膨胀土的形成与其成土过程、胀缩效应、风化作用等相关。

裂隙分为两类，即原生裂隙和次生裂隙。

地表以下3 m的土体很少受气候变化的影响，称为原生裂隙；分布在3 m以内，用肉眼就能很容易观察到的，称为次生裂隙。

（3）超固结性。

由于膨胀土大都是在更新世以前沉积的土层，在历史上曾经受过超压密作用，因此膨胀土大多具有超固结性，其天然孔隙率小，密实度大，初始强度高。

膨胀土随着土体开挖，将产生明显的卸载膨胀，使土体内聚集的能量逐渐释放。

（4）崩解性。

膨胀土浸水后体积膨胀，发生崩解。

强膨胀土浸水后几分钟即完全崩解。

（5）风化特性。

膨胀土受气候的影响很敏感，极易产生风化破坏。

路基开挖后，在风化作用下，土体很快会产生破裂、剥落，从而造成土体结构破坏，强度降低。

（6）强度衰减快。

膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度，具有峰值强度极高而残余强度极低的特性。

浅析公路膨胀土路基施工技术摘要：膨胀土具有吸水膨胀，失水收缩的性质，对公路路基危害很大，破坏路基的整体稳定性和强度，不仅找出来公路的早起破坏，而且带来巨大的经济损失，因此分析了膨胀土对公路路基的危害，并根据膨胀土的特性分析了相应的膨胀土路基施工技术。

关键词：公路路基；膨胀土；施工技术1 引言膨胀土是一种吸水膨胀、失水收缩，具有高塑性的粘性土，对于公路建设危害很大。

广西是我国膨胀土分布较多的地区之一，膨胀土分布广泛，种类繁多，工程性质复杂。

近年来，随着国家经济的不断发展，广西基础设施的建设也突飞猛进，公路建设进入了一个新的阶段，但是，由此面临了许多膨胀土带来的工程问题。

根据现行公路路基设计规范，膨胀土是不能直接用作高等级公路路基填筑材料的，但是由于广西膨胀土分布较多，并且土地资源紧张，一些地区只能采用膨胀土作为路基填筑材料。

因此，对膨胀土填筑材料采用合理的改良措施以满足公路建设的要求，具有十分重要的意义。

2 膨胀土对公路路基的危害膨胀土之所以对公路路基存在危害，是因为膨胀土吸水膨胀、失水收缩的工程特性，而这种工程特性的来源是由膨胀土的组成成分决定。

膨胀土是一种具有显著胀缩性的粘性土，其粘性土的主要成分为亲水矿物，这就决定了膨胀土的特有工程性质。

而膨胀土的这种显著胀缩特性对于公路路基具有很强的破坏作用，并且其破坏结果是难以修复的。

膨胀土比较常见的病害有路肩鼓胀、基床翻浆冒泥、路堑侧沟壁挤出等，边坡的浅层和深层滑动也是比较常见的，并且膨胀土的破坏作用具有渐进和长期的特征。

为了是膨胀土填筑的公路路基满足公路设计要求，因此必须采取有效措施解决膨胀土特性带来的工程问题。

3 膨胀土的主要工程特性膨胀土对公路路基的危害性是由其工程特性所决定的，以下是膨胀土的主要工程特性：（1）膨胀土是一种具有显著胀缩性的粘性土，其粘粒成分主要由亲水矿物组成，比如高岭土、蒙脱石以及伊利石等常见的亲水矿物，并且这些矿物成分的含量往往较高；膨胀土的液限一般大于40%，塑性指数一般大于17，通常情况是在22-35之间；膨胀土的只有膨胀率一般超过了40%。

0　引言我国地质条件中，膨胀土属于较为常见的类型之一。

这一土壤具有较强的吸水效果，容易产生快速膨胀、固结的问题。

此特性大幅增加了工程建设的难度，不利于高速公路的进一步施工。

因此，需要针对高速公路膨胀土路基施工进行深入研究，了解其特性，并采取合适的处理技术进行操作，降低出现问题的概率，实现良好的施工目标，为高速公路的通行打下坚实的基础。

1　膨胀土的基础成分与工程性质1.1　基础成分通常情况下，膨胀土主要由蒙脱石类矿物所构成，具有较强的亲水性能。

同时，可能还会包含硅氧四面体与氢氧化铝八面体，这些成分共同组成了膨润土地质。

通过八面体与四面体的重复堆积，膨润土内部将会逐渐形成三层状态，使水化离子的吸附效果进一步提高，大幅增强基础压缩性能与膨胀性能，最终对高速公路路基施工造成阻碍[1]。

1.2　工程性质通常情况下，膨胀土与其他类型的土壤具有较为显著的性能表现差异，如吸水后会出现剧烈膨胀、失水产生快速收缩、容易出现裂缝等。

这些特性会对高速公路的路基施工造成负面影响，不利于通行质量的提升。

在不同条件下，膨润土的膨胀率能够反映其本身的基础性能。

同时，含水量也会与膨胀率成反比关系，膨胀率越大，含水量程度越少。

2　高速公路膨胀土路基施工的判断与分类在高速公路进行路基施工的过程中，需要首先鉴别土壤条件是否为膨胀土，随后再开展后续建设操作。

可以明确，自由膨胀率属于判断地质条件的重要因素之一。

通过采取这一判别方式，能够快速对建设区域的土壤进行分类，并根据其强弱状态与工程需求，设计对应的处理方法，达到良好的施工目标。

为了达到这一效果，需要应用多样化的判断策略。

当前采用较为广泛的方案主要包括现场确定性质与室内简易定量指标分析两种，如果液限≥40%，则可以认定土壤为膨胀土类型。

若自由膨胀率≥40%，也可以认定土壤类型为膨胀土。

按照其性能参数的区别，可以将膨胀土分为三个等级。

弱性膨胀土的自由膨胀率应当≤65%，中性膨胀土应当小于90%，强性膨胀土＞90%。