试论膨胀土路堤的处治方法研究
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摘要：为保证道路长时间路基的稳定和路面的安全.舒适行车的目的，解决因膨胀土造成的工程问题。本文针对公路工程膨胀土路基的施工与处理等问题进行了分析与探讨。本文介绍了膨胀土路基的判别及分类以及对膨胀土路基的处理方法进行了研究,提出了针对膨胀土的性质提出较为合理的处理方法,通过试验证明该处理方法的可行性。
关键词:膨胀土；路基；处理方法
Abstract: to ensure the stability of roadbed road long time and road safety. Comfortable driving purpose, solution because of expansive soil caused by engineering problems. This article in view of the highway engineering inflation roadbed construction and processing and analyzed. This paper introduces the expansive soil subgrade of discrimination and classification of expansive soil subgrade and the processing method of the research, the paper put forward the expansive soil properties relatively reasonable processing methods, through the test that this deal with the feasibility of the method.
Keywords: expansive soil; Subgrade; Processing method
中图分类号：U213.1文献标识码：A 文章编号：
一、引言
近年来,我国岩土工程界在膨胀土微观结构特征及其工程性质的研究中取得了丰硕的成果。但是由于膨胀土存在着干缩湿涨、崩解性、多裂隙性、易风化性等特征,在自然条件下对建设在其上的路基和构筑物产生较大的危害。为了在公路路堤填筑中合理地利用这些不同胀缩等级的膨胀土,并为膨胀土的应用和加固提供技术支持,并为高速公路膨胀土的工程性质进行研究。
二、膨胀土物理性质及力学性质分析
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：
（一）、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。在安康地区，膨胀土对人们的危害较大，建造在膨胀土上的地板，在雨季来临时，土中含水量增加引起的地板翘起开裂屡见不鲜。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。
（二）、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。在安康地区，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。
（三）、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。
1、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。
2、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。
三、公路膨胀土地基处理方法
（一）、膨胀土路基病害类型
膨胀土的特殊工程性质可归纳为通常所讲的“四个特性”,即反复胀缩性、多裂隙性、超固结性、强度衰减性膨胀土的“四个特性”在本质上讲是其内部吸力变化的外部表现。吸力变化由内因与外因两方面原因引起:内因是膨胀土戮粒中含有一定数量的强烈亲水性蒙脱石、伊利石或两者的混层矿物;外因是土体的环境含水量随季节发生干湿循环改变。膨胀土的工程特性决定了膨胀土地基病害主要发生于轻型工程中,并具有浅层性特点。公路膨胀土地基病害可归纳为四种类型:膨胀土堑坡破坏、路面变形与破坏、膨胀土软基病害、结构物破坏。
（二）、膨胀土路基处理方法
针对膨胀土的工程特性与膨胀土地基的病害特点,并考虑工程的经济性,可以从换填、改性、隔水封闭、渗沟排水四个角度,归纳总结膨胀土地基处理措施与技术方法。
1、换填与膨胀土掺灰改性法
换填与浅层膨胀土掺灰改性法适用于浅层平面地基(路基基底)条件,一般处理深度不大于3m。与其他方法相比,一般换填法的造价最低。但换填方量过大时,废土可能占用大量土地,并引发生态环境问题;某些地区可能还存在借土困难或借土成本过大的问题。这时,可考虑膨胀性法或石灰桩加固法。
2 、有机大分子溶液改良法
改良技术既适用于斜面地基(堑坡),又适用于平面地基(路基基底),一般多用丁膨胀土堑坡的浅层稳定性处理。目前,国内比较成熟的有机大分子溶液改良技术有DAH改良液等。
3、石灰桩或灰土桩加固法
石灰桩或灰土桩加固法对于斜面地基(堑坡)和平面地基(路基基底)均适用。对于厚度较大的膨胀土软基处理时,石灰桩或灰土桩加固法具有独特的优势,一般用于厚度大于2m的膨胀土软基。
4、隔水封闭与渗沟排水法
隔水封闭是采用土工防水布、石灰与载土混合料等材料对地基或坡面进行隔水封闭,阻止气候干湿循环对膨胀土含水量的影响,达到稳定路基或边坡的目的。由于隔水封闭法的施工质量控制标准要求较高,建议设计时慎用。采用隔水封闭措施,必须同时使用排水渗沟或其他排水措施,两者缺一不可。排水渗沟也可作为换填与掺灰改性、有机大分子溶液改良、石灰桩加固措施的辅助手段使用。该方法包括常用的路基基底使用的平面状渗沟与堑坡防护使用的支撑渗沟两种类型。平面渗沟作用在于排掉汇流到路基的地下水;而支撑渗沟不仅可以排水,并且具有阻止膨胀土边坡变形破坏的功能。
5、植草
由于坡面喷洒过DAH改良溶液后,在初期呈碱性(PH>12)而不能种草,因此只能在一个月以后进行门种植之前应测试土壤的pH值,当pH值为7~8左右时才适宜植草。植草种类选用蒸发率较小,适于本地气候环境成活率高品种的植物。植草方式可选择铺草皮或种草。
四、结束语
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。膨胀土是影响道路及其他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。工程有其自身的特点及建设条件，在该口岸道路设计中，处理膨胀土的措施正在施工中应用。
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