浅析膨胀土路基施工

所属栏目：公路工程类论文
发布时间：2012-12-31 09:50:29  更新时间：2012-12-31 09:31:27

摘要：膨胀土土是指粘粒成份主要由强条水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土，在我省分布较为广泛。本文详加介绍。

关键词：膨胀土 路基 性质

一：膨胀土的物理性质及力学性质

膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊力土和高岭土为主。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊力土和高岭土则发生有限的膨胀，引起膨胀土发生变化的条件，分析概述如下：

1 含 水 量

膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。如果其含水量保持不变，则不会有体积变化。在工程施工中，建造在含水量保持不变的粘土上的构造物，不会遭受由膨胀而引起的破坏。当粘土的含水量发生变化，立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。含水量的轻微变化，仅1%-2%的量值，就足以引起有害的膨胀。

一般来讲，很干的粘土表示有危险。这类粘土能吸收很多的水，其结果是对结构物发生破坏性膨胀。反之，比较潮湿的粘土，由于大部分膨胀已经完成，进一步膨胀将不会很大。但应注意的是，潮湿的粘土，在水位下降或其它的条件变化时，可能变干，显示的收缩性也不可低估。

2 干 容 重

粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的，干容重是膨胀土的另一重要指标。γ=18.0KN/m³的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。人们对这种土的评语是“硬的象石头”。这表明着粘土将不可避免地出现膨胀问题。

3 力学性质

在工程地质中，这种粘土的膨胀现象很普遍，我们通过土工实验，得出粘土的力学指标，以供土质力学上的计算。通常对膨胀土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀压力的研究后得出的。

Ⅰ. 膨胀潜势

膨胀潜势：简单的讲，就是在室内按AASHO标准压密实验，把试样在最佳含水量时压密到最大容重后，使有侧限的试样在一定的附加荷载下，浸水后测定的膨胀百分率。膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。膨胀量的大小主要取决于环境条件，如润湿程度.润湿的持续时间和水分的转移方式等。因此，在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件，是解决膨胀土工程问题的一个出发点。

Ⅱ. 膨胀力

膨胀力，也就是膨胀压力。通俗的讲，就是试样膨胀到最大限度以后，再加荷载直到回复到其初始体积为止所需的压力。对某种给定的粘土来说，其膨胀压力是常数，它仅随干容重而变化。因此，膨胀力可以方便的用作衡量粘土的膨胀特性的一种尺度。对于未扰动的粘土来讲，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重时土的膨胀压力可以直接用来论述膨胀特性。

4 土工实验

为了全面的了解膨胀土的物理及力学特性，指导公路路基的施工设计，特对膨胀土并进行了一系列土工实验。从实验的数据中可以发现含水量.干容重等外部及内部因素对膨胀土所产生的力学变化。膨胀土的变化除了土的膨胀与收缩特性这两个内在的因素外，压力与含水量的变化则是两个非常重要的外在因素。准确地了解膨胀土的特性及变化的条件，就有可能估计到建造在这个地基上的路基及构造物将会产生怎样的变形，从而采取相应的地基处理措施。

二：膨胀土路基病害原因分析

1 由于膨胀土所特有的特性，膨胀土中含有丰富的亲水性粘土矿物质，吸水后膨胀软化，矢水后急剧收缩硬裂，其判别条件为：

液 限 ≥50%

自由膨胀率 ≥40%

膨胀总率 ≥0.7%

其主要特性有 a. 粘土矿物质中含有亲水矿物质，如伊利石、蒙脱石等

b.具有显著的强度衰减性

c.具有较强的胀缩性和多裂性

d.多含有钙质或铁猛质结核，因此一般呈棕、红、黄、褐或灰白色

e.自然坡度比较平缓，没有直立陡面

2 在施工过程中也使用了膨胀土，但没有采取措施。

三：膨胀土路基处理与预防措施

1 根据膨胀土的特性，当路基施工所处路段呈现棕、红、黄、褐或灰白时，要进行检验分析，看路基是不是在膨胀土地段，如果是要及时制定相应的处理措施,做好预防和准备工作.

2 如果必须使用膨胀土作填料时，为增加其稳定性，应对膨胀土进行粉碎，采用石灰处治，生石灰必须保证三级以上的石灰标准，在使用前7～10天充分消解，消解后的石灰保持一定的湿度，保证干不飞扬，湿不结团，用量根据公式W石灰重=(V石灰土-W石灰重量÷2)×R土×I%计算，R土为土的干密度，I%为石灰含量。石灰按土方施工的方法划出方格堆放后，人工将石灰均匀摊开，并根据石灰的含水量和松密度校对石灰用量是否合适，确保拌和的均匀性。石灰剂量范围10%-12%，要求掺灰处理后的膨胀土，其胀缩总率接近零为佳，并加强压实。

3 对与路床范围内80cm以内尽量换填非膨胀土，并按规定进行压实。如果换填有困难时，应进行掺加外加剂进行对膨胀土改善进行处理，路堤两边边坡部分及路堤顶面要用非膨胀土作封层，必要时须铺筑一层土工布或浆砌片石封闭、加深边沟、设置盲沟、渗沟等措施进行处理。

4 对于路堑路基,边坡不要一次挖到设计线，沿边坡预留厚度30-50cm一层，待路堑挖完后，再削去预留部分，对于上边坡要进行防护处理，并应随路堑的形成，及时进行防护。

5 路堤与路堑分界处，即填挖交界处，两者土内的含水量不一定相同，原有的密实度也不禁相同，压实时应使其压实的均匀、紧密，避免发生不均匀沉陷。因此，填挖交界处2米范围内的挖方地基表面上的土应挖成台阶，翻松，并检查其含水量是否与填土含水量相近，同时采用适宜的压实机具，将其压实到规定的压实度。

6 施工时应避开雨季作业，加强现场排水。路基开挖后各道工序要紧密衔接，连续施工，时间不宜间隔太久。路堤、路堑边坡按设计修整后，应立即浆砌护墙.护坡，防止雨水直接侵蚀。

7 膨胀土地区路床的强度及压实标准应严格遵守国家有关规定及《公路路基施工技术规范》的要求。

四、结束语

总之，膨胀土是影响道路及其它构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理.力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理的目的;最终达到各项技术指标和质量要求。