浅谈膨胀土路基处理技术

谢睿锋

中铁二十局集团第三工程有限公司重庆??400000

摘要：在公路路基施工过程中，膨胀土地段的路基施工具有一定的难度，要想提高膨胀土路基施工质量，不但要对膨胀土的特性有足够的了解，同时还要制定具体的施工工艺，并按照施工工艺施工，以此达到提高膨胀土路基处理质量的目的。因此，加强对膨胀土路基处理技术的了解，并掌握先进的膨胀土路基处理技术，是满足路基施工需要的关键措施。作者所在的贵州安（顺）紫（云）高速四标路基的现场，K50+200-K51+380段，填土具有弱-中等膨胀性，膨胀土路基处理技术也得到了全面应用，不但提高了公路路基的整体强度，同时也有效治理了膨胀土对路基造成的危害。为此，我们立足公路建设实际，重点分析膨胀土路基处理技术，为路基建设提供有力的技术支持。

关键词：膨胀土；路基处理技术；公路建设

一、前言

在公路路基建设过程中，膨胀土是一种常见的土质类型。由于膨胀土具有胀缩性、崩解性、裂隙性、超固结性和风化特性，因此给路基施工带来较大难度，不但不利于提高路基的强度，还危害了路基的整体质量。因此，一旦在公路路基施工中遇到了膨胀土，我们就要认真分析膨胀土的工程特性和力学特性，并结合膨胀土的工程特性和力学特性制定具体的路基处理技术，保证膨胀土路基的整体质量能够得到持续提高，满足膨胀土路基施工需要，提高膨胀土路基的强度，保障公路路基的整体质量。

二、膨胀土的工程特性

目前来看，膨胀土是一种特殊的土壤，其对公路路基产生的影响不可小觑，其自身的工程特性主要表现在以下几个方面：

1、胀缩性。膨胀土吸水后体积膨胀，使其上面的建筑物或路面隆起。

胀缩性很容易导致公路路基在受热或者遇冷时发生严重变形，给路基质量带来严重的安全隐患。因此，膨胀土的胀缩性特点必须得到重视。

2、崩解性。膨胀土浸水后体积膨胀，在无侧限压力的条件下则发生吸水湿化。

膨胀土在遇水以后，容易发生湿化现象，不但造成膨胀土整体体积减小，还会使膨胀土随水流失。所以，崩解性对路基的危害极大。

3、裂隙性。膨胀土中的裂隙，主要叫分为垂直裂隙、水平裂隙与斜交裂隙三种类型。

裂隙性主要是指膨胀土在凝固之后发生各种各样的裂缝，造成路基下土壤密实程度不够，降低了路基的整体强度。

4、超固结性。膨胀土大多具有超固结性，天然空隙比较小，干密度较大，初始结构强度较高。

膨胀土对水较敏感，不容易发生凝固，在凝固前内部空隙较小，密度反而增大，不利于路基施工中将其固化并提高其整体强度。

5、风化特性。膨胀土受气候因索影响，极易产生风化破坏作用。

由于膨胀土具有风化特性，导致裸露在路基外的土壤会随风带走，长时间容易导致路基缺口，危害路基的整体强度，缩短路基的使用寿命。

三、膨胀土的力学特性分析

除了工程特性较为特殊之外，膨胀土的力学特性也属于特殊类型，其力学特性具体表现在以下几个方面：

1、微观结构特殊

土的微观结构的研究主要是运用X线折射法、差热分析法、染料吸附法、化学分析法、电子显微镜法等方法来研究土的微观结构。

从膨胀土的微观结构来看，膨胀土的微观结构与其他土壤不同，在土壤内部含有大量的孔洞，整体土壤呈现蓬松性，不适合做公路路基土壤使用。如果无法完全用其他土壤替代，则需采取必要的防治措施进行特殊处理。

2、具有一定的渗透性

土的渗透性的研究主要是运用达西定律以及Brooks和Corey的经验公式来确定孔隙水和气的渗透系数。

相对于其他土壤而言，膨胀土具有较强的渗透性，水经过膨胀土会被膨胀土吸收掉大部分，渗透出去的水量很少。因此，膨胀土的渗透性与其他土壤存在一定的差异，在路基建设过程中，我们应了解其渗透性，做好防水工作。

3、总体强度较低

膨胀土的强度是指膨胀土的抗剪强度，现今的研究分为饱和土抗剪强度和非饱和土的抗剪强度。

膨胀土由于整体膨胀性能较强，导致了其膨胀系数较高。而膨胀系数升高的同时，膨胀土的整体强度则表现为较低的水平。因此，膨胀土在路基建设中总体强度低的问题比较突出，会对路基建设质量产生一定程度的影响。

四、膨胀土典型病害类型

1、裂缝

裂缝是道路路面较为普遍的病害，而膨胀土路基常因土体失水收缩而形成反射裂缝，缝宽一般约为l?cm~3?cm左右。由于路幅内土基含水量的不均匀变化，引起土体的不均匀胀缩，易产生幅度很大的横向波浪形变形。

2、纵裂

路基填土达不到规范要求的密实度，同时路肩暴露于空气中，对大气物理作用特别敏感，干湿交替变化，路肩顺路线方向产生纵向开裂而破坏路基。

3、翻浆冒泥

路基顶部受外营力(气候、温度等)作用，多次膨胀变弱，再经水浸泡溶胀，强度骤减，受力后形成水囊，使道床下沉挤入土中泥浆上翻冒出引起轨道变形。雨季路面渗水，土基受水浸并软化，在行车荷载作用下，形成泥浆，挤入粒料基层，并沿路面裂缝、伸缩缝溅浆冒泥。

4、剥落、冲蚀、泥流

主要在公路路堑边坡地段边坡化，使土块破碎成细粒状、鳞片状剥落，在降雨或风地表径流作用下冲蚀坡面，特别在雨季，坡面风化松散土与坡脚剥落堆积物易形成泥流，常造成边沟与涵洞堵塞，严重时可冲毁路基、淹没路面。

5、坍肩

机械碾压时，路堤外缘压不着，路肩部分土体压实不够，当有雨水渗入时，可使路基产生滑坍，使路肩错落而向路中心发展。

6、溜坍

主要是边坡压实不够，表层风化、吸水过饱和，在重力与透压力作用下，沿坡面向下产生塑流状塌移而破坏路堤。

7、搓板

搓板是黑色柔性路面最常见的病害之一，除了因沥青面层材料及行驶车辆推挤作用等因素影响外，对于膨胀土地区道路，由于路幅内路基含水率不均匀变化而引起的不均匀收缩，使路面产生幅度很大的横向波浪变形，造成车辆行驶时发生剧烈颠簸震动，同时又进一步加剧路面搓板的形成。

8、路基下沉

雨水或地面径流沿裂缝下渗，使膨胀上路基受水浸膨胀软化后，发生崩解或强度衰减，在车载作用下基床翻浆冒泥，路基下沉，并促使混凝上路面板块错台、断裂。在上部路面、路基自重与汽车荷载的作用下，路堤易产生不均匀下沉，如伴随有软化挤出则可产生很大的沉陷量，不均匀下沉导致路面的平整度下降，严重时可使路面变形破坏，甚至屡修屡坏。

五、膨胀土路基处理技术分析

为了提高路基建设质量，在膨胀土路段的路基建设中，应采取必要的防治措施，具体应从以下几个方面入手：

1、换填基床

换土法是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。即挖除膨胀土，换填非膨胀土或砂砾土。

考虑到膨胀土对路基建设质量的危害，最直接的办法是在路基施工过程中，对路基下部的土壤进行更换。主要是将路基下面的膨胀土挖掘出来，换成其他强度较高的土壤，充分满足路基施工质量需要，保证路基的整体强度满足实际要求。

将摊铺机平整的土用核子密度仪或灌砂法、环刀法测土的干密度ρ土及含水量；用钢钎和卷尺测量土的松铺厚度h土；按下式计算掺石灰摊铺所需的厚度H灰。

2、路基两侧增设隔水墙

相对膨胀上路基和边坡而言，路基面层封闭性较好，雨水不易渗透浸入路基而产生膨胀，雨水多沿路基两侧路肩或边坡浸入路基。

由于膨胀土遇水容易流失，并且容易风化，因此在膨胀土做路基底部土壤时，应在路基两端增设隔水墙，保证膨胀土不受雨水和风沙的侵蚀，提高膨胀土的封闭性，保证膨胀土能够在路基中完好的封闭，避免膨胀土的性质发生改变。

3、改良土质

改性处理膨胀土，掺石灰、水泥、粉煤灰、氯化钙和磷酸等。路基填料选择用弱膨胀土填筑路基时，可采用掺石灰方法处理，使土基稳固。

考虑到膨胀土自身特性无法得到根本性改变，在路基施工中，我们可以采取在膨胀土中增加其他物质的方式，有效提高膨胀土的强度，保证膨胀土能够满足路基建设需要。因此，改良土质是满足路基施工需要的重要措施。

4、土钉锚杆护坡

土钉锚杆护坡是一种以土钉作为主要受力构件的边坡围护结构技术，它广泛应用于基坑围护工程中。土钉锚杆和坡面筋网架相结合，能对坡面起”框箍”作用，一方面抵制土体膨胀力，抑制湿胀变形，使坡面土的含水率、干重度保持在一定范围内；另一方面起到补偿作用，即使反复干缩湿胀使土体抗剪强度有所降低，但通过土钉锚杆使土坡面筋架对坡面施加预应力，边坡上体仍保持稳定。这种护坡技术施工难度较大、造价较高，对于膨胀潜势较强的高大路基边坡可在局部采用此法。

六、结论

通过本文的分析可知，在路基施工中，膨胀土由于自身性质特殊，其工程特性和力学特性都无法满足路基施工需要。为了保证路基施工质量，满足路基施工要求，我们应在认真分析膨胀土工程特性和力学特性的基础上，从换填基床、路基两侧增设隔水墙和改良土质?等方面入手，全面提高膨胀土路基处理效果，达到路基施工的要求。

参考文献：

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