1 引言
市政道路工程中，檢測(cè)工作屬于非常重要的組成部分。市政道路路基的質(zhì)量則是重中之重，路基質(zhì)量不過(guò)關(guān)則會(huì)影響整個(gè)道路結(jié)構(gòu)層的施工質(zhì)量。如今，隨著城市建設(shè)大力發(fā)展，市政道路交通量也越來(lái)越大，對(duì)其檢測(cè)工作要引起足夠重視才能保證施工的總體質(zhì)量，并滿足實(shí)際的建設(shè)需要。
2 市政道路檢測(cè)工作的重要性
2.1 市政道路工程施工質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)道路結(jié)構(gòu)層施工質(zhì)量的好壞，檢測(cè)工作是依據(jù)檢測(cè)方法規(guī)范和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范評(píng)定道路質(zhì)量，反應(yīng)道路施工質(zhì)量。
2.2 檢測(cè)工作和質(zhì)量控制工作需要耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，甚至貫穿于整個(gè)市政道路建設(shè)當(dāng)中。所以，檢測(cè)工作屬于工程建設(shè)的重點(diǎn)。只有完成質(zhì)量檢測(cè)，抓好質(zhì)量控制工作，才能保證交通運(yùn)輸?shù)陌踩浴⒎�(wěn)定性，避免產(chǎn)生交通事故。最常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，如圖1所示。
圖1 市政道路常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題
2.3 做好市政道路的檢測(cè)工作，還能促使施工順利完成，降低工程建設(shè)的成本，為企業(yè)帶來(lái)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。要保證市政建設(shè)的質(zhì)量，就需要促使施工工藝更加規(guī)范，并且對(duì)整個(gè)建設(shè)過(guò)程進(jìn)行科學(xué)的管理。因此，必須站在不同的方面來(lái)開(kāi)展市政工程質(zhì)量檢測(cè)工作，從而促使市政工程的質(zhì)量得到保障，滿足社會(huì)對(duì)建設(shè)的具體要求。
3 膨脹土概述
3.1 膨脹土的概念
資料顯示，1969年召開(kāi)的第二屆國(guó)際膨脹土研究會(huì)上通過(guò)激烈討論，嘗試對(duì)膨脹土這種特殊性土下一個(gè)準(zhǔn)確的定義：一種對(duì)于干濕環(huán)境，靈敏度特別高的粘土，具體的表現(xiàn)形式為吸水膨脹、同時(shí)伴有很大膨脹壓力的產(chǎn)生。
廣義上來(lái)講，膨脹土就是遇水立刻膨脹、失水收縮龜裂的高塑性粘性土；狹義上來(lái)說(shuō)，膨脹土主要是由蒙脫石等粘土礦物組成，且擁有顯著的脹縮性、內(nèi)部孔隙發(fā)育和強(qiáng)度衰減性等特點(diǎn)，滿足這些要求就可以認(rèn)定為膨脹土。
3.2 膨脹土的分布
膨脹土是一種具有顯著脹縮性的區(qū)域特殊性土。它的分布雖然具有區(qū)域性，但在全球來(lái)說(shuō)也是極為廣泛的。
截至到目前為止，已經(jīng)在四十多個(gè)地區(qū)都發(fā)現(xiàn)了膨脹土的存在。而作為世界上國(guó)土面積第三大的中國(guó)來(lái)說(shuō)，是膨脹土分布最多的國(guó)家之一。主要集中在我國(guó)西南、華南及華中地區(qū)的平原、盆地、河谷階地和丘陵等地，比如陜西、貴州、廣西、云南、河南、河北等二十多個(gè)省市均分布有不同程度的膨脹土，涉及到的人口達(dá)三億之多，領(lǐng)域總面積達(dá)十萬(wàn)多平方千米，可以說(shuō)是非常典型的特殊土之一。
3.3 膨脹土的成因
膨脹土特殊的工程特性來(lái)源于其自身的礦物成分與結(jié)構(gòu)特征，而礦物成分、結(jié)構(gòu)特征、演化過(guò)程與空間分布規(guī)律又都受膨脹土的成因所控制。因此說(shuō)，要想徹底研究膨脹土，必須要了解該地區(qū)膨脹土的成因與所處的時(shí)代。
膨脹土常見(jiàn)的成因一般有兩大類：一類是各種母巖風(fēng)化產(chǎn)物經(jīng)水流(包括冰水)搬運(yùn)沉積形成的沖積、洪積、湖積和冰水沉積型，這種母巖風(fēng)化產(chǎn)物被流水等介質(zhì)的搬運(yùn)并在搬運(yùn)中發(fā)生機(jī)械和化學(xué)分異作用，使蒙脫石粘土礦物明顯集中，經(jīng)壓密和固結(jié)等成土作用而形成膨脹土；一類是母巖風(fēng)化產(chǎn)物在原地堆積或在重力作用下沿山坡堆積形成的殘積與坡積型，這種基巖風(fēng)化的地球化學(xué)作用以原地堆積為主，是殘積成因膨脹土形成的主要場(chǎng)所，殘積膨脹土經(jīng)剝蝕沿下部山坡堆積則形成部分坡積成因類型的膨脹土。
3.4 膨脹土的地形地貌特征
（1）地貌特征
結(jié)合前文所述，在平原分布的膨脹土?xí)孛纨斄�，并且不易有直立的邊坡；在盆地分布的膨脹土多呈低丘緩坡；而在河谷階地等地分布的膨脹土，一般表現(xiàn)為龍崗-丘陵與淺而寬的溝谷，坡度較緩。不過(guò)一旦遇水，非常容易淤塞、滑動(dòng)和崩塌。
（2）地表特征
膨脹土在地表的特征常表現(xiàn)為地裂和淺層滑坡，并且在干燥的旱季時(shí)常發(fā)生地裂和剝蝕現(xiàn)象，而在多水的雨季時(shí)雖然裂縫會(huì)閉合，但還是多見(jiàn)坍塌等現(xiàn)象的發(fā)生。
4 案例分析
4.1工程概況
某市政道路2014年9月進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行路基施工，2015年3—5月進(jìn)入道路結(jié)構(gòu)層的施工，2016年6月基本竣工放開(kāi)通行。2017年11月開(kāi)始，道路逐漸出現(xiàn)道路縱向裂縫、道路波浪起伏、檢查井下沉、雨水收水口下沉、立沿石移位等現(xiàn)象。道路病害發(fā)生后，施工單位于2018年6~8月采用路基注漿、設(shè)置止水墻等工程措施對(duì)兩側(cè)快車道進(jìn)行了整治。然而自2018年10月又逐漸出現(xiàn)道路不均勻變形，不僅表現(xiàn)為沿道路縱向的波浪起伏，在橫向也出現(xiàn)了明顯的橫縱向裂縫及車轍現(xiàn)象。因此為了探究該道路病害發(fā)生機(jī)理，對(duì)后續(xù)道路維修提供科學(xué)依據(jù)，下面對(duì)路基進(jìn)行檢測(cè)。
4.2 膨脹土物理、力學(xué)試驗(yàn)
（1）無(wú)荷載條件下土體膨脹量試驗(yàn)
為了分析路基土遇水膨脹性，采用擊實(shí)法、灌砂法對(duì)土體遇水膨脹性進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)合工地現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，壓實(shí)度分別按照85%、90%、95%控制，并將含水量按照2%的增長(zhǎng)比例與標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)進(jìn)行比較，測(cè)試土體表面遇水膨脹變形量。
試驗(yàn)表明：強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r遇水后發(fā)生了明顯的膨脹變形，隨著壓實(shí)度要求越高、含水量越大，膨脹變形量越大。同時(shí)，膨脹量與時(shí)間還存在著密切關(guān)系，即在同樣的含水量條件下，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，膨脹量會(huì)進(jìn)一步增大。這表明，路床頂部膨脹性土壓實(shí)度越高，遇水后對(duì)路面結(jié)構(gòu)的破損率越大。
（2）有荷載條件下土體膨脹量試驗(yàn)
為模擬不同覆蓋壓力條件下壓實(shí)土體有側(cè)限膨脹量，設(shè)計(jì)了有荷載膨脹量試驗(yàn)。對(duì)強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)度控制在95%，初始含水率控制在17%，最大干密度為1.85g/cm3。
在上覆荷載作用下，土體遇水產(chǎn)生一定膨脹量，隨上覆荷載的增大，膨脹量降低，說(shuō)明增加上覆荷載可以起到減小膨脹變形的作用。
（3）壓實(shí)土體膨脹力試驗(yàn)
為了分析加鋪路面結(jié)構(gòu)的效果，有必要確定壓實(shí)土的膨脹力值。對(duì)強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r進(jìn)行了壓實(shí)，壓實(shí)度控制為85%、90%、95%，分析其遇水后的膨脹力。
路床區(qū)的土體膨脹力明顯大于下部路堤和地基土膨脹力，且其值達(dá)到300kPa以上，該值相當(dāng)于1.3~1.5m的路面結(jié)構(gòu)自重，但現(xiàn)狀路面結(jié)構(gòu)厚度為80cm，因此不能抑制路基膨脹變形。
（4）膨脹力對(duì)路面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響
二灰穩(wěn)定碎石基層彎拉應(yīng)力與路床膨脹力有顯著的線性關(guān)系，膨脹力越小，基層彎拉應(yīng)力越大。當(dāng)結(jié)構(gòu)層發(fā)生結(jié)構(gòu)性破壞后，路表水極易下滲至基層中，同時(shí)疊加行車動(dòng)荷載作用，引發(fā)道路結(jié)構(gòu)發(fā)生嚴(yán)重的水損壞，造成基層細(xì)集料被動(dòng)水壓力沖走，結(jié)構(gòu)發(fā)生松散造成路面破壞。
（5）不同膨脹力對(duì)路基變形的影響
隨著路基土膨脹力的增大，路表位移近似呈線性關(guān)系增長(zhǎng)，膨脹力從0.1MPa增加到0.5MPa，其位移增幅為500%，從而揭示出該道路膨脹不均勻變形嚴(yán)重的發(fā)生機(jī)理。
4.3 膨脹土路基處理技術(shù)
（1）放緩邊坡
膨脹土的特性決定了膨脹土路基邊坡應(yīng)建得比較平緩，工程中通常采用的邊坡坡率為1∶1.5，1∶1.75，1∶2.0。當(dāng)填挖距離較高時(shí)，為了使路基邊坡更加穩(wěn)固，應(yīng)當(dāng)以路面作為基點(diǎn)，每間隔6.0m設(shè)立一個(gè)寬2.0m的中間平臺(tái)。
（2）加強(qiáng)防護(hù)
膨脹土路基坡面需要全面防護(hù)，在質(zhì)量控制上應(yīng)嚴(yán)格做到安全、美觀、綠化等要求，采用漿砌片石對(duì)中等膨脹土邊坡進(jìn)行實(shí)體保護(hù)；對(duì)弱膨脹土邊坡可以采取多種護(hù)坡措施進(jìn)行防護(hù)，如人字形預(yù)制塊、漿砌片石拱形骨架、菱形網(wǎng)格等防護(hù)措施，其中對(duì)于預(yù)制塊、骨架、網(wǎng)格這3種防護(hù)形式，實(shí)際中使用液壓噴播植草的方法。如果邊坡較高，為了保證坡腳的穩(wěn)固性就需要在邊坡底部設(shè)置3m高的矮擋土墻。
（3）采取防排水措施
膨脹土吸水時(shí)膨脹、失水時(shí)收縮，因此膨脹土路基的防水工作必須做好。在路基建設(shè)范圍內(nèi)設(shè)置邊溝、排水溝、截水溝等排水設(shè)施時(shí)應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕邓闆r和地形特點(diǎn)，并在這些排水設(shè)施四周鋪設(shè)防滲復(fù)合土工膜來(lái)進(jìn)一步保證施工質(zhì)量，使地面水從路基本體完全排出。在地下水發(fā)育地區(qū)也應(yīng)采取排水措施，建設(shè)支撐滲溝和滲水盲溝，將地下水對(duì)路基工程的損壞降到最小。
（4）填筑非膨脹土
路基工程質(zhì)量需要嚴(yán)格把控，工程中許多地方都需要換填非膨脹土，在中等膨脹土路塹地段路床以下50cm的地方，弱膨脹土路塹地段路床以下30cm的地方，就需要通過(guò)挖除方式用非膨脹土來(lái)填筑。用作路堤填筑的膨脹土包括經(jīng)過(guò)晾曬處理的弱膨脹土、摻拌生石灰改性后的含水率處于20%~30%的中等膨脹土和含水率＜20%的中等膨脹土這3種，同時(shí)其四周還需要包裹一層厚度＞2.0m的非膨脹土。下面這些位置的土體也需要填筑非膨脹土，包括弱膨脹土路堤地段路床厚80cm以內(nèi)的土體、中等膨脹土路堤地段路床厚80cm和上路堤厚70cm的地方的土體，如圖2所示。
圖2填筑非膨脹土
（5）摻石灰改良膨脹土
考慮到膨脹土不能被直接利用，若用非膨脹土來(lái)替代，又難以取得且成本較高，所以最終選擇使用石灰劑量為4%~12%的摻石灰改性膨脹土，就本工程而言，選擇使用7%的石灰來(lái)進(jìn)行處理。
（6）采用土工格柵加固中等膨脹土路堤邊坡
中等膨脹土地區(qū)的路堤及路堤邊坡，要做好其加固工作，應(yīng)從路床頂以下兩側(cè)邊坡的位置開(kāi)始，雙向進(jìn)行土工格柵加固，但不包括變坡點(diǎn)處土工格柵拉通鋪設(shè)和最上部?jī)蓪�，安裝格柵時(shí)不能超出邊坡，所以格柵的外緣和邊坡距離應(yīng)＞10cm，如果邊坡采取了防護(hù)措施，則距離在30~40cm之間。特別注意不能使用玻纖類格柵以及土工格網(wǎng)。
（7）復(fù)合土工膜加固膨脹土
為了能在膨脹土路堤加固處理方面取得新突破，在路線總長(zhǎng)400m，SK45+570~+970段進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)。采用復(fù)合土工膜加固膨脹土路堤，其實(shí)就是用復(fù)合土工膜對(duì)兩側(cè)邊坡進(jìn)行加固，在垂直方向，每層間距60cm，且各層沒(méi)入路堤邊坡寬度都是300cm，但不包括沿平面鋪通的最上面兩層。搭接過(guò)程中，每?jī)蓪又g的距離應(yīng)＞300cm，復(fù)合土工膜縱向搭接寬度需＞30cm。如果復(fù)合土工膜超出邊坡之外會(huì)影響邊坡防護(hù)工程的施工效果，所以在其最外側(cè)應(yīng)留有50cm的安全距離，且應(yīng)用反壓方式來(lái)鋪設(shè)復(fù)合土工膜，要求反壓寬度應(yīng)＞30cm。
鋪設(shè)復(fù)合土工膜的過(guò)程中，先鋪設(shè)30cm的復(fù)合土工膜，再填筑60cm厚度的填料，共分3次完成，最后折回拉直300cm的復(fù)合土工膜。填筑前，為防止復(fù)合土工膜損壞，應(yīng)先將填料中的雜物清除干凈。復(fù)合土工膜外側(cè)50cm的寬度和路基加寬處也要填筑，之后用小型壓路機(jī)進(jìn)行壓實(shí)。由于填方地段不平整，為方便鋪設(shè)，首先應(yīng)該在邊坡坡腳的地方挖一個(gè)300cm寬的平臺(tái)。在路堤與路塹的交界處，復(fù)合土工膜被搭接成臺(tái)階樣式來(lái)鋪設(shè)，同樣需要碾壓平整。工程中如果發(fā)現(xiàn)復(fù)合土工膜破壞，必須快速修補(bǔ)。由于各路段膨脹土類型的多樣性、工程特性及施工要求的差異性，經(jīng)常需要綜合上面所有的方法來(lái)解決各種問(wèn)題。
5、結(jié)語(yǔ)
本文結(jié)合某市政道路病害檢測(cè)，研究了膨脹土物理、力學(xué)特性，分析了膨脹土路基浸水后對(duì)路面結(jié)構(gòu)及道路變形的影響機(jī)理，提出幾點(diǎn)膨脹土路基處理技術(shù)，希望通過(guò)上文的論述能夠給同行一定的參考。
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