孫云武

摘要：針對膨脹土對路基的危害，對膨脹土的特性進(jìn)行分析并闡述一些成功處理膨脹土路基的方法，從而避免公路的早期破壞，保證行車安全。

關(guān)鍵詞：膨脹土公路路基干縮濕脹危害自由膨脹率

0引言

膨脹土是一種特殊土，也是一類典型的非飽和土，在我國20多個省、市、自治區(qū)內(nèi)均有分布，其主要分布在四川、湖北、陜西、云南、安徽、貴州、廣西、廣東、河南、河北、山西等省和自治區(qū)，成因以殘積或殘坡積為主。膨脹土是指粘粒成分主要由親水礦物組成、具有明顯的吸水膨脹和失水收縮性能的高塑性粘土。

1膨脹土對路基的危害

膨脹土有受水侵濕后膨脹，失水后收縮的特性，很容易引起公路路基的收縮和脹裂，破壞路基的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，造成公路的早期破壞，影響行車安全，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失，常見的病害有-基床翻漿冒泥、路肩鼓脹、路塹側(cè)溝壁擠出等，邊坡淺層滑坍和深層滑動的比率也較大，而且具有漸進(jìn)性和長期性的特點(diǎn)。

2膨脹土路基常用處理方法

2.1換土換土是膨脹土路基處理方法中最簡單而且有效的方法。即挖除膨脹土，換填非膨脹土或沙礫土，換土濃度根據(jù)膨脹土的強(qiáng)度和當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)確定。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，該深度稱之為臨界深度，該含水量稱之為該膨脹土在該地區(qū)的臨界含水量。由于各地的氣候不同，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影響而使土體含水量急劇變化的深度，基本上在1～2m，即強(qiáng)膨脹土為2m，中、弱膨脹土為1～1.5m，具體換土深度要根據(jù)調(diào)查后的臨界深度來確定。此方法施工簡易，但施工同吉期較長、造價高，且開挖棄置會對生態(tài)環(huán)境造成一定的破壞，適合小規(guī)模的膨脹土路基處理。

2.2膨脹土邊坡的剛性防護(hù)膨脹土挖方坡傳統(tǒng)的處置方案是采用全封閉的剛性防護(hù)，以阻止降水被非飽和土吸收，其主要方式如漿砌石滿鋪防治、混凝土六角塊滿鋪防護(hù)、土釘墻加固邊坡、抗滑樁、重力式擋墻等。此方法需要避開雨季施工，路基開挖后各道工序要緊密銜接，連續(xù)施工，時間不宜間隔太久，防止雨水浸泡。但是剛性防護(hù)沒有從解決在大氣風(fēng)化作用影響深度范圍內(nèi)膨脹土體的脹縮問題，并且耐久性較差。

2.3石灰改良膨脹土處理工藝石灰改良膨脹土施工方法是使含水量合適的膨脹土與摻入的石灰混合接觸，并產(chǎn)生物理化學(xué)反應(yīng)，以達(dá)到降低或消除膨脹土膨脹性，增強(qiáng)其水穩(wěn)性和耐久性的目的。其機(jī)理是硅酸鹽與鋁的水化物與顆粒相互間的膠結(jié)作用，膠結(jié)物逐漸脫水和新生礦物的結(jié)晶作用，降低了液限，增大了土體的抗剪強(qiáng)度。因此該方法需要使石灰顆粒與膨脹土顆粒粒徑盡可能小，增加其比表面積，并拌和均勻，能充分接觸并發(fā)生反應(yīng)。這是石灰改良膨脹土填料質(zhì)量控制的關(guān)鍵，為了獲得預(yù)期的效果，尚需對含水量、含灰率、石灰顆粒粒徑、松鋪系數(shù)、碾壓遍數(shù)這些工藝參數(shù)進(jìn)行專項(xiàng)研究。

膨脹土體經(jīng)過生石灰、熟石灰改良后，膨脹土的物理力學(xué)性質(zhì)主要在以下方面發(fā)生明顯變化：粘粒含量大幅減少，粉粒含量有所增加；膨脹土改良后塑性指數(shù)明顯降低：自由膨脹率、收縮系數(shù)都有不同程度的降低：壓縮系數(shù)減少、壓縮模量增大等。但是石灰與土的反應(yīng)速度較慢，所生成的水化物強(qiáng)度較低，耐久性較差，而且摻量在8％以上才能達(dá)到一定的效果，在施工時需要拌和均勻，施工周期輕長，造價偏高。

2.4膨脹土生態(tài)改性劑改良膨脹土技術(shù)膨脹土生態(tài)改性劑是一種復(fù)合的化工產(chǎn)品，具有電離和離子交換的作用，有較強(qiáng)的滲透性，能溶于水，在水中離解出帶正電荷的陽離子[X]n+和帶副電荷的陰離子[Y]n-，陽離子與膨脹土膠體表面的陽離子[M]n+產(chǎn)生交摻作用，將這些原本吸附在膨脹土顆粒表面、親水性極高的陽離子趕走，代之以親水性較低、粘結(jié)力較強(qiáng)的鋁離子及其水合物，破壞膨張土顆粒吸附水的化學(xué)鍵，形成自由水，自由水通過重力、蒸發(fā)壓實(shí)排除。膨脹土生態(tài)改性劑改變了膨脹土顆粒的結(jié)構(gòu)特征，提高膨脹土的抗剪強(qiáng)度，增加膨脹土的水穩(wěn)性，永久改變膨脹土的屬性，將膨脹土改性為非膨脹土。膨脹土生態(tài)改性劑自身與土粒并不結(jié)合，它與膨脹土作用時其總量不減少，而且只要膨脹土中有水分，它的功效就會延續(xù)下去，這種作用是永久的不可逆的。膨脹土生態(tài)改性劑改性膨脹土有以下特點(diǎn)：第一、改善膨脹土濕脹干縮的特性。膨脹土濕脹干縮特性是其所含的礦物與水作用的結(jié)果，膨脹土生態(tài)改性劑離子交換作用于土壤顆粒表面的吸附水靜電引力被打破，吸附水變成自由水被排出，這樣就從根本上改善了膨脹土濕脹干縮的特性，將膨脹土改性為非膨脹土，其工程特性優(yōu)于正常土。第二、改性后的土體具有人造沉積巖傾向。由于改性后的土體水分在膨脹土生態(tài)改性劑的作用下被排除，改性土在重力的作用下被壓實(shí)，在石灰和離子反應(yīng)中形成膠狀晶體的粘和作用下被固化密實(shí)的板狀結(jié)構(gòu)，而且具有良好的彈性，不會發(fā)生斷裂，具有人造沉積巖的傾向。第三、水的滲透不會引起巖土工程的破壞。經(jīng)過膨脹土生態(tài)改性劑處理的土體，由于其排水作用而使大部分氣孔也被壓縮，且氣孔里大部分空間會被再結(jié)晶物質(zhì)所填充，雖然改性后的土體水還是能滲進(jìn)去，但由于這些水不會再被吸附而很快被排出。所以，這些滲透水并不會引起巖土工程的破壞。

3結(jié)束語

膨脹土是影響道路建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問題，應(yīng)著重從影響其物理、力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上考慮，從而通過改變土的力學(xué)達(dá)到處理的目的。在以前的施工中，有的措施已經(jīng)顯示出良好的效果，應(yīng)進(jìn)一步總結(jié)和借鑒，最大限度地減少膨脹土對公路設(shè)施造成的危害。