浅谈膨胀土在高速公路施工中的应用

浅谈膨胀土在高速公路施工中的应用

1影响上路面的强度从本质上理解膨胀土的含义，可以看出，这是一个充盈、稳定、低膨胀的土壤。一般来说，吸水土壤中的强度显著降低，失水期的体积收缩对上层道路的影响很大。我国对于膨胀土的应用和处理有着明确的规定,不允许将其作为建筑填方或路基压实的主要材料,但是现实的道路施工过程中由于施工条件和工程经济性的限制,使得越来越多的道路施工技术人员开始关注这一路基的改良的保护工作。2常见疾病和原因的分析2.1高速公路运行安全的影响高速公路中应用膨胀土路基较为常见的病害包括沉陷、结构失稳、路堤移动、路面积水或沉降裂缝等,其不仅会影响路面整体的美观性和舒适性,同时也会对路面的行车安全造成严重的隐患。尤其是在高速公路的构造物衔接处或路堤段,车辆的高速行驶必然会导致桥头跳车或更为严重的交通事故。当路面或路基出现积水或浸水现象时,路基的整体稳定性和行车的有效摩擦系数就会降低,严重时还会导致路面滑坡或横坡变缓等问题。2.2膨胀土路基病害主要因分析膨胀土路基产生缺陷的主要原因包括膨胀土路基的土质特殊性、施工设计失误、人为因素和外界环境等四方面,其中土质特殊主要表现在膨胀土本身的亲水和膨胀性两方面,由于路基中水分的增减很容易导致填土体积的收缩和膨胀,而其较为突出的边坡浸水强度衰减特性也是病害较为常见的主要原因。对于施工和设计方面压实不够、抢进度、排水不利和雨季施工等都会造成膨胀土路基病害的出现,人为因素则主要是高速公路施工管理人员在对膨胀土进行处理和使用的过程中,存在盲目性和不专业性。外界环境原因主要包括列车动载荷导致的基床大面积塌陷,道床积水和排水坡破坏等,以及由气候变化原因导致的冬季低温膨胀土收缩变硬和失去弹性。3基处理方法3.1胀土施工的方法膨胀土改性处理在实际的选择和应用过程中应该本着增强其吸水稳定性,保证路基使用强度和提升工程经济性等几项原则进行综合考虑,其中石灰改性处理是目前高速公路膨胀土施工中最普遍的方法。主要反应包括离子交换和土粒组织变化两个阶段,其中第一阶段是膨胀土中的Na+和K+离子石灰中的Ca2+和Mg2+离子等取代,第二阶段是在充分混合之后,石灰含量的增加会改善原有的膨胀性指标,帮助减少膨润土的粘粒含量,并在絮凝作用下使土粒的组织结构发生改变,这样就可以使路基满足施工的基本要求和保持一定的水稳定性。具体的施工工艺包括材料选择和配比,掺灰拌和,碾压成型和质量检测等,其质量控制的重点包括含水量、压实度和石灰剂量等三项。3.2膨胀土路基的施工工艺湿度控制法的原理是充分利用了膨胀土的亲水特性,通过保湿或预湿来促进其自身的湿度平衡和基本稳定,其中暗沟保湿法主要适用于有经常水源和地下水的地区。具体的施工工艺包括三个环节,首先第一个环节是在施工前预先将基槽浸水,保证膨胀土路基达到胀限含水量,第二个环节是进行地基的施工,并在施工的过程中保证膨胀土含水量的不变,这样就不会出现路基变形现象,第三个环节是在路基的两侧用接头不严密的水泥管设置保湿暗沟,并定期向暗沟内供水,保持膨胀土路基的胀限不变。具体如(图1)所示:3.3换土深度较低的情况现场换土法可以彻底避免膨胀土路基危害的出现,通过将小面积的膨胀土方全部铲除,并用其他地方运输的砂砾土或硬质土进行更换来实现,适用于挖出的土方面积较小或换土深度较低的条件。施工工艺如下,首先需要用机械或人工将基底下一定深度的膨胀土层进行挖除,再根据现场的路基材料进行非膨胀土的分层铺设和碾压,在保证铺土厚度、换土效果、土料土块尺寸、碾压质量和填料含水量的基础上,控制换土质量并安排必要的排水辅助措施。施工的基本原则是将换土后不影响外界环境的深度作为该方法应用和选择的临界深度,一般对于强膨胀土其深度在2米左右,弱或中度的膨胀土临界深度为1-1.5米左右,置换土层如果为砂垫层时,其厚度不应低于30cm。4施工注意事项4.1堤的压实和施工无论是哪种方法的膨胀土处理,在施工的过程中一定要做到路堤的连续施工,避免由于间断施工导致的含水量变化或强度降低等问题。首先在进行路堤的碾压过程中,一定要注意对膨胀土含水量和最佳碾压时机的把握,当摊铺和推平施工完成之后可以对含水量较少或降低的膨胀土进行洒水拌合处理。其次在保证施工连续性的同时还应该关注各工序施工质量的监测和控制,只有在上一道工序检验合格之后,才能开始下一道工序的施工。如果由于特殊原因导致土层压实后不能及时进行路堤的施工,必须及时做好膨润土路基的保湿、防风、抗晒和洒水养护工作,在路堤施工处进行必要的覆盖。4.2提高膨润土层粒径控制膨胀土层的粒径是决定其吸水性和稳定性的关键,我国高速公路的路基施工明确指出在膨胀土施工温度较低、拌合不充分或含水量偏高、土层容易结块、水分流失较慢的情况下,应当适当的提高对膨润土层粒径的控制,由最初的5cm以下提升到3cm以下,从而保证施工的质量和进度,值得注意的是在这一过程中应该采取拌合机械与摊平机械交叉作业的方法来提升施工的进度,加快膨润土中水分的流失和整体强度的提升。5关于该技术的重要性的认识通过上文对高速公路膨胀土路基施工常见病害及典型施工处理方法的简单介绍,不仅加深了对于应用和改进该项技术重要性的理解,同时也更加