中铁七局集团第二工程有限公司
摘 要：膨胀土是一种分散性高、收缩性大的特种黏性土，其矿物成分以强亲水性矿物蒙脱石和伊利石为主。膨胀土在我国的分布较广泛，并且膨胀土所造成的损失又是不可估量的，所以研究膨胀土问题已经成为我国目前研究方向的重点，并且在世界范围内也具有重要意义。本文作者对膨胀土地段路路基施工进行了探讨。
关键词：膨胀土；路基施工； 膨胀土危害；措施
膨胀土的主要矿物成分是蒙脱石,这种粘土具有塑性高、承载力强的特点。在路基工程中具有一定的积极意义，但这种路基具有失水收缩、吸水膨胀、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育、反复胀缩变形等特性，这些性能都使得路基工程在施工性质极不稳定。建筑物产生不均匀水平或竖向胀缩变形，造成开裂、位移、倾斜等，严重时会出现倒塌的后果，这种危害在低层平房尤为严重，危害性很大，端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝，裂缝特征有外墙垂直裂缝，内、外山墙不规则的裂缝或不对称的倒八字形等；地坪则出现网格状的裂缝和纵向长条形裂缝。另外，这种裂缝具有一定的潜伏性，有的时候在建筑物完工若干年后才会出现。
1膨胀土的使用要求
强膨胀土稳定性差，不应作为路填料；中等膨胀土宜经过加工、改良处理后作为填料；弱膨胀土可根据当地气候、水文情况及道路等级加以应用，对于直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时，应及时对边坡及顶部进行防护。
高速公路、一级公路、二级公路等采用中等膨胀土用作路床填料时，应作掺灰改性处理，石灰剂量可通过试验确定。改性处理后要求胀缩总率接近零为佳。 限于条件，高速公路、一级公路用中等膨胀土填筑路堤时，路堤填成后，应立即作浆砌底护坡封闭边坡。当填至路床底面时，应停止填筑，改用符合规定程度的非膨胀土或改性处理的膨胀土填至路床顶面设计标高并严格压实。如当年不能铺筑路面，作为封层的填筑厚度，不宜小于30cm，并做成不小于2％的横坡。
接近最佳含水量的中等膨胀土可用于填筑路堤，但两边边坡部分要用非膨胀土作为封层。路堤顶面也要用非膨胀土形成包心填方。挖方地段当挖到距路床顶面以30cm时，应停止向下开挖，并挖好临时排水沟。待作路面时，再挖至路床顶面以下30cm，并用膨胀土回填，并按要求压实。
2膨胀土对公路工程的危害
2.1膨胀土填料的危害
2.1.1由于膨胀土具有很高的粘聚性，等含水量较大时，一经施工机械搅动，将粘结成塑性很高的巨大团块，很难晾干，随着水分的逐渐散失，上块的可塑性降低，由于粘聚性的继续作用，土块的力学强度逐步增大，从而使土快坚硬，难于击碎、压实。因此如果含水量高的膨胀土直接用作路基填料，将会增加施工难度，延长工期，并且质量难以保证。
2.1.2膨胀土路基遇雨水浸泡后，土体膨胀，轻者表面出现厚l0 cm 左右的蓬松层，重则在50cm-80cm深度范围内形成“橡皮泥”；若在干燥季节，随着水分的散失，土体将严重干缩龟裂，其裂缝宽度约l-2cm，缝深可达30-50cm，雨水可通过裂缝直接灌入土体深处，使土体深度膨胀湿软，从而丧失承载能力，且由于膨胀土具有极强的亲水性，土体愈干燥密实，其亲水性愈强，膨胀量愈大，当膨胀受到约束时，土体中会产生膨胀力，当这种膨胀力超过上部荷载或临界荷载时，路基出现严重的崩解，从而造成路基局部坍塌、隆起或裂缝。
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2.2膨胀土的其他病害
2.2.1滑坡。滑坡具有弧形外贸，有明显的滑床，滑床后壁陡直，前缘比较平稳，滑坡呈牵引式出现，具叠瓦状，成群发生，滑体呈纵长形，滑坡厚度大多具有浅层性，一般为l.0-3.0m与土的类型、上体结构密切相关，而与边坡高度和坡度并无明显关系
2.2.2坍滑。边坡浅层膨胀土体在湿胀干缩效应与风化作用影响下，由于裂缝切割以及水的作用下，土体强度衰减，丧失稳定，沿一定滑面整体滑移并有坍落现象，多发生在雨季。
2.2.3溜塌。边坡表层、强风化层内的土体吸水过饱和，在重力与渗透压力的作用下，沿坡面向下产生塑流状塌现象。常发生在雨季，与边坡坡度无关。
2.2.4纵裂。路肩部位常因机械压不到，填土密实度达不到要求，导致后期沉降量相对较大。再者由于路肩临空，对大气作用比较敏感，干湿交替频繁，肩部土体失水收缩远大于堤身，所以路肩上发生顺线路方向的开裂，形成数十米甚至数百米的张开裂缝，缝宽约2-4cm，大多距路肩外缘0.5-l. 0m。
3公路路基膨胀土施工处理
膨胀土路基基本的处理方法公路工程中膨胀土路基处理方法一般有如下四种：换土、湿度控制、改性处理和膨胀土边坡的刚性防护。
3.1换土
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，换填非膨胀土或沙砾土，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，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。
3.2湿度控制
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。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。
3.3改性处理
化学固化就是利用石灰、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、增强强度和水稳性的目的。具体来说：石灰的固化作用是由于盐基交换、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；NCS固化材料除具有石灰、水泥的优点消除土的胀缩性外，还有吸水增强作用，改善土的压实性并生成微型加筋结构，提高土的强度。在以往的膨胀土地基处理中已有过许多成功的先例，利用这种处理方法的成败主要取决于固化材料的技术指标和施工工艺。施工中，各种方法应综合考虑，因地制宜，可多种方法综合运用。
3.4膨胀土边坡的刚性防护
膨胀土挖方坡传统的处置方案是采用全封闭的刚性防护，以阻止降水被非饱和土吸收，其主要方式如浆砌石满铺防治、混凝土六角块满铺防护、土钉墙加固边坡、抗滑桩、重力式挡墙等。此方法需要避开雨季施工，路基开挖后各道工序要紧密衔接，连续施工，时间不宜间隔太久，防止雨水浸泡。但是刚性防护没有从解决在大气风化作用影响深度范围内膨胀土体的胀缩问题，并且耐久性较差。
4结语
膨胀土是影响道路及其他构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破环力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理力学性质变化的内在因素和外在因素考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理膨胀土的目的。每个工程有其自身的特点及建设条件，在笔者参加的工程的施工中，处理膨胀土的措施已在施工中使用，有的措施已显示良好效果，有些功效尚需进一步证实。
参考文献
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[3]王恒研,黄华,李家亮. 浅谈高速公路路基膨胀土施工[J]. 科技资讯,2006,16:36-37.
[4]周汉荣主编,《土力学地基与基础》.武汉工业大学
论文作者:梁腾飞,王振龙,牛兆园
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第07期
论文发表时间:2019/7/2
标签：路基论文; 含水量论文; 裂缝论文; 深度论文; 土路论文; 作用论文; 临界论文; 《工程管理前沿》2019年第07期论文;