膨胀土路基施工及治理措施

王永亮于潇

中图分类号：U213.1+5

摘要：本文介绍了膨胀土的特点，分析了膨胀土对公路路基的危害，提出对膨胀土的治理措施。

关键词：膨胀土公路路基 治理措施

Abstract: This paper introduces the characteristics of expansive soil, expansive soil on highway subgrade is analyzed the harm, put forward the treatment measures of expansive soil.

Key words: expansive soil highway roadbed treatment measures

膨胀土是指土中粘粒成分主要由亲水性矿物质组成，同时并具有吸水膨胀、失水收缩两种变形的高液限粘土。凡是液限大于或等于40%，自由膨胀率大于或等于40%的粘土可判断为膨胀土。该土具有吸水膨胀，失水收缩并往复变形的性质，对路基的破坏作用极为严重，并且构成的破坏是不易修复的。

随着交通建设的发展，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，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。

1、膨胀土的主要特性大致可以归纳为以下几点：

(1)土的粘土矿物成分富含有亲水性矿物成分，如蒙脱石、伊利石和高岭石等；(2)有较强的胀缩性；(3)有裂隙性结构；(4)有显著衰减性；(5)多含有钙质或铁质结核；(6)一般呈棕、红、黄、褐及灰白色；(7)自然坡度平缓，无直立陡坡；(8)对公路路基及工程建筑有较强的潜在破环作用。

2、膨胀土对公路工程的危害

2.1膨胀土填料的危害

(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)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。

2.2膨胀土的其他病害

(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)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。

(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。

(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膨胀土的处治措施

3.1膨胀土用作路基填料时采取的措施

(1)在交通量小的低等级公路上，可以根据膨胀土的分布情况，将下层的砂性土与其对半掺和使用，这样可降低土中粘粒的相对含量，从而改变其工程性质。

(2)对于二级以上的公路，可采用掺和剂量不小于8%的石灰处理，改变其矿物成分的性质，从而增强其水稳性，提高其力学性质。在掺和石灰处理过程中，最好分两步进行：第一步，掺6%的石灰，拌和机充分拌和，整形初压后，适量洒水，使表面膨胀碎块进一步崩解，然后再在表面掺和2%的石灰，并且灰土拌和机将表面打起6-8cm，重新拌和，最后充分碾压，这样可增加表面强度和水稳定性。

(3)弱膨胀上直接作为填料时，宜采取包心处理：底层用95区填料填至常水位以上50cm，上面用膨胀土填筑时，路基两侧3m范围内用95区填料包边，到路槽下1.5m时，改用95区填料填筑。防止雨水直接浸泡膨胀土。

(4)为了保护膨胀土路基不受雨水侵害，也可在底基层顶面晒沥青膜封层( 2kg/m2)。

(5)采用0.5-l.0 m之间厚度的沙硕垫层，也可有效消除膨胀土的胀缩作用，提高路基的承载力。

(6)加强防水保湿措施，使路面、路基有较好的排水条件，后增设隔水层。

(7)路堤两边边坡部分及路堤顶面用非膨胀土作封层，必须时须铺一层土工布，从而形成包心填方。

(8)提高路面后路基的结构刚度。

(9)膨胀土地区路床的强度及压实标准应严格遵守国家有关规定、规范。

3.2膨胀土路堑滑坡治理

膨胀土滑坡对路堑的破环性较大，处理起来施工难度大，耗资大，若方案不当，一次成功的几率小，防治膨胀土滑坡必须坚持“先发制坡，以防为主”的原则，在制坡当中本着“制坡先制水，防滑先防水”的原则，水是膨胀土的大敌，对地表水，地下水均需处理，因此路堑之上有积水渗透后路堤底有地下水均需设置渗水及排水设施，将水引排除路外。依据膨胀土类型和挖方深度的不同，采取不同类型的边坡防护措施。

(1)铺草皮主要适用于边坡高度不高的弱膨胀土路段，草皮对边坡的隔热保湿、保温、防止土体的干缩湿胀有一定的作用，但因草皮的固着深度有限，在暴雨频率较高的地区，设置一些支撑上体的浆砌片石拱圈，效果会更加好一些。

(2)骨架护坡边坡高度高于6m时，边坡可设骨架护坡，有折形框架，骨架宽0.5m，厚0.4-0.6m，全部埋入土中，骨架支撑表土，格内栽草皮护面。

(3)挡土墙用于膨胀土路堑边坡，挡土端埋深1.5m以下，不得使地表水影像墙基干燥稳定，墙背反滤稍厚，以抵消墙后部分应力释放和膨胀力，墙顶宽度可取墙高的一半，挡土墙断面较大，以抵消墙背土压力。

3.3膨胀土路堑路床治理

路堑路床以下50-80cm的膨胀土，采用挖除换填砂性土的方式，边沟尽可能加大，路堑边沟外侧设平台，堑顶设截水沟，路堑的深度不宜太深。

4、膨胀土施工注意事项

(l)选在旱季无雨的时间实施。

(2)膨胀土填筑前必须晾晒和粉碎，粒径控制在5cm之内，按路基横断面设好路拱，松铺厚度不超过25cm，压实度满足设计要求。

(3)做好路基排水，如遇到阴天，备用塑料薄膜覆盖试验路段，防止雨水浸泡路基上的膨胀土。

(4)土工膜铺设时搭接宽度不小于35cm，按叠瓦的方式搭接。

(5)监测点埋设稳固可靠，防止机械撞动。

5、结束语；

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

［1］JTJ033-95公路路基施工技术规范。北京：人民交通出版社，1996

［2］JTJ 013-9s公路路基设计规范。北京：人民交通出版社，1996

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。