高速公路工程中膨胀土路基的施工工艺全面.docx

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高速公路工程中膨胀土路基的施工工艺全面

谈高速公路工程中膨胀土路基的施工工艺

摘要：

本文在分析膨胀土的识别与危害的基础上,重点就高速公路工程中膨胀土路基的施工工艺进行重点探讨.

关键词：

高速公路;膨胀土路基;处理措施;施工工艺

abstract:

thispaperwritebasedontheanalysisofexpansivesoilidentificationandhazards,withe米phasisondiscussinghighwayengineeringexpansivesoilsubgradeconstructionprocess.keywords:

highway;expansivesoilsubgrade;treat米ent米easures;constructionprocess

中图分类号：

u213.1+4文献标识码：

a文章编号：

前言

长期以来,膨胀土都影响着建筑工程的施工质量和正常开展,由于膨胀土具有边坡浸水后强度下降、见水膨胀、失水收缩等特性,因此会对膨胀土地区的工业建筑和民用建筑施工造成不利影响,高速公路工程也不例外.从整体上看,我国存在很多的膨胀土区域,当涉及到高速公路工程的建设时,由于填筑土方的工程量会比较大,完全采用膨胀土地基显然很难满足公路工程建设指标的各种要求.但在保证高速公路工程施工质量的前途下,公路工程相关部门可以通过先进科学技术和现代化施工工艺的指导,对膨胀土地基进行科学处理,并做好高速公路工程完工后的保护工作,确保公路路基的建设质量和公路工程预期建设目标的实现.尤其是近年来在膨胀土微观结构特征及其工程性质研究方面取得的成就,已经找到了科学有效的膨胀土路基处理方式.

一、膨胀土的识别

在进行高速公路工程路基施工时,首先要确定膨润土的性质和类型,以便根据其特性和工程路基的实际需要采取有针对性的施工工艺或处理方法,进行有针对性的施工.通过对过去膨润土地区工程施工的调查和总结后不难发现：

导致建筑工程质量问题的根本问题并不是膨润土本身,而是对膨胀土特性的误判,未能采取有针对性的施工技术和建筑工艺.虽然目前还未形成统一的膨润土识别标准,但是基本都涵盖了抗污含量、自由膨胀率、膨胀土的液限、塑性指数等,在识别过程中可以采用室内简易定量和现场定性指标相结合的判定方法,具体说来,主要涉及到以下几点：

（1）自由膨胀率在40%及以上;

（2）多出露于二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘,地形平缓,无明显自然陡坎;（3）常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等;（4）建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合;（5）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.凡具备以上这些条件的土均可判定为膨胀土,对土质进行判定后,另外还要再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究.

二、膨胀土的危害

在高速公路的建设中如果不解决好膨胀土问题,就会使公路工程在竣工通车后出现一系列问题,影响交通运行,甚至威胁到人们的生命财产安全.膨胀土引起的危害主要有以下几点：

（1）引起高速公路路堤与构造物衔接处不同程度的沉陷,进而造成高速公路路面破坏或者桥头跳车等现象;

（2）路基边坡受浸水等多种因素的影响,可能出现结构失稳引起的滑坡等灾害,阻碍道路的正常交通;

（3）受膨润土膨胀或收缩的影响,可能引起路堤的整体移动或者桥台的损害;

（4）路面横坡变缓,造成路面的积水;

（5）通道、涵身出现凹陷,或者沉降缝拉宽导致漏水等.

三、膨胀土路基的基本处理方法

目前,针对高速公路膨胀土路基的处理方法,主要有湿度控制、换土和对膨润土的改性处理三种方法.

（一）湿度控制法

湿度控制法根据对膨润土处理的形式,可以分为保湿法和预湿法包括预湿,工作原理就是通过控制膨润土含水量的变化,保证其水分的稳定性,进而达到预防膨润土膨胀或收缩变形的目的.预湿法指的是通过对地基土的浸泡或加盖非膨润土,实现膨润土的湿度平衡,保湿法主要是隔断外界大气对膨润土的影响,例如可以使用粘土或者土工布对膨润土路基进行封盖,避免膨胀土与外界大气直接接触,尽量减少膨胀土内部的湿度迁移.水利工程建避免膨润土内部水分的流失,维持膨润土水分及结果的稳定性.

（二）换土法

顾名思义,换土法就是把高速公路路基下的膨润土挖除掉,换上能够满足施工要求的其他土质,如砂砾土等非膨胀土,这是一种非常简单有效的方法,但是由于高速公路的施工量比较大,对于需要大规模换土的区域该方法并不适合.在进行换土时,换土的深度要最低要达到基本的临界深度.临界深度是指膨润土基本不受外界环境影响的深度,具体要根据路基所承受的负荷、膨润土的特性、气候条件等多种因素进行确定.通常情况下,中、弱膨胀土的换土深度为100厘米-150厘米,强膨胀土在200厘米上下,对于具体的换土深度要进行充分的调研.

（三）膨润土的改性处理

对膨润土的改性处理主要是指在膨润土中通过与石灰、水泥等材料的物理化学反应,对膨润土的特性进行改进,从而达到提高膨润土强度、降低其膨胀的潜势或保持水的稳定性等目标.具体说来,主要有水泥固化、石灰固化、ncs固化等方式,在具体选择过程中要根据高速公路路基施工的实际和具体的施工工艺进行综合性的考虑,确保膨润土改性的技术性和经济性.

四、高速公路的膨胀土路基的施工工艺

（一）路基高度施工控制

由于膨胀土路基会由于风化作用、浸水等因素的影响,出现失水干缩、遇水膨胀的特点,如果高速公路的路基高度设计过高,则在后期可能会出现不同程度的沉降.因此,高速公路的膨胀土路基设计不易过高,如果施工高度超过3米,则必须考虑到路基的稳定与沉降等问题;当施工高度大于6米时,则必须预留出相应的沉降量,采取路基加宽等有针对性的加强措施,确保路基高度的合理性和稳定性.

（二）路基断面施工

路基断面横坡尽可能大,必要时设防渗层;路肩尽可能宽一些,以利于保持路面下土基内水分的稳定,最好不小于2.0～2.5米;路肩横坡要尽可能大一些,以利于排水;路肩与路面结构层用相同的材料铺砌,以利于保持路幅内土基水分的均匀性,并铺较薄的不透水面层或做防渗处理,以防水分下渗;路侧不应种树,尤其是生长速度快、吸水量或者和蒸发量比较大的树种.

（三）路基排水施工工艺

由于高速公路的膨润土路基在遭受雨水侵袭时,会严重影响到路基的稳定性,因此膨润土路基排水设施的施工是至关重要的,在施工前要根据路基施工的实际,进行科学、合理、精心的设计.

首先,要做好路基路面的工程施工,保证地表水的排水顺畅,避免地表水下渗对路基造成的不利影响,对于地面的排水沟渠尤其是近路沟渠,必须进行加固和铺设,避免冲刷过度导致的渗漏;其次,边沟的施工要与普通路基有所区别,可以适当加宽加深,在路堑边沟的外侧应当设置平台,这样可以对路基的坡脚进行有效保护;再次,在路基的堑顶还应当设置截水沟,截水沟纵坡应利于排水,避免流水对坡面和坡体的不利影响,保证坡脚的稳定性;最后,还要防止地基基底的过分干燥,如果大量失水会引起地基的干裂收缩,不利于地基的稳定性.

（四）路堑施工工艺

路堑施工前,应先进行截、排水设施的施工,将水引至路幅以外;边坡施工中,宜采取临时防水封闭措施保持土体原状含水量;挖方边坡不要一次挖到设计线,沿边坡预留厚度30～50厘米一层,待路堑挖完时,再削去边坡预留部分,并立即进行加固和封闭处理;宜用支挡结构对强膨胀土边坡进行防护,支挡结构基坑应采取措施防止暴晒或浸水.膨胀土地区的路堑,高速公路、一级公路的路床应超挖30～50厘米,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,其他各级公路可用膨胀土掺石灰处治.

此外,在膨润土路基的施工过程中,还要确保路基的压实度和强度等施工指标符合国家的相关建设标准和规范,要有效控制膨润土的含水量,确保各项施工措施和施工技术的贯彻与执行.

五、膨胀土路基的施工技术要点

（一）膨润土土层的粒径控制

高速公路路基的相关施工规范,对膨润土路基施工时的最大粒径做出了规定,一般要求在5厘米以下,但是当土层的含水量偏高时,石灰石不能有效发挥应有的作用,不能完全消除膨润土的膨胀特性,这时膨润土的土块很难与石灰料进行充分的拌合,尤其是在施工环境温度较低时,水分的蒸发量不大,膨润土的土层容易结块,势必会影响到路基的施工质量.在这种情况下,通常需要通过摊平机械和拌合机械的反复交叉作业,尽量将膨润土的颗粒控制在3厘米以下,进而有利于膨润土中水分的蒸发,便于路基施工质量的提高.

（二）路堤填筑的连续性与路堤养生

在进行路堤施工时,要保证施工质量,需要做好以下几点：

①在路堤进行摊铺与推平施工后,要对路堤进行碾压,这时必须把握好碾压的时机,要最膨润土含水量最佳时进行,在含水量较小是,要洒水拌合均匀并达到最佳含水量后再进行;②要保证各道工序在施工上的连续性,做到紧密衔接,要经过检验合格后方可进行下一道施工;③当土层压实后,如果不能进行及时施工,则需要对路堤采取养护措施,如对路堤进行覆盖等.同时,要做好高速公路膨润土路基的防风、保湿和防水等方面的养护工作;④在进行膨胀土路堤施工时,要尽量避免在雨天施工,并在施工现场做好排水设施.

（三）加强压实

膨润土路基的压实与普通路基相比,应当有所区别,在选择压路机时,应当选择35t~50t的轮胎压路机或与重型振动式压路机,压路机的形式速度通常要维持在4千米/h以下,碾压时直线段要采取由两边向中央的碾压方式,小半径曲线要采取由内侧向外侧纵向进退的碾压方式,在横向接头位置,三轮压路机一般需要重叠后轮的一般距离,振动压路机要重叠0.4米~0.5米,对于前后相邻的位置则需要纵向重叠1米~2米,最终完整碾压,避免漏压或死角,对于桥台结合处、路堤与路堑分界处等关键部位一定要确保碾压质量,做到无漏压,无死角.考虑到膨胀土路堤的沉降,路堤边缘则应各加宽50厘米,路基成型后刷坡整平.

六、膨胀土路基施工的质量控制措施

（一）加强对路基施工的质量检验

要想保证膨胀土路基的设计与施工质量都能够满足高速公路工程施工中各项规定,达到相应的规范与标准要求,就必须对膨润土路基的施工进行质量检验,其中检验的主要内容有路堤的水平位移、沉降量、含水量、压实度等,对于监测出的数据要进行科学的分析,确保路基各项指标的正常与稳定,对于达不到相关要求的,要及时找出原因所在,并采取相应的整改方案,为高速公路的膨胀土路基的高质量施工提供理论上的支持和帮助.

（二）做好膨胀土路基的设与养护

在开展高速公路工程施工前,设计部门必须做好充分的实地调研,结合膨胀土路基的特性,详细了解路基工程施工建设中涉及的各个环节,确保工程图纸的设计质量.同时,相关人员要做好图纸会审工作,及时发现在工程设计中存在的缺陷和问题,并采取有针对性的解决措施,尽量避免设计缺陷和设计质量不高带来的设计变更等问题,否则不但不利于工程整体方案的经济性和施工的便利性,也不利于膨胀土路基施工质量的提高.此外,在施工结束后,对膨胀土路基的的养护工作也是至关重要的,科学的养护有助于膨胀土路基的稳定性,延长高速公路工程的使用寿命和综合效益的实现.

（三）加强岗位培训,落实路基施工岗位责任制

膨胀土路基施工技术和施工工艺,需要具备专业技术性的人才进行指导与实施,这时加强对相关人员的岗位培训就显得尤为重要.除了使相关人员具备基本的膨胀土路基处理的专业知识与技术外,还需要通过培训活动,增强施工人员和技术人员的质量意识和责任意识,认真落实膨胀土路基施工中涉及到的相关任务和职责,实行岗位责任制,确保各项质量控制措施的贯彻与落实.

（四）对路基施工全过程实行有效监控

膨胀土路基的高速公路工程的施工,是一项系统、复杂、而又艰巨的任务,在施工过程中会涉及到很多的部门、人员和施工环节,任何一个方面出现失误,都将会对高速公路路基的施工质量造成不利影响.因此,相关部门和人员要加强对膨胀土路基施工的质量监控,通过构建健全完善的工程质量保证体系,对高速公路路基施工的全过程实行有效的动态监控.对于在监控过程中发现的问题和失误,要及时采取应对措施,并最终进行质量检验,确保膨胀土路基施工在各个施工环节的质量和水平;对于严重的质量问题,要依据相关规定追究责任人的相关责任.此外,要注重对膨胀土路基施工质量问题的经验积累,避免类似质量问题的再次出现,持续提高膨胀土路基的施工质量和水平.

结束语

综上所述,膨胀土是影响高速公路路基施工质量的重要因素,具有一定的危害性,施工技术人员只有在具体施工过程中,采取积极有效的应对措施,严格遵守相关施工标准和施工技术规范,优化膨胀土路基及边坡的设计与治理方案,才能确保高速公路工程的安全性和经济性,确保高速公路工程路基施工预期目标的顺利实现,提高高速公路工程的综合效益.