膨胀土对路基的危害与施工浅析

关键词 ：膨胀土、路基 、病害 、施工 中图分类号 ：Ｕ１ ６ ７ 文献标识码 ：Ａ
１ 概 述
文章编号 ： １ ６ ７ １ ５ ５ ８ ６（ ２ ０ １ ５ ）４ ５ ． ０ ２ ３ ６ 一 Ｏ ｌ
施工机械搅动， 将粘结成塑性很高的 巨大 团块 ， 很难 晾干 。 膨胀土属超固结黏土。 我 国铁路曾称之 为裂隙粘土（ 裂土 ） 。 随着 水 分 的 逐 渐 散 失 ， 土 块 的 可 塑 性 降 低 ， 由于 粘 聚 性 的继 其一般特征是：为新生代第三纪至第四纪晚更新世期问堆积或 续作用， 土块 的力学强度逐步增大 ， 从而使土块坚硬， 难 于 残积的褐黄、红、灰白、灰绿等色黏性土 。多 出露在阶地、垄 击碎 、压实 。因此如果含水量高 的膨胀土直接 用作 路基填料 ， 岗、山前丘陵和盆地边缘 。它的特点是地形平缓 ，无明显 自热 将会 增 加 施 工 难 度 ， 延 长 工期 ， 并 且在 质 量 上 难 以保 证 。 陡坎 ，土层干燥 时易脆落，表层有 明显裂隙；裂面光滑有擦痕 ， 膨胀 土路基遇雨水浸泡后，土体膨胀， 轻者会在表 面出现 Ｏ ｃ ｍ 左 右 的蓬 松 层 ， 重则在 ５ ０ ｃ ｍ － ８ Ｏ ｃ ｍ深 度 范 围 内形 成“ 橡 裂 隙中有时有充填物；在 自然条件下多呈硬塑或坚硬状态，吸 厚 ｌ 水膨胀软化，失水 收缩开裂 ，具有反复膨胀变形 的特性，土 体 皮泥”； 若在干燥季节， 随着水分 的散失 ， 土体将严 重干缩 残余强度远低于峰值强度 ；裂土路基病害普遍表现为边坡冲蚀 龟裂 ， 其裂缝宽度约为 ｌ ｃ ｍ － ２ ｃ ｍ，缝深可达 ３ ０ ｃ ｍ￣ ５ Ｏ ｃ ｍ， 雨 溜塌及塑性滑坡，路堤长期下沉和基床翻浆 冒泥 。 水 可 通 过 裂 缝 直 接 灌 入 土 体 深 处 ， 使 土 体 深 度 膨 胀 湿 软 ， 从 ２ 膨 胀 土 的特 性 而丧失承载能力 ， 且 由于膨胀土具有极强 的亲 水性 ， 土体愈 膨胀土主要 由强亲水性矿物——蒙脱石和伊利石组成，具 干燥 密实， 其亲水性愈强，膨胀 量愈大 ， 当膨胀 受到约束 时， 有膨胀结构以及多裂 隙性 、强膨胀性和 强度衰减性 的高塑性黏 土体 中便会产 生膨胀力 ， 当这种 膨胀力超过上 部荷载或 临界 性 土 。 其 主 要特 征 为 ： 荷载时，路基就会 出现严重的崩解 ，从而造成路基局部坍塌、 （ １ ）膨胀土 的颗粒 成分及物理力 学性质膨胀土 的颗粒 成 隆起或裂 缝。 分 以黏 粒 （ ＜ ０ ． Ｏ ０ ５ ｍｍ）含量 最高，粉 粒 （ Ｏ ． ０ ０ ５ ～ ０ ． ０ ５ ｍｍ）含 ４膨胀 土地 区路基的加固与防护 量 次之 ，二 者 的含量一 般 占 ９ ０ ％ 左 右，砂粒 （ ＞ Ｏ ． ０ ５ ｍｍ）的 为 防 止膨 胀 土 路 基 边 坡 变 形 及 对 已经 产 生 变 形 的膨 胀 土 路 含量则较小。各种粒径组颗粒含量的不同，膨胀土表现 出的工 基边坡进行整 治，及时做好路基 加固、防护工程和排水设施有 程性质差别很大。黏粒含量较大者， 比表 面积也大 ，结合水膜 着十分重要的意义 。 较 厚 ，具 有 强 烈 的 膨胀 性 ，为 强 膨 胀 土 ，对 工 程 结 构 的 危 害 最 （ １ ）膨 胀 土 路 堑 的加 固与 防护 膨胀 土 由 于开 挖 施 工 引起 边 坡 变 形 的 效应 特 别 明 显 ， 并 因 大 。粉粒含量较大者 ，则为 中等膨胀 土。而砂粒含量较高时则 属于弱膨胀土。 边坡膨胀 土的风化 、变形导致边坡病 害比其他任何土都普遍和 膨胀土是一种具有特殊性质 的黏性土 ，除具有一般黏性土 严重，所 以应予 以及时防护。当路堑边坡较高时 ，边坡下部应 所共有的性质外，由于组成膨胀土的黏土矿物成分 以强亲水性 及时修筑挡土墙 ，防止边坡变形。 黏土矿物为主， 粒组成分又 以细颗粒含 量为主 ， 它具有液限高、 膨胀 土路 堑边坡防护主要有以下几种类型 ： 塑性指数大的特 点。蒙脱石矿物对膨胀土 的工程性质有重要影 （ １ ）植 物 防 护 响 。研究表 明，蒙脱石含量达 ５ ％ 时 ，对土的胀缩可抗剪强度 较有效的植物 防护方法是铺草皮和种紫穗槐。单独采用铺 产生 明显影 响，若达 到 ２ ０ ％～ ３ ０ ％ 时，则膨胀性及抗 剪强度完 草皮坡面防护一般只适用低矮堑坡。植物 防护措施也常与其他 全 由蒙脱石控制。 防护措施配合使用 。 ２ ． １ 具 有 膨 胀 性 结构 （ ２ ）骨 架 护 坡 （ １ ）裂 土的微结构 片状 或扁平状 黏土颗粒相互聚集形 成 常用的骨 架护坡有方格骨架护坡 、拱形骨架护坡和 人字 形 ． ５ ｍ。应 当 的复杂叠聚体结构，它 决定着裂土的膨胀 性与 收缩性及强度特 骨架护 坡，骨架护坡 采用浆砌 片石，厚度 最小为 ０ 性 。由于裂土大量裂 隙的存在 ，使水容易渗入和逸 出，而且裂 注意，风化特 别严重或骨架嵌入困难地段不宜采用骨架护坡 。 隙中的充填物 大多为次生蒙脱石黏土，易于吸水膨胀 。裂土结 （ ３ ）片 石 护 坡 对 于 已经 产 生 局 部 溜 塌 变 形 的 堑坡 ， 可 采 用 于 砌 片石 护 坡 。 构单元中的各种胶 结物增强 了聚集体的结构连结 ，产生一定的 （ ４ ）全 封 闭式 护 坡 结构强度，胶 结物质遇水溶解则结构强度丧 失。所 以说裂土的 结 构 是 一 种 具 有膨 胀 性 的结 构 对于裂隙发育 的边坡 ，采用喷射混凝土全封闭式护坡。可 ２ ． ２ 具有多裂隙性 起 防 护 与加 固作 用 。但 是 由于裂 土边 坡 的膨 胀 与 收 缩 变 形 可 能 故 应 与 其 他 防 护 加 固措 施 同 时使 用 。 膨胀土常发育几组规律 的裂 隙，构成 多裂隙组合形成的裂 造 成 全封 闭式 护 坡 的破 坏 ， 隙结构体。在 平面 上裂 隙的分布不规则的网状 ；空 间上 ，各种 （ ５ ）挡 土 墙 方 向和 不 同机 理 形 成 的裂 隙又 将 土 体 切 割 成 为某 些 几 何 形 态 的 由于 膨 胀 土 的特 性 和 变 形 规 律 ，在 路 堑 坡 脚 设 置坡 脚 挡 土 块体，如棱柱体、棱块 体、短 柱体 、鳞片体等；在裂隙分割上， 墙 ，对于及 时恢复膨胀土边坡开挖前 的应力状态 ，防止风 化和 可将土体层层 分裂 ；甚至可 以无限分割，裂 隙面上 的黏土矿 物 变形，稳 定边坡有着显著的效果。 颗粒具有定向排列的特征 。 （ ６ ）膨 胀 土 路 堤 的 防护 与 加 固 密布 的大小裂隙 ，大大降低 了土 的强度 ，使其工程性质恶 常用的有效防护加 固措施有 ：植物防护、支撑渗沟 及支 挡 化。 加固措施。 ２ ． ３ 具 有 超 固 结性 植物防护 的方法与堑坡防护相同。 一般适用于胀缩性较弱 、 据研究 ，膨胀土在其形成的地质历史过程 中曾经受过更大 高度较低 的路堤边坡 。对高路堤 常与支撑渗沟共同配合使用 。 的上覆荷载作用而呈超 固结性 。具有超固结性 的膨胀土 ，其应 路堤边坡加固措施有坡脚片石垛 、挡土墙和抗滑桩等。 力 一 应 变 一 强 度特 性对 工程 的影 响是 显 著 的 。 当上 覆 土 层 开 挖 参 考 文 献 卸载时 ，产生明显的卸荷膨胀 ，对路基结构的稳定 带来不利影 【 １ 】池淑兰 ，孔 书祥 ． 路基 工程 嗍 ． 北 京 ：中国铁道 出版社 ，
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路 桥工程
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膨胀土对路基的危害与施工浅析
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中交第四公路 工程局有 限公 司第四工程处 ，北京 １ Ｏ １ １ Ｏ ０
摘要 ：膨胀土是一种具有特殊性质 的黏性 土，在 实际施工过程 中，对路基 的破坏作 用不可低估 ，并且构成 的破坏是不 易修复 的。为长期保证路 基 的稳定 ， 应充分认 识膨胀土 的物理力学性质 ， 结合其性能和环境 因素 的影响 ， 综合考虑施工方法 ， 达到安全、 舒适行车的 目。