摘要:本文介紹了膨脹土路基的判別及分類以及對膨脹土路基的處理方法進行了研究，提出了針對膨脹土的性質(zhì)提出較為合理的處理方法，通過試驗證明該處理方法的可行性。

關(guān)鍵詞:膨脹土 路基 處理方法 可行性

0 引言

膨脹土一直是困擾巖土工程界的重大工程問題。膨脹土遇水膨脹、失水收縮的變形特性及其邊坡浸水強度衰減特性在膨脹土地區(qū)的工業(yè)民用建筑、水利、鐵道、公路等工程建設(shè)和工程運營中起到極大的破壞作用。近年來，我國巖土工程界在膨脹土微觀結(jié)構(gòu)特征及其工程性質(zhì)的研究中取得了豐碩的成果。但是由于膨脹土存在著干縮濕漲、崩解性、多裂隙性、易風(fēng)化性等特征，在自然條件下對建設(shè)在其上的路基和構(gòu)筑物產(chǎn)生較大的危害。如不進行有效處治，還會對路面的質(zhì)量和邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生長期的影響。我國現(xiàn)行公路工程的技術(shù)規(guī)范規(guī)定，膨脹土不能直接用于路基填筑，若廢棄必將導(dǎo)致大量借土及棄土用地的大幅增加，帶來工程造價增加及環(huán)保方面等許多問題。為了在公路路堤填筑中合理地利用這些不同脹縮等級的膨脹土，并為膨脹土的應(yīng)用和加固提供技術(shù)支持，并為高速公路膨脹土的工程性質(zhì)進行分析和研究。

1 膨脹土的判別與分類方法

準確判別膨脹上及評價膨脹勢大小是膨脹土地基處理首要解決的問題:若將膨脹土漏判或?qū)娕蛎浲僚袨槿跖蛎浲?，會給工程埋下隱患;若將普通土誤判為膨脹土或?qū)⑷跖蛎浲僚袨閺娕蛎浲粒瑫斐山?jīng)濟的巨大浪費。已有的工程教訓(xùn)證明，許多膨脹土的工程危害是由工程人員對膨脹土誤判造成。目前，國內(nèi)外關(guān)于膨脹土判別分級的指標有幾十種之多，我國不同行業(yè)之間的判定方法與標準亦不相同。國內(nèi)工程設(shè)計常用的判別標準主要有以下三類。

1.1 原國家建委標準《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》(GBJ112-87)

該規(guī)范以自由膨脹率為判據(jù)，特殊情況下可以根據(jù)蒙脫石含量來確定，自由膨脹率大于40%，或蒙脫石含量大于7%時，可判定為膨脹土。

1.2 鐵道部行業(yè)標準《鐵路工程地質(zhì)膨脹土勘測規(guī)則》( TB10042-995 )

規(guī)則中，膨脹土的判別分為初判和詳判。初判適用于踏勘與初測階段，詳判適用于定測與施工圖設(shè)計階段。初判依據(jù)為土的現(xiàn)場宏觀地質(zhì)特征、自由膨脹率、液限。土的現(xiàn)場宏觀地質(zhì)特征符合膨脹土特征，且自由膨脹率大于40%，液限大于40%時，判定為膨脹土。

1.3 交通部標準《公路路基設(shè)計規(guī)范》(JTG D30-2004)

規(guī)范在其附件條文說明“7.8.1”節(jié)中，要求“自由膨脹率大于40%和液限大于40%的粘土質(zhì)，可初判為膨脹土，但這并不是惟一的，最終決定因素是脹縮總率及膨脹的循環(huán)變形特征，以及與其他指標相結(jié)合的綜合判別方法”。

2 公路膨脹土地基病害類型及處理方法

2.1 膨脹土路基病害類型 膨脹土的特殊工程性質(zhì)可歸納為通常所講的“四個特性”，即反復(fù)脹縮性、多裂隙性、超固結(jié)性、強度衰減性膨脹土的“四個特性”在本質(zhì)上講是其內(nèi)部吸力變化的外部表現(xiàn)。吸力變化由內(nèi)因與外因兩方面原因引起:內(nèi)因是膨脹土戮粒中含有一定數(shù)量的強烈親水性蒙脫石、伊利石或兩者的混層礦物;外因是土體的環(huán)境含水量隨季節(jié)發(fā)生干濕循環(huán)改變。膨脹土的工程特性決定了膨脹土地基病害主要發(fā)生于輕型工程中，并具有淺層性特點。公路膨脹土地基病害可歸納為四種類型:膨脹土塹坡破壞、路面變形與破壞、膨脹土軟基病害、結(jié)構(gòu)物破壞。

2.2 膨脹土路基處理方法 針對膨脹土的工程特性與膨脹土地基的病害特點，并考慮工程的經(jīng)濟性，可以從換填、改性、隔水封閉、滲溝排水四個角度，歸納總結(jié)膨脹土地基處理措施與技術(shù)方法。

2.2.1 換填與膨脹土摻灰改性法 換填與淺層膨脹土摻灰改性法適用于淺層平面地基(路基基底)條件，一般處理深度不大于3m。與其他方法相比，一般換填法的造價最低。但換填方量過大時，廢土可能占用大量土地，并引發(fā)生態(tài)環(huán)境問題;某些地區(qū)可能還存在借土困難或借土成本過大的問題。這時，可考慮膨脹土改性法或石灰樁加固法。

2.2.2 有機大分子溶液改良法 改良技術(shù)既適用于斜面地基(塹坡)，又適用于平面地基(路基基底)，一般多用丁膨脹土塹坡的淺層穩(wěn)定性處理。目前，國內(nèi)比較成熟的有機大分子溶液改良技術(shù)有DAH改良液等。

2.2.3 石灰樁或灰土樁加固法 石灰樁或灰土樁加固法對于斜面地基(塹坡)和平面地基(路基基底)均適用。對于厚度較大的膨脹土軟基處理時，石灰樁或灰土樁加固法具有獨特的優(yōu)勢，一般用于厚度大于2m的膨脹土軟基。

2.2.4 隔水封閉與滲溝排水法 隔水封閉是采用土工防水布、石灰與載土混合料等材料對地基或坡面進行隔水封閉，阻止氣候干濕循環(huán)對膨脹土含水量的影響，達到穩(wěn)定路基或邊坡的目的。由于隔水封閉法的施工質(zhì)量控制標準要求較高，建議設(shè)計時慎用。

采用隔水封閉措施，必須同時使用排水滲溝或其他排水措施，兩者缺一不可。排水滲溝也可作為換填與摻灰改性、有機大分子溶液改良、石灰樁加固措施的輔助手段使用。該方法包括常用的路基基底使用的平面狀滲溝與塹坡防護使用的支撐滲溝兩種類型。平面滲溝作用在于排掉匯流到路基的地下水;而支撐滲溝不僅可以排水，并且具有阻止膨脹土邊坡變形破壞的功能。

3 工程實例

3.1 工程概況 廣西賓陽一南寧高速公路K20+586~K20+634路段的左邊坡為紅棕色夾黑色弱膨脹土-膨脹土的天然含水量大，膨脹量大，液限高，且土層較厚。K32+620~K32+680路段左邊坡為深挖邊坡。邊坡的上部為紫紅色第四系硬塑狀殘積粘土，孰土層中含較多鐵錳質(zhì)結(jié)核;下部為石牙狀出露的風(fēng)化石灰?guī)r;粘土層與石灰?guī)r過渡部位為紅棕色強膨脹土。該膨脹土天然含水量、液限、塑性指數(shù)高，膨脹量大，且有明顯干縮開裂現(xiàn)象。

在廣西賓陽一南寧高速公路，采用DAH溶液滲透改良+無砂大孔混凝上滲溝系統(tǒng)十植草的邊坡穩(wěn)定坡技術(shù)，對全線50多處膨脹土路塹邊坡進行了穩(wěn)定處理。邊坡穩(wěn)定上程于2006年11月份完工后，歷時四年，邊坡穩(wěn)定情況良好。此外，邊坡上植被生長良好，取得了綠化邊坡、恢復(fù)生態(tài)、美化環(huán)境的效果。

DAH溶液滲透改良+無砂大孔混凝土滲溝系統(tǒng)+植草的穩(wěn)定技術(shù)方案以其經(jīng)濟、有效、易施工、綠色環(huán)保等優(yōu)點，已經(jīng)開始在南寧~壇洛、興業(yè)~六景高速公路推廣使用。該路段膨脹土塹坡采用DAH溶液滲透改良十支撐滲溝十植草的綜合穩(wěn)定措施。綜合設(shè)計包括DAH溶液滲透改良效果試驗、支撐滲溝與坡而排水系統(tǒng)設(shè)計、植草三部分內(nèi)容。

3.2 支撐滲溝與表面排水系統(tǒng)設(shè)計 支撐滲溝的主要功能是排出滲入邊坡內(nèi)部的水分，同時對邊坡淺層具有加固作用。支撐滲溝系統(tǒng)由無砂大孔混凝土骨架構(gòu)成。骨架包括主骨架與支骨架:表面排水系統(tǒng)的主要功能是減少膨脹土坡內(nèi)受到雨水的沖刷與侵蝕。排水系統(tǒng)以無砂大孔混凝土骨架為基礎(chǔ)，紅磚砌成排水溝與攔水塊而構(gòu)成。

3.3 植草 由于坡面噴灑過DAH改良溶液后，在初期呈堿性(PH>12)而不能種草，因此只能在一個月以后進行門種植之前應(yīng)測試土壤的pH值，當(dāng)pH值為7~8左右時才適宜植草。植草種類選用蒸發(fā)率較小，適于本地氣候環(huán)境成活率高品種的植物。植草方式可選擇鋪草皮或種草。

4 結(jié)論

目前，廣西賓陽一南寧高速公路采用以上處理措施均取得了一定的成效，經(jīng)過實踐證實是可行的。

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