摘要：膨脹土在我國大部分地區(qū)均有分布。膨脹土的脹縮性直接影響著建筑物的安全性，它不僅造成房屋成群開裂，公路、鐵路塌方，而且可導(dǎo)致膨脹土邊坡產(chǎn)生表層淺滑現(xiàn)象，造成農(nóng)田水利設(shè)施的破壞，影響人們的生活環(huán)境。本文是對膨脹土路基施工質(zhì)量控制方法的分析討論。
　　關(guān)鍵詞：膨脹土；路基施工；質(zhì)量控制
　　在工程地質(zhì)勘察中，必須正確地識別膨脹土與非膨脹土，準(zhǔn)確地判定膨脹土的脹縮性等級，這有助于合理進(jìn)行擬建建筑物的設(shè)計(jì)與地基處理，對保障建筑物安全與人們的生活環(huán)境具有非常重要的意義。
　　1．膨脹土的含義與判別指標(biāo)
　　膨脹土是由含有活性的粘土礦物組成，礦物成份主要是伊利石、蒙脫石，具有吸水膨脹軟化、失水收縮開裂及反復(fù)變化的特點(diǎn)。在自然條件下，多呈硬塑或干硬狀態(tài)，結(jié)構(gòu)致密，表面裂隙發(fā)育，裂隙面有光澤，常見光滑面和擦痕，裂隙中有充填物。1996年《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ013-95)的膨脹土定義是:“膨脹土系指土中含有較多的粘粒及其親水性較強(qiáng)的蒙脫石或伊利石等粘土礦物成分，它具有遇水膨脹，失水收縮，是一種特殊膨脹結(jié)構(gòu)的粘性土。”。
　　《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》(GBJ112-87)給出的膨脹土的定義更為恰當(dāng)“:膨脹土應(yīng)是土中粘粒成分主要由親水礦物組成，同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮兩種變形特性的粘性土”。要鑒別某種土是否屬于膨脹土，應(yīng)根據(jù)本身的固有屬性來進(jìn)行區(qū)分，只有內(nèi)在的主要固有屬性才是控制膨脹土工程特性的決定性因素；至于在膨脹土地區(qū)各種建筑物的穩(wěn)定程度，只能用作輔助的判別。所以對膨脹土的判別原則，首先應(yīng)從工程地質(zhì)觀點(diǎn)出發(fā)，分析土體的裂隙特征，概括出能反映膨脹土工程性質(zhì)的實(shí)際情況，能代表膨脹土規(guī)律的主要指標(biāo)。能否充當(dāng)膨脹土的判別指標(biāo)，主要看它能否滿足以下三個條件:能反映膨脹土的本質(zhì)；指標(biāo)的測定簡單便捷；指標(biāo)數(shù)據(jù)可靠，重現(xiàn)性好。可用來判別膨脹土的指標(biāo)具體包括:界限含水量(通常有液限、塑限、縮限三個定量指標(biāo))；脹縮總率；粒度成分；自由脹縮率；標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率；比表面積和陽離子交換量；礦物成分；膨脹力和最大線縮(體縮、膨脹)率；抗剪強(qiáng)度。
　　2．膨脹土地基處理的一般原則
　　膨脹土地基的處理應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、地基的脹縮等級、場地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況和建筑物結(jié)構(gòu)類型等。結(jié)合建筑經(jīng)驗(yàn)和施工條件，因地制宜采取治理措施。如果能夠采用換填非膨脹土或采取化學(xué)等方法，從根本上改變地基土的性質(zhì)，則是根治的最好方法。如果用樁基或深埋的辦法，使基礎(chǔ)落到含水量較穩(wěn)定的土層，就能大大減少建筑物的危害；對于上部荷重較輕的小型建(構(gòu))筑物，亦可淺埋基礎(chǔ)但必須避免擾動下部膨脹土。
　　所以，軟弱膨脹土地基的處理應(yīng)根據(jù)場地土脹縮性能、水文地質(zhì)條件，考慮具體建筑物適應(yīng)變形的能力，采取相應(yīng)的處理措施。同時加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的整體變形能力，切斷基底下外界滲水條件，以保證地基的穩(wěn)定性。
　　3．膨脹土路基施工質(zhì)量控制方法
　　根據(jù)工程框架內(nèi)力分析的結(jié)果情況，方案選擇如下:
　　3．1膨脹土路基施工下的砂石墊層法
　　能夠充分利用天然地基強(qiáng)度，減少基底附加應(yīng)力和調(diào)整基礎(chǔ)變形沉降，較深層處理經(jīng)濟(jì)，且施工機(jī)具簡單，材料來源廣，通常是一種優(yōu)先考慮的地基處理方案。由于本場地地下水位高，且與電解區(qū)域內(nèi)凈化系統(tǒng)除塵煙道較近，煙道開挖較深，如采用本處理方法使得基槽開挖較寬較深，不利于機(jī)械碾壓，如果采用人工分層夯實(shí)，質(zhì)量不易保證，往往壓實(shí)系數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，施工工期較長，由于該地區(qū)雨量豐富，工期拖延會給工程地基處理及基礎(chǔ)的施工質(zhì)量造成不利影響，且砂石用量較大。
　　3．2膨脹土路基施工下的沉管灌注樁
　　該樁單價(jià)低，施工快。但根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，沉管灌注樁端阻力小，所需樁數(shù)多，因而對上部土層的破壞較為嚴(yán)重，且該樁的成樁質(zhì)量人為因素很大，容易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷樁。
　　3．3膨脹土路基施工下的人工挖孔護(hù)壁灌注樁
　　該處理方案施工簡單，機(jī)具設(shè)備少，進(jìn)度快，成本低，也能有效地克服膨脹土對建筑物的危害。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，人工挖孔護(hù)壁灌注樁樁端阻力大，通過擴(kuò)底等技術(shù)處理，可節(jié)約樁數(shù)量，根據(jù)當(dāng)?shù)厝肆η闆r，可大面積開挖施工，以加快施工進(jìn)度。
　　3．4膨脹土路面基層(底基層)施工中常見質(zhì)量控制
　　基層施工采用設(shè)備組合、基層(底基層)所用結(jié)合料劑量(石灰等)、基層(底基層)材料的含水量、拌合均勻性、配合比、底基層的壓實(shí)度、彎沉值、平整度及橫坡等、如采用級配碎石(礫石)還需要注意集料的級配和石料的壓碎值。
　　3．5膨脹土土方路基工程施工中常見質(zhì)量控制
　　施工放樣和橫斷測量；路基原地面處理，認(rèn)真壓實(shí)；使用適宜材料，保證原材料合格、正確確定土的最大干密度和最佳含水量；每層的松鋪厚度和橫坡；分層壓實(shí)，控制填土的含水量，確保壓實(shí)度。
　　3．6膨脹土瀝青混凝土路面施工中常見質(zhì)量控制
　　基層強(qiáng)度、平整度、高程的檢查與控制；瀝青材料的檢查與試驗(yàn)；集料的級配、瀝青混凝土配合比設(shè)計(jì)和試驗(yàn)；路面施工機(jī)械設(shè)備配置與組合；瀝青混凝土的余數(shù)及攤鋪溫度控制；瀝青砼攤鋪厚度的控制；瀝青砼的碾壓與接縫施工。
　　另外，膨脹土按公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范的工程地質(zhì)分類為中等膨脹土和弱膨脹土，其中弱膨脹土的自由膨脹率已接近中等膨脹土，都應(yīng)改性處理后方可填筑路堤。
　　膨脹土以不同摻石灰率按最佳含水率和94%最大干密度壓實(shí)，摻灰率4%以上，齡期7d以上其脹縮總率和無側(cè)限抗拉壓強(qiáng)度都能達(dá)到規(guī)范要求，膨脹力和無壓膨脹率都達(dá)到或接近0，壓縮模量增大到3倍以上，浸水飽和后摻石灰的效果更顯著。但如果施工土塊粉碎、石灰存放、拌和以及壓實(shí)后養(yǎng)護(hù)仍達(dá)不到工程質(zhì)量的要求，采用路拌法施工石灰劑量多1%，摻灰率按干土重計(jì)算取5%即可。
　　4．實(shí)例分析
　　西安南京鐵路西峽車站土石方工程已于2001年11月基本完工，現(xiàn)已經(jīng)歷了2002年雨季考驗(yàn)，還未發(fā)現(xiàn)較大面積塹坡的沖蝕、滑坡現(xiàn)象，路堤也未出現(xiàn)明顯下沉、路肩開裂現(xiàn)象，由此看來我們在施工中針對膨脹土特性采取的一些方法是行之有效的。
　　4．1施工安排要點(diǎn)
　　由于膨脹土遇水膨脹軟化，失水收縮開裂，在膨脹土路基施工時，特別要注意施工季節(jié)施工工序和施工防排水。
　　4．2施工季節(jié)
　　優(yōu)先安排在非雨季中施工，或根據(jù)氣象預(yù)報(bào)資料選在連續(xù)降雨量較小時間(例如:十天或十天中連續(xù)降雨量不大于50mm)施工。
　　4．3現(xiàn)場施工工序安排
　　盡可能采用機(jī)械化快速施工。開挖、填筑、防護(hù)加固、支擋、防排水等各項(xiàng)設(shè)施和工作依序一氣呵成，盡量縮短開挖面暴露時間。在較長、較高(深)的、沒有邊坡坡面防護(hù)或基底、基床換填的地段，可采取分段施工，以控制土體開挖面的暴露時間。分段施工長度L根據(jù)生產(chǎn)率和工作面的長度，合理擇優(yōu)確定。膨脹土具有失水收縮開裂、吸水膨脹軟化強(qiáng)度降低的特性，是造成路基病害的主要原因。膨脹土受水侵蝕后，基床易產(chǎn)生翻漿冒泥病害：邊坡易產(chǎn)生溜壩、崩塌，為確保路基穩(wěn)定、路塹邊坡穩(wěn)定，故對膨脹土路基基床、膨脹土邊坡進(jìn)行防護(hù)。同時防止或減小其含水量變化，可減少路基病害的發(fā)生。本著這些原理，我們先期安排試驗(yàn)室做膨脹土路堤填筑土石方試驗(yàn)段，待取得各種施工參數(shù)并提出膨脹土路基施工要點(diǎn)后，再大面積推廣施工，同時在實(shí)際施工過程中注意收集各類資料、數(shù)據(jù)，經(jīng)充分論證后及時調(diào)整施工參數(shù)，采取了一些保水、防滲的措施來減少施工期間膨脹土路基病害的產(chǎn)生，確保路基施工質(zhì)量。其主要措施如下：
　　（1）膨脹土路堤施工應(yīng)該嚴(yán)格按“三階段、四區(qū)段、八流程”施工工藝組織實(shí)施；
　　（2）必須集中力量、連續(xù)快速施工，分段完成。盡量避免雨季施工，當(dāng)確有困難時，應(yīng)保證在施工中排水暢通，不出積水浸泡工作面場地現(xiàn)象；
　　（3）側(cè)溝、天溝、吊溝、排水溝鋪砌應(yīng)隨挖隨砌，嚴(yán)防滲漏，并與涵渠盡早連通；對施工、生活用水嚴(yán)格管理，防止地表水滲入和沖刷邊坡；
　　（4）嚴(yán)格控制膨脹土填料的含水量，填料含水量必須控制在最優(yōu)含水量；
　　（5）全部采用重型壓實(shí)機(jī)械，土塊應(yīng)擊碎，并加強(qiáng)壓實(shí)；
　　（6）分層填土?xí)r必須做成向兩側(cè)或單側(cè)傾斜的橫向排水坡，壓實(shí)層面應(yīng)碾壓平整，并及時疏通排水溝，嚴(yán)防積水。路基當(dāng)天填筑部分必須當(dāng)天壓實(shí)；
　　（7）為保證路堤邊坡穩(wěn)定，路堤邊緣處必須加強(qiáng)壓實(shí)、加強(qiáng)檢測，確保路肩部位的填筑質(zhì)量；
　　（8）開挖膨脹土路塹必須從上到下進(jìn)行，擋土墻（或邊坡防護(hù)）緊跟工序施工，如防護(hù)不能緊隨開挖完成時，應(yīng)暫留保護(hù)層。路塹基床換填也應(yīng)緊隨開挖完成，并及時按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)一層二布一膜防滲復(fù)合土工布，防止底土暴露時間過長，路塹開挖中要及時挖排水溝，設(shè)排水坡，嚴(yán)防積水；
　　（9）雨后施工，原填土層必須待晾干后重新碾壓，隨機(jī)抽檢部分點(diǎn)位密實(shí)度，合格后才能進(jìn)行填土施工，嚴(yán)禁未經(jīng)處理或檢測即行施工；
　　（10）橋涵缺口回填嚴(yán)格按施工規(guī)范要求分層對稱填筑，確保其密實(shí)度，并做好防水封閉處理；
　　（11）設(shè)計(jì)中考慮鋪土工網(wǎng)或土工格柵加強(qiáng)邊坡的地段，土工網(wǎng)、土工格柵的品種、規(guī)格及性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；
　　（12）鋪土載網(wǎng)或土工格柵的地段，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和施工規(guī)范的要求進(jìn)行施工。
　　結(jié)論
　　地基處理的方法很多，但不管采用何種方法，處理后的建筑場地必須滿足強(qiáng)度、變形、動力穩(wěn)定、透水性及特殊土地基穩(wěn)定性的要求。
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