淺析膨脹土路基施工治理技術(shù)

(西華大學土木建筑與環(huán)境學院 四川 成都 610000)

近年來，隨著我國經(jīng)濟建設的迅猛發(fā)展，大量修建高速公路及高速鐵路已是大勢所趨，我國是世界上膨脹土分布范圍最廣、面積最大的國家之一，不可避免地要在膨脹土地區(qū)修建公路及鐵路。膨脹土是自然地質(zhì)形成過程中產(chǎn)生的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質(zhì)體,分布十分廣泛,中國云南、貴州、四川、廣西、河北、河南、湖北、陜西、安徽和江蘇等地，均有不同范圍的分布。由于由膨脹土引起的破壞作用包括滑坡、坍塌、結(jié)構(gòu)物破壞、路面變形、開裂、路基翻漿冒泥、以及水土流失等生態(tài)環(huán)境破壞。通過分析膨脹土路基病害成因提出治理技術(shù)，為膨脹土路基施工提供一定的參考。

一、膨脹土的工程特性

(一)脹縮性

由于膨脹土中含有大量的蒙脫石、伊利石等黏土礦物，故其親水性很強。膨脹土遇水后吸水，體積急劇膨脹，使得其上鋪筑的道路路面隆起，如果膨脹土的脹縮受到限制，則會產(chǎn)生大小不可忽略的膨脹力。而失去水分后體積嚴重收縮，造成土體開裂。如此一來，道路會出現(xiàn)裂縫，而膨脹土會隨著季節(jié)變化而發(fā)生膨脹-收縮-再膨脹周期性變形，其變形特性非常顯著，量值較大，給工程帶來不可小視的危害。

(二)多裂隙性

膨脹土一般都帶有裂隙，主要分為垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三中類型。這些裂隙會將土體分割成多個部分，嚴重破壞土體的整體性，這些裂隙同時也為水分入滲提供便利，加劇路基病害。膨脹土路基邊坡的破壞多是由于膨脹土存在裂隙，在裂隙連接的薄弱面形成滑動面而導致的。

(三)超固結(jié)性

膨脹土大多具有超固結(jié)性，天然孔隙比較小，密實度大。在膨脹土路基施工中，由于其初始強度較高，路基開挖時膨脹土會出現(xiàn)卸荷膨脹，造成路基邊坡坍塌。

(四)崩解性

膨脹土吸水后體積膨脹，在無側(cè)限的條件下會發(fā)生吸水濕化。根據(jù)其膨脹率大致可分為強、中、弱三級。弱膨脹土吸水后，需要經(jīng)過較長的時間才能逐漸崩解，且不會完全崩解；強膨脹土吸水后，很快便會完全崩解，不能作為路基填料。

(五)風化特性

在路基開挖后，膨脹土極易產(chǎn)生破壞，其原因是膨脹土在開挖露出后，在風化作用下土體很快出現(xiàn)裂紋，土體結(jié)構(gòu)遭到破壞，強度降低。

(六)強度衰減性

膨脹土的結(jié)構(gòu)強度一般具有較高峰值強度、極低后期殘留強度特性，其強度衰減速度與土體成分、結(jié)構(gòu)、干濕變化、風化等因素有關(guān)。

二、膨脹土的常見病害

(一)沉陷變形

膨脹土初期結(jié)構(gòu)強度較高，施工時不易壓實，路堤建成后，雨水或地面徑流沿裂縫下滲，使膨脹上路基受水浸膨脹軟化后，發(fā)生崩解或強度衰減，在車載作用下基床翻漿冒泥，路基下沉，并促使混凝上路面板塊錯臺、斷裂。在上部路面、路基自重與汽車荷載的作用下，路堤易產(chǎn)生不均勻下沉，如伴隨有軟化擠出則可產(chǎn)生很大的沉陷量，不均勻下沉導致路面的平整度下降，嚴重時可使路面變形破壞，甚至屢修屢壞。

(二)縱裂

路基填土達不到規(guī)范要求的密實度，后期相對沉降較大，同時路肩暴露于空氣中，對大氣物理作用特別敏感，干濕交替頻繁變化，路肩順路線方向產(chǎn)生縱向開裂而破壞路基。

(三)翻漿冒泥

路基頂部受外部氣候、溫度等作用，多次膨脹變?nèi)酰俳?jīng)水浸泡溶脹，強度驟減，受力后形成水囊，使道床下沉擠入土中泥漿上翻冒出引起軌道變形。雨季路面滲水，土基受水浸并軟化，在行車荷載作用下，形成泥漿，擠入粒料基層，并沿路面裂縫、伸縮縫濺漿冒泥。

(四)坍肩

機械碾壓時，路堤外緣壓不著，路肩部分土體壓實不夠，又處于兩面臨空部位，容易受到風化作用而強度降低。當有雨水滲入時，在上部車輛動荷載作用下，使路基產(chǎn)生滑坍，使路肩錯落而向路中心發(fā)展。

(五)溜坍

主要是邊坡壓實不夠，表層風化、吸水過飽和，在重力與透壓力作用下，沿坡面向下產(chǎn)生塑流狀塌移而破壞路堤。溜坍多發(fā)生在雨季，與坡度無關(guān)。

(六)搓板

搓板是黑色柔性路面最常見的病害之一，除了因瀝青面層材料及行駛車輛推擠作用等因素影響外，對于膨脹土地區(qū)道路，由于路幅內(nèi)路基含水率不均勻變化而引起的不均勻收縮，使路面產(chǎn)生幅度很大的橫向波浪變形，造成車輛行駛時發(fā)生劇烈顛簸震動，同時又進一步加劇路面搓板的形成。

三、膨脹土路基施工治理技術(shù)

(1)改良法是改變膨脹土的親水性和脹縮性的方法，目前國內(nèi)普遍采用石灰、粉煤灰、水泥等進行改良處置，亦可用其中的兩種或三種進行綜合處置。石灰的固化作用是通過離子交換，在相互作用下形成新的礦物而顯現(xiàn)出來的，具體的摻灰率根據(jù)膨脹土的具體情況根據(jù)試驗確定。另外，國內(nèi)外也采用一些化學外摻劑如氫氧化鈉、碳酸鈉等。通常在加入外摻劑吼，土的性能可得到較大改善。

(2)封閉法對路堤兩側(cè)全部采用漿砌片石、混凝土預制塊封閉，加深邊溝，增設盲溝、滲水溝等措施，封閉法的實質(zhì)是保持膨脹土中水分不改變，克服膨脹土吸水膨脹、失水收縮，對地表水、地下水均需設置滲水及排水設施，將水引排出路外。

(3)加固法是采用抗滑樁加固。穩(wěn)定膨脹土填土邊坡方法，以及設計考慮土體膨脹壓力的擋土墻的方法。

(4)換填法是挖除路基施工范圍內(nèi)的膨脹土，采用工程性質(zhì)較好的土質(zhì)填筑的方法。在一定深度以下的膨脹土含水量基本不受外界氣候的影響，該深度稱為臨界深度，該含水量稱之為臨界含水量。由于各地氣候不同，各地膨脹土的臨界深度和臨界含水量也有所不同。換土深度要考慮受地面降水的影響而使土體含水量急劇變化的深度，具體換土深度要根據(jù)調(diào)查后的臨界深度來確定。換土是膨脹土路基處理方法中最簡單有效的。由于但容易導致膨脹土地區(qū)水土流失、生態(tài)環(huán)境嚴重破壞。

四、結(jié)語

膨脹土是一種影響道路建設的特殊土質(zhì)，在實際工程中其破壞力是巨大的，本文通過分析膨脹土的工程特性，探究膨脹土路基的常見路基病害及成因，提出相應整治措施用以提高膨脹土路基穩(wěn)定性，以保證膨脹土路基滿足使用要求，為在膨脹土地區(qū)修筑公路及鐵路提供參考借鑒。