淺談膨脹土的危害與防治

[摘要]簡單介紹膨脹土的工程特性及判定標準，分析膨脹土對工程的危害，提出幾種常用的防治措施。

[關鍵詞]路基 膨脹土 脹縮性

中圖分類號：TU5文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0120098－01

一、前言

膨脹土是在自然地質過程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質體，粘粒成分主要由強親水性礦物蒙脫石與伊利石組成。其吸水膨脹、失水收縮并且反復變形的性質，以及土體中雜亂分布的裂隙，對建筑物所產生的變形破壞作用往往具有長期潛在的危險[1]。因此，為了防止膨脹土的脹縮變形，我們應采取有效的工程措施，以防止其對結構物的危害。

二、膨脹土的工程特性

（一）濕脹干縮性

當土體浸水時，土顆粒表面的結合水膜增厚，使顆粒間距拉大，從而引起土體膨脹。當土體失水時，結合水膜減薄，顆粒間距縮小，從而引起土體收縮。反復的膨縮變形導致膨脹土上的建筑物開裂破壞。

（二）多裂隙性

由于往復的干縮濕脹，致使土中的裂隙十分發育。裂隙不僅破壞了土體的連續性和完整性，使土體強度降低，為漸近破壞提供條件，而且也為地表水的浸入形成了通道，使土體脹縮效應顯著，風化加劇。

（三）超固結性

在地層歷史上，膨脹土地層曾受過比現在更大的前期固結壓力，使土體處于超固結狀態。

（四）崩解性

崩解性是膨脹土浸水所發生的一種吸水濕化現象。由于土塊表面顆粒首先吸附水分子形成水化膜，使顆粒間連結削弱。同時一部分膠結構物被水溶解，破壞了土的結構連結。于是在水膜楔入效應的作用下，使土塊周圍首先出現各種形狀不一的土粒或小塊掉落與崩解等解體現象。

三、膨脹土對工程的危害

（一）膨脹土用作路基填料

由于膨脹土具有很高的粘聚性，當含水量較大時，一經施工機械擾動，將粘結成塑性很高的巨大團塊，很難晾干。隨著水分的逐漸散失，土塊的可塑性降低，由于粘聚性繼續作用，土塊的力學強度逐步增大，從而使土塊堅硬，難于擊碎、壓實。[2]

膨脹土路基遇雨水浸泡后，土體膨脹，輕者表面出現厚10cm左右的蓬松層，重則在50～80cm深度范圍內形成“橡皮泥”，喪失承載能力。在干燥季節，隨著水分的散失，土體將嚴重干縮龜裂，其裂縫寬度約1～2cm，縫深可達30～50cm。

（二）膨脹土用作各種穩定土材料

膨脹土用作穩定土基層材料時，隨著時間的推移，穩定土將會嚴重干縮、龜裂成20～25cm左右的碎塊。經過車輛荷載的反復作用，這些龜裂碎塊逐漸松動，并進一步將基層裂縫反射到面層，使面層產生相應的龜裂。若遇陰雨或積雪，路面積水通過這些裂縫灌入土基，土基表面將迅速膨脹、崩解，形成松軟層，喪失承載能力。再經過行車碾壓，路面就會出現翻漿沉陷，最終導致路面崩潰。

四、膨脹土的防治措施

強膨脹土不能用作路基和基層填料，中等、弱膨脹土可用作路基填料，但須采取相應處治措施。膨脹土地基處理方法分為膨脹土性質改良法、保濕法及換土法三類。

1．換土法。換土法即大面積用非膨脹土替代換掉膨脹土，以保證路基及其他結構物基礎的穩定。對于強性膨脹土必須進行換土。南陽至內鄉段土建工程（NO五合同段）基本上采用的這種辦法。但是，這種方法對于處治中弱性膨脹土有個十分明顯的缺點：運輸成本高。

2．保濕法。保濕法即通過限制膨脹土與外界接觸，使膨脹土含水量保持穩定，從而限定其脹縮的程度。在具體施工中，對已成型路基進行基頂土工布封閉處理；在底基層頂面噴灑瀝青膜封層；在路基防護方面，采取增設隔水層等。該法效果有限，只能輔助采用。

3．改良法。改良法是改變膨脹土的親水性、熱敏性和脹縮性的方法。其原理是通過摻加改性劑（如：石灰、水泥、粉煤灰、氯化鈉、氯化鈣或磷酸等）來穩定膨脹土，提高其工程力學性質。

五、結束語

目前膨脹土問題已成為我國工程地質學、土質學、土力學及基礎工程等學界所關注的一個重大巖土工程問題。該問題雖然有很大進展，但是仍然有一些難題未解決，需要做大量的工作，以確保工程質量，降低工程成本。這就需要根據實際情況進行更加深入的研究。

參考文獻：

[1]謝強等，土木工程地質，成都：西南交通大學，2001.

[2]袁野、李曉紅、張天蔚、楊光輝，膨脹土路基病害防治，吉林交通科技，2004.2.

作者簡介：

張志偉，吉林省長春市人，西南交通大學在讀碩士研究生。