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膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩并往复变形的性质，对路基的破坏作用不可低估，并
且构成的破坏是不易修复的。由于膨胀土对路基或其它拟建物均有不同程度的危害，如可引起路基拱起开裂等，因此，膨胀土是工程项目中较突出的工程地质问题。
本文以蚌埠五河高速公路项目为例展开论述。蚌埠五河高速公路（下称本项目）位于安徽省蚌埠市及滁州市下辖凤阳县境内，起于凤阳县境内蚌淮高速公路凤阳延伸段，穿越老山，跨越S101（合蚌公路）、京沪铁路、淮河、北淝河、宁洛高速、张家沟、G104到达苏皖省界，接江苏宿迁市泗洪县境内高速。通过对该地区进行地质勘测，该项目淮河以北表浅黏性土多具弱～中等膨胀性。此次勘察对表部黏性土类样进行了膨胀性试验，试验结果其液限多在52.5～63.8%之间，自由膨胀率变化较大，一般40～75%。为了保证高速公路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全.舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。所以，膨胀土的处理是本工程的重要课题。
1膨胀土物理性质及影响因素分析
1.1膨胀土的矿物成分
膨胀土之所以有膨胀性，是由于黏性土中含有亲水的黏土矿物，如蒙脱石、伊利石等。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。膨胀性，实质上是这些黏土矿物晶格中的水，随雨季和旱季、丰水年和枯水年的湿度变化而增减所致。膨胀性能的大小取决于这些亲水黏土矿物在黏性土中的含量高低。含量越高，胀缩性越大，反之，则越小。
1.2影响膨胀土性能的因素分析
膨胀土的胀缩性能，除与黏土矿物含量多寡有直接关系外，尚与膨胀土体的含水量、干容重、厚度及埋藏或出露条件密切相关。
1.2.1含水量
土体的含水量决定吸水量的大小，在膨胀范围内，膨胀率与吸水量成正比，当含水量达到饱和时，吸水量最小，其膨胀变形渐趋稳定。在收缩范围内，收缩率随含水量减小而减小，当收缩至缩限以后，失水量最小，收缩变形也渐趋稳定。膨胀土体的含水量随季节变化而变化，也随丰水年和枯水年的变化而变化。土体含水量的这种周期性的变化，导致土体周期性的膨胀和收缩。
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。
1.2.2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/m萀顶土，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。
1.2.3膨胀土体的厚度
膨胀土的胀缩幅度与其厚度成正比。但当强膨胀土体厚度不大时，其胀缩幅度也不会很大。弱膨胀土体厚度大，则胀缩幅度也会很大，只是时间过程较长而已。
1.2.4膨胀土体埋藏深度
膨胀土体埋藏深度对胀缩幅度也起控制作用。据前人对灰绿色黏土的研究认为，膨胀土的埋藏深度（非膨胀性土覆盖厚度）如果大于3m，则对膨胀土体的胀缩起缓冲或抵消作用。建筑物不致遭其破坏；如果小于3m，则建筑物可直接遭受土体胀缩力的破坏。
2膨胀土力学分析与分段
2.1力学分析
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。
2.2.1 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。
2.2.2 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。
2.2膨胀土的分段
根据土工试验成果，蚌埠五河高速公路线范围内部分路段表层Q4al黏性土具膨胀性，膨胀土路基段划分见下表。
3膨胀土的处理措施
目前膨胀土对作为路基填料采取的工程处治方法主要是改性，即通过向膨胀土中添加各种能夠降低其胀缩性的材料，使其土性发生变化而满足工程要求。改性方法从原理上分，主要有物理法、化学法、综合法三种，三种方法中化学改性法应用较广，其中采用石灰对膨胀土进行改性的研究较系统，工程应用也较成熟，也有工程采用包边法等其他处理措施处理膨胀土，但积累的经验和资料较少，故推荐采用石灰对膨胀土进行改良。
主要有如下措施：
填高不足1米的路堤，必须换填非膨胀土，并按规定压实。
路基填高小于路面结构层厚度+路床厚度时，处理至路床以下40cm，路
基填高大于路面结构层厚度+路床厚度并小于2m时对原地面以下40cm进行处理提高原地面压实度，处理采用翻挖掺8%石灰再分层碾压密实。
（3）路基填料原则上不使用具有膨胀性的土作为路基填料，如必须采用则使用石灰对其改良，石灰剂量范围8%~10%，要求掺灰处理后的膨胀土，其胀缩总率接近零为佳。
（4） 路堤两边边坡部分及路堤顶面要用非膨胀土作封层，必要时须铺一层土工布，从而形成包心填方。
（5） 路堑边坡不要一次挖到设计线，沿边坡予留厚度30~50cm一层，待路堑挖完后，再削去予留部分，并以浆砌花格网护坡封闭。
（6） 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，原有的密实度也不一定相同，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。
（7） 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。
膨胀土是影响公路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。
参考文献：
[1]公路软土地基路堤设计与施工技术规范ＪＴＪ（017-96）［S］北京：人民交通出版社，1997[2]洪毓康土质学与土力学［M］北京：人民交通出版社，2003
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
且构成的破坏是不易修复的。由于膨胀土对路基或其它拟建物均有不同程度的危害，如可引起路基拱起开裂等，因此，膨胀土是工程项目中较突出的工程地质问题。
本文以蚌埠五河高速公路项目为例展开论述。蚌埠五河高速公路（下称本项目）位于安徽省蚌埠市及滁州市下辖凤阳县境内，起于凤阳县境内蚌淮高速公路凤阳延伸段，穿越老山，跨越S101（合蚌公路）、京沪铁路、淮河、北淝河、宁洛高速、张家沟、G104到达苏皖省界，接江苏宿迁市泗洪县境内高速。通过对该地区进行地质勘测，该项目淮河以北表浅黏性土多具弱～中等膨胀性。此次勘察对表部黏性土类样进行了膨胀性试验，试验结果其液限多在52.5～63.8%之间，自由膨胀率变化较大，一般40～75%。为了保证高速公路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全.舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。所以，膨胀土的处理是本工程的重要课题。
1膨胀土物理性质及影响因素分析
1.1膨胀土的矿物成分
膨胀土之所以有膨胀性，是由于黏性土中含有亲水的黏土矿物，如蒙脱石、伊利石等。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。膨胀性，实质上是这些黏土矿物晶格中的水，随雨季和旱季、丰水年和枯水年的湿度变化而增减所致。膨胀性能的大小取决于这些亲水黏土矿物在黏性土中的含量高低。含量越高，胀缩性越大，反之，则越小。
1.2影响膨胀土性能的因素分析
膨胀土的胀缩性能，除与黏土矿物含量多寡有直接关系外，尚与膨胀土体的含水量、干容重、厚度及埋藏或出露条件密切相关。
1.2.1含水量
土体的含水量决定吸水量的大小，在膨胀范围内，膨胀率与吸水量成正比，当含水量达到饱和时，吸水量最小，其膨胀变形渐趋稳定。在收缩范围内，收缩率随含水量减小而减小，当收缩至缩限以后，失水量最小，收缩变形也渐趋稳定。膨胀土体的含水量随季节变化而变化，也随丰水年和枯水年的变化而变化。土体含水量的这种周期性的变化，导致土体周期性的膨胀和收缩。
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。
1.2.2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/m萀顶土，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。
1.2.3膨胀土体的厚度
膨胀土的胀缩幅度与其厚度成正比。但当强膨胀土体厚度不大时，其胀缩幅度也不会很大。弱膨胀土体厚度大，则胀缩幅度也会很大，只是时间过程较长而已。
1.2.4膨胀土体埋藏深度
膨胀土体埋藏深度对胀缩幅度也起控制作用。据前人对灰绿色黏土的研究认为，膨胀土的埋藏深度（非膨胀性土覆盖厚度）如果大于3m，则对膨胀土体的胀缩起缓冲或抵消作用。建筑物不致遭其破坏；如果小于3m，则建筑物可直接遭受土体胀缩力的破坏。
2膨胀土力学分析与分段
2.1力学分析
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。
2.2.1 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。
2.2.2 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。
2.2膨胀土的分段
根据土工试验成果，蚌埠五河高速公路线范围内部分路段表层Q4al黏性土具膨胀性，膨胀土路基段划分见下表。
3膨胀土的处理措施
目前膨胀土对作为路基填料采取的工程处治方法主要是改性，即通过向膨胀土中添加各种能夠降低其胀缩性的材料，使其土性发生变化而满足工程要求。改性方法从原理上分，主要有物理法、化学法、综合法三种，三种方法中化学改性法应用较广，其中采用石灰对膨胀土进行改性的研究较系统，工程应用也较成熟，也有工程采用包边法等其他处理措施处理膨胀土，但积累的经验和资料较少，故推荐采用石灰对膨胀土进行改良。
主要有如下措施：
填高不足1米的路堤，必须换填非膨胀土，并按规定压实。
路基填高小于路面结构层厚度+路床厚度时，处理至路床以下40cm，路
基填高大于路面结构层厚度+路床厚度并小于2m时对原地面以下40cm进行处理提高原地面压实度，处理采用翻挖掺8%石灰再分层碾压密实。
（3）路基填料原则上不使用具有膨胀性的土作为路基填料，如必须采用则使用石灰对其改良，石灰剂量范围8%~10%，要求掺灰处理后的膨胀土，其胀缩总率接近零为佳。
（4） 路堤两边边坡部分及路堤顶面要用非膨胀土作封层，必要时须铺一层土工布，从而形成包心填方。
（5） 路堑边坡不要一次挖到设计线，沿边坡予留厚度30~50cm一层，待路堑挖完后，再削去予留部分，并以浆砌花格网护坡封闭。
（6） 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，原有的密实度也不一定相同，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。
（7） 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。
膨胀土是影响公路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。
参考文献：
[1]公路软土地基路堤设计与施工技术规范ＪＴＪ（017-96）［S］北京：人民交通出版社，1997[2]洪毓康土质学与土力学［M］北京：人民交通出版社，2003
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。