浅谈公路膨胀土路基病害与防治技术

浅谈公路膨胀土路基病害与防治技术

中图分类号：tu 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2012）12-0207-01

摘要：本文分析了膨胀土病害对路基的影响，介绍了膨胀土路基的处理方法，并给出了施工中需要注意的事项。

关键词：膨胀土路基病害防治

1、引言

近年来随着我国公路建设事业的不断壮大发展，加之我国的土地资源越来越紧张，在很多的公路建设中大量的出现了使用膨胀土的现象。由于其不良工程特性导致的工程问题或地质灾害的频繁发生及在世界各国的广泛分布，膨胀土及其工程问题一直是当今岩土工程和工程地质领域中世界性的重大工程问题之一。

2、膨胀土及其特性

膨胀土指粘粒成分主要由强亲水性矿物组成，在环境温度变化影响下，具有较大胀缩性的土。在自然状态下，膨胀土多呈硬塑性或坚硬状态，具有黄、红、灰白等色。按其粘粒的矿物成分，分成两大类，一类是以蒙脱石含量为主的膨胀土，另一类是以伊利石为主的膨胀土。

膨胀土具有较大的吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性。这种膨胀与收缩的可逆性，是膨胀土的重要属性，而压力和含水量的变

化则是两个主要的外在因素。在一般情况下，膨胀土强度较高，压缩性较低，容易被误认为是建筑性能良好的地基土。但当土中含水量变化时，膨胀土有发生胀缩变形的特性，对建筑物具有相当大的破坏性[1]。所以，膨胀土是一种公路工程不可忽视的不良地基土。

3、膨胀土病害对路基稳定性的影响

3.1 涨缩性与收缩性

影响膨胀土涨缩性的因素有矿物成分、颗粒组成、初始含水量、压实度及附加荷重等。其中，除了矿物成分和颗粒组成的内因因素影响外，初始含水量、压实度及附加荷重的外因因素影响也很大。膨胀土的膨胀量与含水量成反比，含水量越小，遇水后土体吸水越多，膨胀量越大。收缩量与含水量成正比，含水量越小，干燥失水后收缩量越小。公路沿线土体的天然含水量是变化的，各处膨胀土的膨胀量和收缩量不是定值，同一种土的膨胀量随当地的含水量变化而变化。采用重型压实标准，由不同压实度下膨胀量试验可知，压实度越大，膨胀量有所增加，而压实度对收缩量影响很小。土体膨胀量受附加荷重控制，压力越大，膨胀量越小。当压力为o～o.05mpa时，影响最显著[2]。工程施工中可采用增加上覆压力来减少膨胀量。膨胀土填方路堤因土的自重压力作用，下部、内部的膨胀是很小的，膨胀量大的部位是路堤顶部和边坡表层，路堤破坏往往先从这些地方发生。

3.2 抗剪强度特性

膨胀土随胀缩等级的提高，土体内摩擦角反而降低，黏聚力却与等级无关。因此，为保证膨胀土路基的稳定性，对膨胀等级不同的膨胀土应加以区别对待，分别采用相应措施，强膨胀土不能作为路基填料。无论哪种等级的膨胀土，含水量减小，摩擦角、黏聚力则随之增大。当最佳含水量收缩到塑限时，抗剪强度成倍地增长。膨胀土变湿时抗剪强度比修筑时小得多。所以，当采用膨胀土修筑的路基边坡无覆盖时，其抗剪强度可能全部丧失，是造成边坡溜坍、坍塌和浅层滑动的主要原因[2]。

3.3 渗透特性

膨胀土的体积变化主要是土中水分变化引起的，了解土的渗透性对分析已成路基和边坡水分变化的原因有重要意义。膨胀土渗透性差，其渗透性与上部压力、土体密实度有关。压实度增大，膨胀性越强的土，渗透性越小。但膨胀土一经暴露于大气，在风化应力作用下，失水收缩开裂后，透水性将会显著增大，这点在工程设计中应充分考虑[2]。

4、膨胀土路基的处理方法

一般来说，膨胀土路基处理方法有三种：置换法、湿度控制、改性处理。

4.1 置换法

置换法是将基础下一定范围内的膨胀土层挖除，然后分层换填强度和模量相对高的砂、碎石、灰土、非膨胀土并夯实至要求的密度，

形成一个较好的持力层，达到提高承载力和消除膨胀变形的目的。置换法主要适用于浅层的膨胀土处理[3]。

在一定深度以下的膨胀土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[4]，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。

4.2 湿度控制

湿度控制法包括预湿和保持含水量稳定法两种。在施工建设中应根据情况的不同，采取不同的温度控制法。

为控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形，应尽量减少路基含水量受外界大气的影响，可采用保持含水量稳定法，即利用土工布或粘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[4]。

4.3 改性处理

改性处理就是利用石灰、水泥或其它固化材料与膨胀土进行物理化学反应对膨胀土进行处理，以达到降低膨胀土嘭胀潜势、增强强度和水稳性的目的。

具体来说：石灰的固化作用是通过盐基交换、次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、铝酸钙等新矿物而

显现出来；水泥的固化作用是由于钙酸盐与铝的水化物和颗粒间的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低膨胀土的液限，增大了膨胀土的塑限和抗剪强度[1]。

5、膨胀土施工的注意事项

1.填高不足1米的路堤，必须换填非膨胀土，并压实[4]。

2.使用膨胀土作填料时，为增加其稳定性，采用石灰处治，要求掺灰处理后的膨胀土，其总胀缩率接近零。

3.采用重型机械加强碾压，保证路基基体达到设计密实度[5]。

4.为使边坡得到压实，边坡应超填30cm宽，待路基压实成型后，按设计断面刷坡[5]。

5.路堤两边坡部分及路堤顶面要用非膨胀土作封层，必要时须铺一层土工布，从而形成包心填方。

6.施工时应避开雨季作业，加强现场排水。

7.尽可能采用机械化快速施工，路基开挖后各道工序要紧密衔接，连续施工路堤、路堑边坡按设计修整后，应立即浆砌护墙、护坡，防止雨水直接侵。

8.施工过程中，及时进行边坡防护和排水设备的施工，防止边坡冲刷和路基积水。

参考文献：

[1]邬建峰，高亚军，武瑞峰公路工程中的膨胀土问题山西交通科技 2003