膨胀土路基要求

膨胀土系指含有较多黏粒及其他亲水性较强的蒙脱石或伊利石等矿

物成分，遇水膨胀，失水收缩，是一种特殊膨胀结构的黏质土，多分布于全国各地二级及二级以上的阶地与山前丘陵地区。具有胀缩性、崩解性、多裂隙性、超固结性、风化性、强度衰减性等工程性质，对不加处治、膨胀土填筑的路堤必然发生沉陷、变形、滑坡、溜坡、纵裂、坍滑等病害，有条件地区，应不采用膨胀土填筑路堤的设计方案。但对受造价、施工条件限制项目，采用中弱性膨胀土作填料是一个难以回避的课题，事实证明处治方法恰当，提高膨胀土防水保湿性能，增加路基稳定性前提下，中弱性膨胀土是可以用作路基填料的，包括高等级公路工程。

1.鉴别标准

强膨胀土稳定性差，不应作为路基填料，因而区分强与中弱性膨胀土的类别对保证工程质量尤为重要。鉴别的方法国内外尚无统一技术标准，用自由膨胀率与液限可以划分膨胀土与非膨胀土，但不是必要条件，其方法不够完善、缜密。最主要的鉴别指标是胀缩总率及胀缩循环变化特性。《规范》规定，一般情况下据膨胀率指标大致可分强、中、弱三级：弱性膨胀土40%≤F S＜65%；中性膨胀土：65%≤F S＜90%；强性膨胀土：F S≥90%。以江苏境某高速L～K标段为例，该项目路线长16.465公里，路线所经区域为里下河沉积平原区，土层层次变化复杂，多次沉积旋回，0～40m深度范围为中、高液限黏土，塑限24.1～27.1%，塑性指数30.4～39.7（100g），液限54.5～66.8%，存在亲

水性矿物，自由膨胀率F S为50～72%，大于40%，小于90%，属于中、弱性膨胀土，膨胀力Pe为22.7～26.8KPa，膨胀量26.2～30.7%（P=0）。本区域内取土坑土源可在处治后填筑路堤。

2.稳定剂及其改性机理

随着交通投入加大，我国有关科研部门也加大对膨胀土研究力度，安徽、广西、江苏、四川等地都取得了成功经验与有效处治方法，在防水保湿方面有多种方法值得借鉴，如挖孔桩加固稳定边坡、考虑土体膨胀力的挡土墙设计、路堤浆砌片石全封闭、增设盲沟与渗水沟，但这都是被动处治措施，要根本提高路基稳定性对膨胀土改性处治更为关键。改性稳定材料一般采用生石灰。生石灰水化产生大量钙离子，与膨胀土中蒙脱石、伊利石等矿物层起吸附水作用，钙离子与溶液中析出的Ca(0H)2粒子吸附到土颗粒周围，形成石灰水化物在颗粒表层聚集，经硬化结晶，形成一种固化层，这种固化层可以起到防止土颗粒内水化散和外水内侵的作用，减弱膨胀土的亲水性，从而增强自身稳定性能。工程实践中，对石灰剂量与膨胀力、膨胀量的影响关系做了比对试验，分别对中性、弱性膨胀各做三组平行试验。试验数据表明，石灰对膨胀土改性是有效的。中性膨胀土，5%、7%改性效果差距不明显，与3%相比效果显著。弱性膨胀土，3%、5%、7%三者效果相差不大。因而，从改性效果与经济角度考虑，中性膨胀土选择5%掺灰量，弱性膨胀土选择3%掺灰量，为保证改性安全性与可靠性，施工控制时宜提高1%。

3.路基填筑高度

路线设计时，要考虑路堤填筑高度对路基稳定性影响，尽可能选用低填土方案，避免大填大挖。膨胀土路堤在一定压实功作用下，其初期强度可达到设计值。随着时间推移，其固有的膨胀性、崩解性及风化等综合效应作用下，以及路基自重与汽车荷载的重复作用，压实度与强度逐步下降，使路堤不均匀性下沉，如有软化挤出则可产生严重的沉降，路堤越高，沉陷越大，导致平整度下降，严重时使路面变形破坏。一般情况下，路基设计高度应控制在3m以内，超过3m路段，要考虑沉陷稳定因素，大于6m路段，必须设置砂垫层、预留沉落量和路基加宽设计。

4.隔离层、外包层和不透水基层

无侧限条件下，膨胀土吸水湿化，不同类型的膨胀土其崩解性不一，强性膨胀土数分钟就可以崩解，中弱性崩解缓慢，且崩解具有不完全性。因此设置隔离层、外包层和不透水层，对内包中弱性膨胀土侧向限制，减弱水份渗透与湿化，最大程度上减少对路基强度的破坏。路堤两侧采取非膨胀性材料包封时，其宽度应大于3m，一贯到底，且保证足够的压实度。原地表应挖松掺灰，其上设40cm厚度8～12%石灰土填筑，作为隔离层，在全宽范围内要设2～3%的横坡。路肩、中央分隔带要做好防渗透设计，设不透水层。

5.超固结性与超载预压

天然状态下膨胀土孔隙比小，干密度大，初始结构强度高，开挖后，将使土体超固结应力释放，导致胀缩总率增大2～3倍，膨胀力增大7～8倍，路基边坡和路基表层出现卸荷膨胀，在坡脚处形成应力集中区和塑性区，边坡崩裂破坏。因此要重视膨胀土路基的超载预压工作，预压期应在6个月以上。同时，在边沟设计与施工时，要减少对膨胀原状土大量开挖。这样可以保持路基稳定性、较高的初始强度，避免强度大幅衰减。

6.边坡、边沟与坡面防护

对于路堤段，边坡一般采用直线型。填土高度＜6m时，边坡坡度宜采用1：1.5～1：1.75；填土高度＞6m时，边坡坡度宜采用1：1.75～1：2.0；在高速公路上需采用高安全值，路堤边坡不小于1：1.75。对于路堑段，可采用直线型、折线型、台阶型或组合型，这样可以把高边坡降为矮边坡，减轻高边坡土体对坡脚的压力和雨水流速，防止对坡面冲刷力增大。在组合式边坡中，平台可以对边坡有支撑、变形减缓的作用。路堑边坡坡度：对弱膨胀性土，填土高度＜6m时，边坡坡度宜采用1：1.5；填土高度6～10m时，边坡坡度宜采用1：1.5～1：2.0+1m平台；对中膨胀性土，填土高度＜6m时，边坡坡度宜采用

1：1.5～1：1.75；填土高度6～10m时，边坡坡度宜采用1：1.75～1：2.0+2m平台。

边沟尺寸应较一般性土质地段，要加深加宽，路堑边沟段外侧应设置1m平台，堑顶外5m外设截水沟。边沟应采用浆砌块石砌筑，采用预制板时，要做好垫层与接缝处理，设置较好的纵坡，及时排出地表水，减少渗漏。

坡面防护一般采用铺草皮的设计，对边坡起到隔热保温和防止土体干缩湿胀的作用，但草皮固着深度较浅，在暴雨多的南方地区，应设置支撑土体的浆砌片石的拱圈。严禁在坡面或路基两侧种植紫穗槐、夹竹桃等灌木，发达根系对边坡起到破坏性作用。路堑边坡还可以设挡土墙，设计时应考虑土体膨胀应力的作用。一般情况下，基础埋置深度1.5m，不使地表水对墙基干燥稳定产生影响，墙背反滤层厚度按上限设计，以充分抵消墙后部分应力释放。

7.施工控制

压实宜选用大型压实设备、振动式压路机或30～50T轮胎压路机，速度4Km／h。每侧路基加宽30～50cm。路堤与路堑分界地段加强压实效果。土颗粒应破碎至5cm以下，2cm以下更佳，压实土层松铺厚度不大于30cm。做好3～4%的横坡，以利排水。取土场挖出的土方不应直接运至施工现场，应先掺设计灰量的30～50%，对土填料砂化、改性，基本稳定后使用，闷料砂化改性时间，一般5～7天。注意气象