公路路基设计中不良地质对路基的影响及处理措施分析

公路路基设计中不良地质对路基的影响及处理措施分析

摘要：目前，随着高速公路施工范围扩大，部分地区地质、地形环境复杂，比

如一些可能处于荒漠或者戈壁；同时还存在着广泛的不良地质，比如膨胀土等，

这些不良地质给高速公路建设带来不利影响。为了能够确保公路建设质量，需要

综合分析不良地质情况对道路路基设计产生的影响，并在公路设计方案中提出切

实的处理方案，尽量减弱甚至避免不良地质对于高速公路路面路基安全运行以及

使用寿命的影响。以某路段建设作为研究对象，该路段位于湖北襄阳境。本研究

主要对该公路沿线不良地质情况进行分析，阐述这些地质情况对于路基产生的影响，进一步确定路基设计办法，提高公路的运营安全，使该公路能够达到预期的

使用寿命。

关键词:不良地质;特殊路基；措施

根据我国道路建设以及投运情况调查来看，不少工程在不良地质路段和特殊

路基处理方面尚存在一些不足，对此必须加强地质勘察，合理选择处理方法。

1 膨胀土不良地质对高速公路地影响

我国的膨胀土面积分布较广，在高速公路施工过程之中，膨胀土的存在会给

施工带来很大的麻烦，增加了施工难度。而当高速公路投入使用之后，膨胀土会

对高速公路工程质量造成很大程度的影响，情况严重者甚至会导致高速公路某一

段全面瘫痪，对交通系统的正常运行造成影响，具体表现在如下几个方面：（1）膨胀土可能会促使高速公路的路堤与构造物的衔接处发生一定程度的沉降，进而

导致高速公路路面平稳性较差，影响车辆通行，甚至有可能造成道路交通事故；（2）在膨胀土的影响之下，路基边坡可能会浸水，进而导致其结构失稳，进而

引起滑坡等灾害，不仅阻碍了交通的正常运行，还存在着一定的安全隐患；（3）随着温度环境的变化，膨胀土会发生一定程度的膨胀或者收缩，进而可能引起路

堤的整体移动，或者对桥台造成一定的破坏。

2道路不良地质路基土性改良方法

2.1 物理改良方法

道路路基膨胀土土性改良的主要方法之一就是物理改良，比较常用的有掺纤

维改良法和风化砂改良法。掺纤维改良主要是通过纤维和膨胀土的混合，使得二

者界面位置产生切应力，从而约束膨胀土的膨胀或收缩变形，以提高膨胀土的整

体抗压强度和内摩擦角。风化砂改良指的是将一定比例的风化砂掺入道路路基膨

胀土中，经过机械搅拌后形成的一种改良土。通过该法改良的膨胀土，粗粒径的

颗粒含量增加，同时增加了颗粒之间的内摩擦力，从而有效的抵消了膨胀土的膨

胀力，以此达到改良膨胀土混合料的性能，提高路基的稳定性的目的。

2.2 化学改良方法

对于膨胀土路基施工，采用化学改良的方法来提高膨胀土路基的稳定性是最

有效的方法之一，常用的化学改良方法有石灰改良、水泥土改良及二灰土改良。

化学改良的主要原理就是通过石灰、水泥、二灰等无机胶凝材料中的离子交换作用、碳酸化作用、凝胶反应及结晶作用等化学反应来降低膨胀土的胀缩性，提高

改良土的强度和稳定性。例如石灰改良膨胀土在膨胀土路基施工时，掺入生石灰，生石灰遇到水就会发生消解反应，产生氢氧化钙和氢氧化镁，钙离子和镁离子就

会将膨胀土中的钾、钠等离子置换出去，进而使得膨胀土的膨胀性和亲水性降低，同时，氢氧化钙和氢氧化镁会与空气中的二氧化碳发生碳化作用，形成质地坚硬

的氧化钙和氧化镁，进一步提高了混合料的强度和稳定性。由此可见，化学改良

法是经过一系列的化学反应改善土体性能，进而提高路基的整体稳定性和耐久性。

2.3 生物改良方法

该方法的主要原理就是在膨胀土中放入一些结构简单的微生物，通过这些微

生物分泌的有机粘液与膨胀土颗粒的粘结形成颗粒簇，同时，微生物的新陈代谢

作用也可以从一定程度上改变膨胀土的性能。生物改良膨胀土的技术目前还不太

成熟，处于试验研究阶段，但是，这种方法改良膨胀土的速度、成本均优于物理

和化学改良，是未来道路路基膨胀土改良的发展方向。

2.4 固体废弃物改良方法

固体废弃物改良也是膨胀土土性改良的方法之一，尤其是对于城市道路，通

过利用固体废弃物进行膨胀土改良，不但能够降低路基的建设成本，而且有利于

城市环境的保护。因此，在城市道路膨胀土路基施工中，通过固体废弃物对膨胀

土进行改良有着重要的社会意义和经济意义。目前，常用的固体废弃物有工业废料、废弃秸秆灰渣、建筑垃圾及矿渣等，这些固体废弃物通过与膨胀土进行掺合，相互发生物理、化学反应形成一种强度高、水稳定性好的路基填料。

3膨胀土路基的施工工艺探究

（1）路基基底处理。首先需要对原有的地基土进行一定程度的勘测，如果

检测结果表明原先的地基土以膨胀土为主时，同时路堤的高度保持在一米的范围

之内，则需要适当挖出一部分膨胀土，并用其他的土质替代填入到挖坑之中，然

后对其进行有效的夯实处理。如果地面湿度较高，就很有可能造成土质松软，在

这种情况之下应该首先将这些松软的土质挖除，然后用碎石或者岩石填充入挖空中，压至密实，提高其稳固性。除此之外，还可以在路堑交接处进行填堤处理，

这一过程中需要注意对台阶开挖长度进行有效的控制，一般情况下控制在2 m范

围为之内较为适宜。当路堤的高度在六米左右时，则需要开展基底填筑作业，避

免出现地表水流入到路堤下部的情况。当路堤填方高度在10 m以上时，地基承

载力的影响力度便会增大，如果地基的承载能力达不到200 kPa，则需要对地面

上碎石的填筑高度进行一定程度的控制，一般情况下控制在2 m以下较为适宜。

这样一来，就可以提升边坡的稳固性，避免出现边坡被冲走的情况。

（2）填料的优化选择。在对膨胀土填芯料进行选择时，一方面要严格参照

相应的施工标准与要求，另一方面还需要对膨胀土进行一定程度的确定，确认无

误之后需要进行填料相关性试验。试验过程中采用变量检验方法，将开挖的路堑

断面分成若干层数，且保证每一层的湿度存在着一定程度的差异性，然后选择合

适的涂料进行填充。在对包边填料进行选择的过程，需要严格遵循相关工艺的设

计要求，并在此基础之上对填料本身的属性进行一定程度的考虑，进行填料试验。在试验的过程之中，如果现场没有膨胀土，可以用碎石进行替代，并结合实际情

况适当放宽包边的宽度，以达到较为理想的填充效果。如果收到各种条件的限制

无法选出合适的替代品，则需要利用膨胀土进行填筑处理。一般情况下，边坡都

会运用土工格网对其进行一定程度的加筋处理，由于宽度较大，如果现场无法对

相应的化学溶液进行使用，则可以先对坡面土工格栅进行反包处理。

（3）确定施工方案：在进行填筑控制时，需要采取有效措施对填料填注定

额稠度进行最大程度的缩小，并在此处之上进行分散填筑，同时利用化学方式对

其进行一定程度的检验。在路堤施工的过程之中，需要严格按照相关标准规定的

内容开展施工作业，路堤填筑过程中保证填料与土团之间的融合的紧密性。除此

之外，在实际的施工过程中还需要对土体的水量进行合理而有效的控制，进而实

现较为理想的填充效果。