【摘要】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，治理膨脹土災(zāi)害的新方法逐漸完善，膨脹土地基處理一般采用換土、砂石墊層、土性改良等方法；膨脹土邊坡治理一般采用支擋結(jié)構(gòu)、土工合成材料、沉箱結(jié)構(gòu)等方法。如土性改良、土工織物等。根據(jù)工程的特性、土的脹縮性能、環(huán)境情況及施工條件等因素進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定治理方法。

【關(guān)鍵詞】公路工程；膨脹土；路基病害；施工控制

近年來，隨著高速公路建設(shè)的不斷發(fā)展，膨脹土的工程地質(zhì)問題越發(fā)凸顯。在膨脹土地區(qū)公路路基和邊坡若處理不當(dāng)，常出現(xiàn)大量坍方、滑坡；公路路面常大段出現(xiàn)幅度較大的隨季節(jié)變化的波浪變形，對公路的建設(shè)及運(yùn)營危害極大。因此，積極研究高速公路膨脹土工程的路基病害及防治技術(shù)，意義深遠(yuǎn)。

1.膨脹土的主要特性

（1）土的粘土礦物成分富含有親水性礦物成分，如蒙脫石、伊利石和高嶺石等；（2）有較強(qiáng)的脹縮性；（3）有裂隙性結(jié)構(gòu)；（4）有顯著衰減性；（5）多含有鈣質(zhì)或鐵質(zhì)結(jié)核；（6）一般呈棕、紅、黃、褐及灰白色；（7）自然坡度平緩，無直立陡坡；（8）對公路路基及工程建筑有較強(qiáng)的潛在破環(huán)作用。

2.膨脹土公路工程的路基病害

在高速公路工程中，因膨脹土的表層風(fēng)化效應(yīng)、濕脹干縮效應(yīng)以及施工時(shí)壓實(shí)或防護(hù)不夠等原因，常造成諸多的公路路基病害，主要如下：

2.1路堤和路塹邊坡失穩(wěn)

在膨脹土路堤中，若壓實(shí)不夠，膨脹土遭風(fēng)化或受水浸濕后，抗剪強(qiáng)度顯著降低，易導(dǎo)致路肩溜塌或路堤溜滑的現(xiàn)象。對膨脹土路塹，旱季時(shí)，邊坡表面易遭風(fēng)化而發(fā)生剝落現(xiàn)象。雨季時(shí)，一些未加防護(hù)或防護(hù)不力的路塹邊坡，其表土在水流沖蝕下會(huì)形成坡面溝狀沖蝕現(xiàn)象，表層遭受強(qiáng)風(fēng)化和受水浸濕后易發(fā)生沿坡面向下的呈流塑狀態(tài)的局部溜塌、溜滑和較大規(guī)模的滑坡現(xiàn)象。另外，坡面松散土體與坡腳剝蝕堆積物，經(jīng)水流裹帶搬運(yùn)形成泥流，易堵塞邊溝或涵洞，甚至可沖毀路基、掩埋路面。膨脹土路堤和路塹邊坡的破壞具有長期潛伏性，多在公路運(yùn)營3-5年后發(fā)生滑坡不斷。有些堅(jiān)硬狀態(tài)的膨脹土路塹邊坡，其破壞的潛伏期甚至更長。

2.2路面和土基波浪式沉陷變形

在施工及運(yùn)營期間，膨脹土路基在受到風(fēng)化和雨水浸濕后，因濕脹干縮效應(yīng)的作用，土體崩解。加之路幅內(nèi)土基的含水量的不均勻變化，導(dǎo)致土基不均勻沉陷，路面出現(xiàn)波浪式變形。對路堤而言，該波浪式沉陷較明顯，且路堤越高，沉陷越大，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致路面變形破壞。路面的波浪式變形直接制約車輛的行駛速度，影響行運(yùn)舒適性，并給交通事故埋下隱患。

2.3路基翻漿冒泥

未經(jīng)換填或封閉處理的膨脹土路基，在旱季和雨季干濕循環(huán)效應(yīng)的作用下，加之車輛行駛荷載的作用，造成表面松弛。當(dāng)路面滲水、路基土被雨水浸泡后，土體崩解，強(qiáng)度降低，基床表層土發(fā)生泥化。

2.4路基道渣囊

路基土泥化后，路面基層的碎石等道渣易陷入或被擠入泥化的基床土中而形成囊狀結(jié)構(gòu)。道渣囊現(xiàn)象一方面會(huì)導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)破壞，同時(shí)道渣囊又成為路基中滲水通道和儲(chǔ)水載體，進(jìn)一步使深層土體濕水泥化．從而加劇道渣囊的發(fā)展，造成惡性循環(huán)。

3.膨脹土路基主要治理技術(shù)

3.1換土法

換土法是最簡單有效的方法，即將轉(zhuǎn)換的土層挖除，再回填壓密特性較好的土進(jìn)行壓實(shí)或夯實(shí)，形成良好的持力層，從而改變地基的承載力特性，提高抗變形和穩(wěn)定能力。因各地氣候各異，膨脹土的臨界深度和臨界含水量也不同，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1m-2m．即強(qiáng)膨脹土為2m，中、弱膨脹土為lm～1.5m，具體換土深度要根據(jù)調(diào)查后的臨界深度來確定。

3.2溫度控制

包括預(yù)濕膨脹土和保持含水量穩(wěn)定兩個(gè)方面，即用工合成材料、漿砌片石等材料把膨脹土隔離，并配有良好的排水系統(tǒng)，使其含水量保持在一定的范圍之內(nèi)。

3.3改性處理

即利用石灰、水泥或其他固化材料通過與膨脹土的物理化學(xué)作用進(jìn)行膨脹土的改性處理，以達(dá)到降低膨脹土膨脹潛勢、增強(qiáng)強(qiáng)度和水穩(wěn)性的目的。其中，石灰的固化作用是因鹽基交換、次生碳酸鈣膠結(jié)性、粘土顆粒與石灰相互作用形成新的含水硅酸鈣、鋁酸鈣等新礦物而顯現(xiàn)出來：水泥的固化作用是因鈣酸鹽與鋁的水化物和顆粒間的膠結(jié)作用，膠結(jié)物逐漸脫水和新生礦物的結(jié)晶作用，從而降低膨脹土的液限，增大膨脹土的塑限和抗剪強(qiáng)度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的優(yōu)點(diǎn)消除土的脹縮性外，還有吸水增強(qiáng)作用，改善土的壓實(shí)性并生成微型加筋結(jié)構(gòu)，提高土的強(qiáng)度。

3.4土工織物

即在對路基做整體穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)上，一方面，通過土中鋪設(shè)網(wǎng)格吸收部分土體因干燥失水收縮產(chǎn)生的應(yīng)力，抑制邊坡土體開裂的寬度和深度：另一方面，土中加網(wǎng)格可抑制因水分進(jìn)入坡面引起膨脹土膨脹、松散，提高路基表面土體的整體性和抗剪強(qiáng)度，保證邊坡表面土體雨季飽水后，不致于因強(qiáng)度降低過多、自重過大而失穩(wěn)。

3.5支擋結(jié)構(gòu)

主要有網(wǎng)格式加筋土擋土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定膨脹土邊坡、用土釘墻處理膨脹土路塹邊坡以及十字形錨桿骨架護(hù)坡和粱形錨桿骨架護(hù)坡。支擋結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于兩方面，對于開挖的強(qiáng)膨脹土或中等膨脹土邊坡采取預(yù)防支擋措施，以便防止滑坡的發(fā)生；對于已發(fā)生滑動(dòng)的邊坡進(jìn)行治理支擋措施，使工程運(yùn)行正常。

4.膨脹土路基施工控制要點(diǎn)

4.1施工安排要點(diǎn)

對于膨脹土路基，以保證地基和填筑的土方工程不被水浸泡，應(yīng)避免在雨季施工，并加強(qiáng)現(xiàn)場排水。膨脹土路基開挖后，各工序務(wù)必緊密銜接．連續(xù)作業(yè)，分段完成，路基填筑后，其邊坡防護(hù)等不能間隔時(shí)間過久以免邊坡長期暴露，或越冬再做路面，做好膨脹土路基的防水、保濕、防風(fēng)化工作。膨脹土路堤施工前，應(yīng)就地按規(guī)定做試驗(yàn)路段。

4.2路堤基底處理要點(diǎn)

挖除路堤范圍內(nèi)的灌木、樹根，填平夯實(shí)坑穴，排除積水，挖除淤泥，切斷或降低地下水。清理徹底后，壓實(shí)基底。對填高不足1m的高速公路路堤，須挖去地表80-l00cm的膨脹土，換填非膨脹土或改性處理的膨脹土，并按規(guī)定壓實(shí)。原基底為過濕土?xí)r，應(yīng)挖去濕軟土層，換填礫石土、砂礫土、石渣或?qū)⑼练_，摻入石灰或固化材料處理。地面橫坡為1：5～1：2.5時(shí)，將原地面挖成寬度不小于1m的臺(tái)階，當(dāng)?shù)孛鏅M坡陡于1：2.5時(shí)，為防止路堤沿基底滑動(dòng)，可先將基底分段挖成不陡于1：2.5的緩坡，再在緩坡上挖寬1-2m的臺(tái)階。高速公路陡坡地段的半填半挖路基，須在山坡上從填方坡腳起向上挖成向內(nèi)傾斜的臺(tái)階，臺(tái)階寬度不小于1m，其中挖方一側(cè)，在行車范圍之內(nèi)的寬度不足一個(gè)行車道寬度時(shí)，則應(yīng)挖夠一個(gè)行車道寬度，其上路床深度之內(nèi)的原地面土應(yīng)予挖除、換填，并按路床填方的要求施工。

4.3路堤填筑與壓實(shí)要點(diǎn)

對路堤、零填、路堤基底進(jìn)行壓實(shí)，壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)按《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》處理。應(yīng)修正經(jīng)改性處理后的膨脹土測定的最佳含水率及最大干密度的標(biāo)準(zhǔn)值，即實(shí)施填筑的含水量大于最佳含水量的標(biāo)準(zhǔn)1%－2%，實(shí)施填筑最大干密度低于最大干密度的標(biāo)準(zhǔn)值驗(yàn)合格后方可填筑上一層。路堤與路塹分界處土內(nèi)的含水量不一定相同，原有的密實(shí)程度也不同，壓實(shí)時(shí)務(wù)必均勻、緊密，避免發(fā)生不均勻沉陷。

4.4路堤排水與邊坡防護(hù)要點(diǎn)

路堤排水能使地面徑流形成良好的排水網(wǎng)系，防止地面徑流沖蝕路基，消除膨脹土濕脹干縮的有害影響，促進(jìn)膨脹土地區(qū)路基路面的穩(wěn)定。施工中對所有的排水工程都要采取漿砌加固。膨脹土路堤邊坡的防護(hù)，經(jīng)改性處理或用非膨脹土外包封閉的可按一般路基防護(hù)處理，路堤的邊坡防護(hù)通常采用植被防護(hù)和砌石防護(hù)。

5.結(jié)束語

膨脹土是影響公路建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其不良影響是巨大的。膨脹土地區(qū)的路基處理是一個(gè)很復(fù)雜的問題，需要考慮多種因素。另外，由于各個(gè)地區(qū)的氣候特點(diǎn)和膨脹土的地質(zhì)成因相差較大，造成膨脹土具有顯著的區(qū)域性特征，膨脹土用作路堤填料所表現(xiàn)的工程特性差異較大，因此需根據(jù)工程的具體地域特點(diǎn)采取合適的處理方法。 [科]