膨胀土路基危害和处理方法浅析
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湿度控制法
湿度控制法包括预湿和保持含水 量稳定。为控制由于膨胀土含水量变化 而引起的胀缩变形，尽量减少路基含水 量受外界大气的影响，需在施工中采取
一定的措施。如利用土工布或黏土将膨 胀土路基进行包封，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。水利工程建设中经常采用膨 胀土预湿法，用水浸泡地基土或覆盖非 膨胀土，以达到膨胀土的湿度平衡。
作者单位：河南省驻马店市水利工程局
96 TRANSPOWORLD 2009No.3/4 (Feb)
膨胀土的危害
膨胀土及其工程病害问题一直是 当今国内外工程地质领域始终没能得到 妥善解决的世界性技术难题，有“岩土 工程界的癌症”之称。它具有渗透性 差、吸水膨胀、失水收缩、多裂隙等特 性，这对膨胀土路堤、路堑的稳定将产 生重大影响。
众所周知，由于膨胀土显著的胀 缩性，常常给膨胀土地区的工程建设造 成严重破坏。我国幅员辽阔，膨胀土分 布广泛。据统计，由于膨胀土地基致 害的建筑面积到达上千万平方米， 铁 路、公路受到的危害也很严重。在膨胀 土地区修建高等级公路常常会出现路面
但目前直接使用膨胀土填筑路 基，在理论上存在某些指标与公路路基 设计规范要求不相符合的地方，在施工 技术上按常规操作也存在较大难度。如 在理论上，公路工程施工的几项常规试 验中，膨胀土按最佳含水量击实浸水4d 后的CBR值往往达不到规范的要求； 又如在施工技术上，膨胀土在最佳含水 量下很难压实到规范的要求，况且要把 天然含水量下的膨胀土晾晒到最佳含水 量，也不是一件易事。
结论
膨胀土是影响道路及其他建筑物 的一种特殊土质，在实际工程中如果处 理不当，其破坏力是巨大的。解决膨胀 土的问题，应该从影响其物理、力学性 质变化的内在因素和外在因素上考虑， 结合工程具体实际，采取较为合适的处 理方法。还要注意到，由于理论与工程 实际往往存在着差异，这些存在的问题 还有待于进一步探讨解决。
体遇水膨胀，再加上列车动荷载的反复 作用，使基床土质遇水软化发生不均匀 下沉，产生翻浆冒泥工程病害，从而 容易造成边坡的滑坡和坍塌破坏。因 此，《公路路基施工技术规范》（JTG F10—2006）规定：强性膨胀土难于捣 碎压实，不应作为路堤填料。对于中、 弱膨胀土，经处理后（一般掺石灰）可 作为路床填料。
开裂、隆起或沉陷，路堤滑塌、失稳等 病害。膨胀土的问题直到20世纪40年 代初才被土力学工程师们所认识，并 逐渐引起工程界的广泛关注。20世纪 70年代中期，我国开展了大规模的膨 胀土普查工作，继而对膨胀土的问题进 行了卓有成效的研究，制定了相关技术 规范。但由于膨胀土分布广泛、特性各 异，对膨胀土问题的处理及如何因地制 宜控制膨胀土的不利影响，有待于更加 全面的深入研究。
经过灰土桩挤密法处理的成庄铁 路专用线弱膨胀土地段路基，在工程完 工后的半年中经过多次观测，路基没有
出现明显下沉和路肩土垅挤出现象。
存在的问题
膨胀土因为具有许多不良的工程 特性，所以在高速公路或一级公路经过 膨胀土地区时，路基填筑一般都做换土 处理。如果迫不得已要使用膨胀土作路 堤填筑材料，也要对膨胀土做改性处 理，使其达到路基填筑材料的各项指标 要求。如在膨胀土中掺石灰进行改性处 理，是眼下高速公路膨胀土路基填筑中 最常用的方法。但对于二级公路，因为 其标准、造价都相对较低，如经过弱膨 胀土地区的路基使用换土或掺石灰、水 泥等改性处理，在经济上都是不现实 的。二级公路的路基施工中，在做好防 水隔热方案的前提下，可考虑在路基的 下路堤区域直接使用未经处理的弱膨胀 土作为填筑材料。
该土具有吸水膨胀，在遇水情况下 会吸水膨胀软化，造成路基下沉、承载力 降低、失水收缩，并产生往复变形。膨胀 土路作用，并 且构成的破坏是不易修复的。
膨胀土在我国很多省份都有分布， 地域比较广泛。为了保证道路在较长时间 内路基的稳定和路面的平整度，达到安 全、舒适行车的目的，必须解决因膨胀土 造成的一系列工程质量问题。所以，膨胀 土的处理是公路建设中的重要课题。
灰土桩挤密法
灰土桩挤密法是用沉管、冲击或 爆炸等方法在地基挤土，形成28~60cm 的桩孔，然后向孔内夯填灰土，形成灰 土桩。成孔时桩孔部位的土被侧向挤 出，从而使桩间土得到挤密。另外，对 灰土桩而言，桩体材料石灰和土之间产 生一系列物理和化学反应，凝结成一定 强度的桩体。灰土桩挤密法主要用来加 固处理弱膨胀土路基。
灰土桩在桩管入土时产生水平挤 压位移，桩周形成硬壳。桩管拔出后， 桩间土部分松弛回弹。在桩孔填料夯实 后，对桩壁再次产生水平挤压，使回弹 土体再次挤回到硬壳层内。加之灰土与 挤密土接触面凹凸不平，且硬化后的灰 土具有一定的抗剪强度和抗弯强度。灰 土桩在沉管挤密成孔。分层夯实灰土成 桩过程中，灰土置换了原孔位处的天然 土，对提高路基承载力起了补强作用。
化学处理法
化学处理法就是利用石灰、水泥 或其他固化材料通过与膨胀土的物理化 学作用进行膨胀土的改性处理，以达到 降低膨胀土膨胀潜势、提高强度和水稳 性的目的。目前工程中应用较为普遍且 有效的方法是，掺加石灰对膨胀土进行 改性处理。
现场试验研究表明，掺加石灰后 膨胀土的塑性指数、自由膨胀率和线膨 胀率明显降低，证明掺加石灰与闷料能 减少膨胀土中的成团土和块状土，使膨 胀土易于崩解，能有效地降低膨胀土的 塑性。
膨胀土的矿物性质分析
膨胀土按黏土矿物分类，可以归 纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一 类以伊利土和高岭土为主。蒙脱石黏土 在含水量增加时出现膨胀，而伊利土和 高岭土则发生有限的膨胀。现对引起膨 胀土发生变化的条件分析概述如下。
按照颗粒组成分类，所有膨胀土 的黏粒含量都大于30%，粉粒含量多数 少于黏粒而少数超过黏粒，砂粒含量则 全都少于黏粒。因此，膨胀土均属于黏 土。粒度成分是反映膨胀土物质组成的 基本特性指标，土中小于0.005mm的 黏粒与小于0.002mm的胶粒成分的含
随着黏聚性的继续作用，土块的 力学性能逐步增强，从而使土块坚硬， 难于击碎压实，因此如果直接取膨胀土 用作路基填料，施工难度大，且难以保 证其施工质量。路基填筑后，膨胀土受 到湿胀干缩的作用，在自重和车辆荷载 作用下，路基易产生不均匀沉降，导致 路面的平整度下降，甚至可使路面变形 破坏。由于路幅内含水量的变化不均 匀，引起土体的不均匀胀缩，易产生大 幅度的横向波浪变形。边坡部分的土体 如压实不够，特别是高填方，在未对边 坡进行水防护或者水防护失效时，因土
膨胀土路基的常用处理方法
公路工程中的膨胀土处理主要涉 及三个方面的内容：膨胀土边破稳定及 防护、膨胀土隧道的支护与衬砌问题、 膨胀土路基的处理。本文主要讨论膨胀 土路基的一些常用处理方法。
换土法
换土是膨胀土路基处理方法中最 简单而且有效的方法，顾名思义换土就 是挖除膨胀土，换填非膨胀土或砂砾 土。换土深度根据膨胀土的强弱和当地 的气候特点确定。在一定深度以下，膨 胀土的含水量基本不受外界气候的影 响，该深度称之为临界深度，该含水量 称之为该膨胀土在该地区的临界含水 量。由于各地的气候不同，各地膨胀土 的临界深度和临界含水量也有所不同。 换土深度要考虑受地面降水影响而使 土体含水量急剧变化的深度，基本上在 1~2m，即强膨胀土为2m，中、弱膨胀 土为1~1.5m，具体换土深度要根据调 查后的临界深度来确定。
2009年第3/4期 (2月) 《交通世界》 95
H现代公路 IGHWAY
量越高，一般表明蒙脱石成分较高、分 散性较好，比表面积大、亲水性强，膨 胀性越大。所以。采用土的黏粒含量指 标也可以区分膨胀土与非膨胀土。
膨胀土的黏土矿物成分是决定其 工程特性的主要内在因素。在膨胀土的 黏土矿物中，几乎都含有蒙脱石矿物， 但有的以蒙脱石为主，有的则以蒙脱 石、伊利石为主，有的却以伊利石为 主。已有的研究表明，当黏土矿物中蒙 脱石的含量达到5%时，即对土的膨胀 性与强度产生影响；若蒙脱石含量超过 20%，即土的工程性质主要由蒙脱石 所决定；一般蒙脱石含量在12%以上的 土，则具有较强的胀缩性。
膨胀土路基危害和处理方法浅析
文/李峰德
膨胀土的定义及其危害
膨胀土的定义
膨胀土是指黏粒成分主要由强亲 水性黏土矿物(蒙脱石和伊利石)组成， 是具有较大胀缩性能和相对较高的液 限、塑限和塑性指数的黏性土。由于膨 胀土具有较高的黏聚性，当含水量较大 时，将黏结成塑性很高的巨大团块，随 着水分的散失，土块的可塑性降低。
湿度控制法包括预湿和保持含水 量稳定。为控制由于膨胀土含水量变化 而引起的胀缩变形，尽量减少路基含水 量受外界大气的影响，需在施工中采取
一定的措施。如利用土工布或黏土将膨 胀土路基进行包封，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。水利工程建设中经常采用膨 胀土预湿法，用水浸泡地基土或覆盖非 膨胀土，以达到膨胀土的湿度平衡。
作者单位：河南省驻马店市水利工程局
96 TRANSPOWORLD 2009No.3/4 (Feb)
膨胀土的危害
膨胀土及其工程病害问题一直是 当今国内外工程地质领域始终没能得到 妥善解决的世界性技术难题，有“岩土 工程界的癌症”之称。它具有渗透性 差、吸水膨胀、失水收缩、多裂隙等特 性，这对膨胀土路堤、路堑的稳定将产 生重大影响。
众所周知，由于膨胀土显著的胀 缩性，常常给膨胀土地区的工程建设造 成严重破坏。我国幅员辽阔，膨胀土分 布广泛。据统计，由于膨胀土地基致 害的建筑面积到达上千万平方米， 铁 路、公路受到的危害也很严重。在膨胀 土地区修建高等级公路常常会出现路面
但目前直接使用膨胀土填筑路 基，在理论上存在某些指标与公路路基 设计规范要求不相符合的地方，在施工 技术上按常规操作也存在较大难度。如 在理论上，公路工程施工的几项常规试 验中，膨胀土按最佳含水量击实浸水4d 后的CBR值往往达不到规范的要求； 又如在施工技术上，膨胀土在最佳含水 量下很难压实到规范的要求，况且要把 天然含水量下的膨胀土晾晒到最佳含水 量，也不是一件易事。
结论
膨胀土是影响道路及其他建筑物 的一种特殊土质，在实际工程中如果处 理不当，其破坏力是巨大的。解决膨胀 土的问题，应该从影响其物理、力学性 质变化的内在因素和外在因素上考虑， 结合工程具体实际，采取较为合适的处 理方法。还要注意到，由于理论与工程 实际往往存在着差异，这些存在的问题 还有待于进一步探讨解决。
体遇水膨胀，再加上列车动荷载的反复 作用，使基床土质遇水软化发生不均匀 下沉，产生翻浆冒泥工程病害，从而 容易造成边坡的滑坡和坍塌破坏。因 此，《公路路基施工技术规范》（JTG F10—2006）规定：强性膨胀土难于捣 碎压实，不应作为路堤填料。对于中、 弱膨胀土，经处理后（一般掺石灰）可 作为路床填料。
开裂、隆起或沉陷，路堤滑塌、失稳等 病害。膨胀土的问题直到20世纪40年 代初才被土力学工程师们所认识，并 逐渐引起工程界的广泛关注。20世纪 70年代中期，我国开展了大规模的膨 胀土普查工作，继而对膨胀土的问题进 行了卓有成效的研究，制定了相关技术 规范。但由于膨胀土分布广泛、特性各 异，对膨胀土问题的处理及如何因地制 宜控制膨胀土的不利影响，有待于更加 全面的深入研究。
经过灰土桩挤密法处理的成庄铁 路专用线弱膨胀土地段路基，在工程完 工后的半年中经过多次观测，路基没有
出现明显下沉和路肩土垅挤出现象。
存在的问题
膨胀土因为具有许多不良的工程 特性，所以在高速公路或一级公路经过 膨胀土地区时，路基填筑一般都做换土 处理。如果迫不得已要使用膨胀土作路 堤填筑材料，也要对膨胀土做改性处 理，使其达到路基填筑材料的各项指标 要求。如在膨胀土中掺石灰进行改性处 理，是眼下高速公路膨胀土路基填筑中 最常用的方法。但对于二级公路，因为 其标准、造价都相对较低，如经过弱膨 胀土地区的路基使用换土或掺石灰、水 泥等改性处理，在经济上都是不现实 的。二级公路的路基施工中，在做好防 水隔热方案的前提下，可考虑在路基的 下路堤区域直接使用未经处理的弱膨胀 土作为填筑材料。
该土具有吸水膨胀，在遇水情况下 会吸水膨胀软化，造成路基下沉、承载力 降低、失水收缩，并产生往复变形。膨胀 土路作用，并 且构成的破坏是不易修复的。
膨胀土在我国很多省份都有分布， 地域比较广泛。为了保证道路在较长时间 内路基的稳定和路面的平整度，达到安 全、舒适行车的目的，必须解决因膨胀土 造成的一系列工程质量问题。所以，膨胀 土的处理是公路建设中的重要课题。
灰土桩挤密法
灰土桩挤密法是用沉管、冲击或 爆炸等方法在地基挤土，形成28~60cm 的桩孔，然后向孔内夯填灰土，形成灰 土桩。成孔时桩孔部位的土被侧向挤 出，从而使桩间土得到挤密。另外，对 灰土桩而言，桩体材料石灰和土之间产 生一系列物理和化学反应，凝结成一定 强度的桩体。灰土桩挤密法主要用来加 固处理弱膨胀土路基。
灰土桩在桩管入土时产生水平挤 压位移，桩周形成硬壳。桩管拔出后， 桩间土部分松弛回弹。在桩孔填料夯实 后，对桩壁再次产生水平挤压，使回弹 土体再次挤回到硬壳层内。加之灰土与 挤密土接触面凹凸不平，且硬化后的灰 土具有一定的抗剪强度和抗弯强度。灰 土桩在沉管挤密成孔。分层夯实灰土成 桩过程中，灰土置换了原孔位处的天然 土，对提高路基承载力起了补强作用。
化学处理法
化学处理法就是利用石灰、水泥 或其他固化材料通过与膨胀土的物理化 学作用进行膨胀土的改性处理，以达到 降低膨胀土膨胀潜势、提高强度和水稳 性的目的。目前工程中应用较为普遍且 有效的方法是，掺加石灰对膨胀土进行 改性处理。
现场试验研究表明，掺加石灰后 膨胀土的塑性指数、自由膨胀率和线膨 胀率明显降低，证明掺加石灰与闷料能 减少膨胀土中的成团土和块状土，使膨 胀土易于崩解，能有效地降低膨胀土的 塑性。
膨胀土的矿物性质分析
膨胀土按黏土矿物分类，可以归 纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一 类以伊利土和高岭土为主。蒙脱石黏土 在含水量增加时出现膨胀，而伊利土和 高岭土则发生有限的膨胀。现对引起膨 胀土发生变化的条件分析概述如下。
按照颗粒组成分类，所有膨胀土 的黏粒含量都大于30%，粉粒含量多数 少于黏粒而少数超过黏粒，砂粒含量则 全都少于黏粒。因此，膨胀土均属于黏 土。粒度成分是反映膨胀土物质组成的 基本特性指标，土中小于0.005mm的 黏粒与小于0.002mm的胶粒成分的含
随着黏聚性的继续作用，土块的 力学性能逐步增强，从而使土块坚硬， 难于击碎压实，因此如果直接取膨胀土 用作路基填料，施工难度大，且难以保 证其施工质量。路基填筑后，膨胀土受 到湿胀干缩的作用，在自重和车辆荷载 作用下，路基易产生不均匀沉降，导致 路面的平整度下降，甚至可使路面变形 破坏。由于路幅内含水量的变化不均 匀，引起土体的不均匀胀缩，易产生大 幅度的横向波浪变形。边坡部分的土体 如压实不够，特别是高填方，在未对边 坡进行水防护或者水防护失效时，因土
膨胀土路基的常用处理方法
公路工程中的膨胀土处理主要涉 及三个方面的内容：膨胀土边破稳定及 防护、膨胀土隧道的支护与衬砌问题、 膨胀土路基的处理。本文主要讨论膨胀 土路基的一些常用处理方法。
换土法
换土是膨胀土路基处理方法中最 简单而且有效的方法，顾名思义换土就 是挖除膨胀土，换填非膨胀土或砂砾 土。换土深度根据膨胀土的强弱和当地 的气候特点确定。在一定深度以下，膨 胀土的含水量基本不受外界气候的影 响，该深度称之为临界深度，该含水量 称之为该膨胀土在该地区的临界含水 量。由于各地的气候不同，各地膨胀土 的临界深度和临界含水量也有所不同。 换土深度要考虑受地面降水影响而使 土体含水量急剧变化的深度，基本上在 1~2m，即强膨胀土为2m，中、弱膨胀 土为1~1.5m，具体换土深度要根据调 查后的临界深度来确定。
2009年第3/4期 (2月) 《交通世界》 95
H现代公路 IGHWAY
量越高，一般表明蒙脱石成分较高、分 散性较好，比表面积大、亲水性强，膨 胀性越大。所以。采用土的黏粒含量指 标也可以区分膨胀土与非膨胀土。
膨胀土的黏土矿物成分是决定其 工程特性的主要内在因素。在膨胀土的 黏土矿物中，几乎都含有蒙脱石矿物， 但有的以蒙脱石为主，有的则以蒙脱 石、伊利石为主，有的却以伊利石为 主。已有的研究表明，当黏土矿物中蒙 脱石的含量达到5%时，即对土的膨胀 性与强度产生影响；若蒙脱石含量超过 20%，即土的工程性质主要由蒙脱石 所决定；一般蒙脱石含量在12%以上的 土，则具有较强的胀缩性。
膨胀土路基危害和处理方法浅析
文/李峰德
膨胀土的定义及其危害
膨胀土的定义
膨胀土是指黏粒成分主要由强亲 水性黏土矿物(蒙脱石和伊利石)组成， 是具有较大胀缩性能和相对较高的液 限、塑限和塑性指数的黏性土。由于膨 胀土具有较高的黏聚性，当含水量较大 时，将黏结成塑性很高的巨大团块，随 着水分的散失，土块的可塑性降低。