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摘要：总结膨胀土的特性及危害，按照膨胀土处理施工工艺进行技术控制要点分析
关键词：市政道路；膨胀土；路基施工
中图分类号：TU99 献标识码：文章编号：2095-2104（2013）1-0020-02
膨胀土是指由亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石等组成的、具有干缩湿胀性、多裂隙性和超固结性的高塑性粘性土。该种土若使用在市政道路路基时属不良填料，受气候影响非常明显，其体积和力学性质会随着内部含水率的变化而产生强烈的变化，会导致基床翻浆冒泥、路肩鼓胀、路堑侧沟壁挤出等病害，且膨胀土施工的路基边坡浅层滑坍和深层滑动的比率也较大，并且该种危害具有长期性和渐进性的特点，因此膨胀土不能直接应用在工程中。因此在路基施工中若遇到膨胀土时则必须作出合理的处理，目前常用方法有在膨胀土中掺入适量石灰，改变其物理指标和力学特性指标之后作为填料进行回填，该种方法比掺入粉煤灰、水泥等固化剂较为经济合理，且能取得良好的效果；采取低路堤与路堑设计，在工程施工中考虑干湿循环的影响深度，从而确定采用换填、化学改良等方案进行处理等等。
一、膨胀土的特性及危害
１．膨胀土的特性。膨胀土是指主要由强亲水性矿物如蒙脱石、伊利石等组成的特殊粘土，该种土具有高膨胀性、持水性、崩解性、多裂隙性、强风化性、强衰减性等特点，土体遇水则急剧膨胀，失水则严重干缩，且其膨胀和收缩是可变的，但其绝对值不一定相等。膨胀土从外观看呈灰黑色、灰色或黄褐色，自然状态下一般呈有棱角的块状或片状，其颗粒一般在２－５cm之间，在干燥状态下程暗灰色，土体非常坚硬，潮湿状态下呈灰黑色或黄褐色，过分潮湿状态下在经搅动后会结成巨大团块或粗长粘条。若干燥膨胀土遇水湿润后即使在外力荷载的作用下也会产生土体膨胀，随后崩解成颗粒在１cm以下的碎块或薄片。总之，人们对膨胀土地总结为“早上软，中午硬，到了下午弄不动”。一般将符合液限大于或等于40%、自由膨胀率大于或等于40%条件的粘土均可被视为膨胀土。膨胀土根据膨胀率（fs）可分为三级：Ｆs≥90%时为强性膨胀土；65%≤Fs<90%为中性膨胀膨胀土；40%≤Fs<65%为弱性膨胀土。
２．膨胀土的危害。膨胀土具有很高的粘聚性，当其在含水量较大的情况下经机械搅动后将粘结成塑性很高的大体积团块，大体积导致其很难晾干，当水分慢慢消失时其可塑性降低，但粘聚性继续作用，导致土块坚硬，难于击碎。因此用膨胀土作为路基填料不仅会增加施工难度而且质量难以保证，尤其当膨胀土遭遇雨水浸泡会导致土体膨胀，轻者表面出现蓬松层，重则在几十公分范围内形成“橡皮泥”，在干燥季节，随着水分散失，土体将严重干缩龟裂其裂缝宽度约1-2cm，缝深可达30-50cm，造成雨水直接灌入土体，使深层土体膨胀湿软，丧失承载能力，且土体愈干燥密实其膨胀量越大，土体内部产生膨胀力，当其超过上层荷载或临界荷载时将会导致土体崩解，造成路基局部坍塌；边坡浅层膨胀土体在湿胀干缩效应与风化作用影响下，由于裂隙切割以及水的作用下，土体强度衰减，丧失稳定，沿一定滑面整体滑移并有坍落现象；在边坡表层、强风化层内的土体吸水过饱和，在重力与渗透压力的作用下，沿坡面向下产生塑流状溜塌现象；由于路肩部位机械难以碾压，真土密实度达不到要求，后期沉降量较大，或由于路肩临空，干湿交替频繁，肩部土体失水收缩远大于堤身，所以路肩上发生顺线路方向的开裂，即常说的纵裂现象等等。
二、膨胀土路基施工
１．路堑施工。膨胀土路堑的开挖必须从上到下进行，对有挡土墙处应随开挖随砌筑，如果防护不能随时完成则应暂留不少于0.5m厚保护层，且路堑换填应紧随开挖进行，并按照要求铺一层二布一膜防渗复合土工布，防止底土暴露时间过长，路堑开挖过程中要及时开挖排水沟、设排水坡严防积水。
２．膨胀土石灰改良。膨胀土大多为粘性土具备变形过大和承载力不足的缺点，因此对其改良即减小其膨胀性和提高承载力，目前多采用掺石灰法，由于石灰与土之间能发生强烈的、复杂的反应，使土的性质发生根本变化，导致石灰土发生团聚，随着龄期的增长，棒状及纤维结晶体生成，并不断生长，构成了结晶体的网架结构，之后胶凝结构层加厚，结晶体的网架加密，形成了胶凝—结晶的网状混合结构，离子交换反应使粘土胶体凝聚，使土的湿坍性得到改善。
３．拌和。膨胀土和石灰的拌和应保证拌和均匀，采用现场拌和时一般先用多铧犁机进行初拌，将石灰翻混在土层中间，初拌深度应控制在距下层承面顶面5cm左右，在初拌的基础上再用路拌机进行拌和，过程中必须有专人跟随，以便随时检查拌和深度，随时通知操作人员及时调整。拌和遍数一般不少于２遍，最终达到颜色均匀、无素土夹层和保证拌和料中存在自由状态的石灰为准；若采用拌合场拌和则应严格按照拌和比控制石灰添加量，并应保证拌和均匀一致。
４．闷料。将石灰粉和土拌制均匀后为保证施工效果，在填料前必须进行闷料，闷料时间一般不少于３h，由于生石灰与土混合后在发生剧烈变化的同时会因消解而产生水化热，水化热能加速反应的进行提高混合料的性能，若碾压成形过早，则水化热会使结构层隆起，影响施工质量并导致水化热不能充公利用，降低施工效果。在闷料前应检测拌合料的含水量，若含水量低于最佳范围，则应综合考虑温度情况而适量加水。
５．填前碾压。在回填前要保证原地表碾压密实度≥90%，并应控制碾压的最佳含水量，含水量过高时应做降低含水量进行处理，一般采用五铧犁、旋耕机进行翻拌、晾晒的方法，若期间遇到雨季则应掺拌3-5%的白灰来降低含水量，并做好排水措施，避免路基受雨淋湿或浸泡。
６．土方回填。回填过程中，为保证施工進度应尽量减少人工施工，采用机械作业。采用挖掘机时工作面应满足一次挖掘过程能装满斗，用装载机施工时铲挖的进铲方面应大致与工作面垂直，避免偏载，用推土机推土时经济运距应为20-70m，铲运机铲运时经济运距应为100-1000m。条件允许时应采用空重车分道行使，以便提高机械效率。
７．碾压。在闷料完成后应再次检查含水量，以保证其处于最佳范围，然后根据试验提供的铺土厚度用推土机或铲运机摊铺整平，摊铺后应立即进行碾压，碾压时遵循直线段和不设超高的平曲线段由两侧路肩向线路中心碾压，设超高的平曲线段由内侧路肩向外侧路肩进行碾压，采用相应的碾压设备和碾压遍数进行压实。振动碾压采取螺旋形线路运行，反复碾压。碾压时，相邻轮幅间重叠1/3～2/3轮宽且不得小于0.5m。碾压过程中应随时检测，并保证每个监测点做两个平行测定。
８．养护。由于石灰土具有很强的缩裂性，因此在碾压完成后且压实度检测合格后，应立即进行洒水养护以保证结构层能够在适宜的环境中保持强度增长，养生时间应根据当地当时气候及结构层技术要求而定，养护期间除洒水车外应封闭交通禁止车辆通行。
三、结语
膨胀土作为路基填料具有很多危害，是影响道路建设及使用的特殊土质，在实际工程施工中，应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，并进行经道路建设造成的危害。
关键词：市政道路；膨胀土；路基施工
中图分类号：TU99 献标识码：文章编号：2095-2104（2013）1-0020-02
膨胀土是指由亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石等组成的、具有干缩湿胀性、多裂隙性和超固结性的高塑性粘性土。该种土若使用在市政道路路基时属不良填料，受气候影响非常明显，其体积和力学性质会随着内部含水率的变化而产生强烈的变化，会导致基床翻浆冒泥、路肩鼓胀、路堑侧沟壁挤出等病害，且膨胀土施工的路基边坡浅层滑坍和深层滑动的比率也较大，并且该种危害具有长期性和渐进性的特点，因此膨胀土不能直接应用在工程中。因此在路基施工中若遇到膨胀土时则必须作出合理的处理，目前常用方法有在膨胀土中掺入适量石灰，改变其物理指标和力学特性指标之后作为填料进行回填，该种方法比掺入粉煤灰、水泥等固化剂较为经济合理，且能取得良好的效果；采取低路堤与路堑设计，在工程施工中考虑干湿循环的影响深度，从而确定采用换填、化学改良等方案进行处理等等。
一、膨胀土的特性及危害
１．膨胀土的特性。膨胀土是指主要由强亲水性矿物如蒙脱石、伊利石等组成的特殊粘土，该种土具有高膨胀性、持水性、崩解性、多裂隙性、强风化性、强衰减性等特点，土体遇水则急剧膨胀，失水则严重干缩，且其膨胀和收缩是可变的，但其绝对值不一定相等。膨胀土从外观看呈灰黑色、灰色或黄褐色，自然状态下一般呈有棱角的块状或片状，其颗粒一般在２－５cm之间，在干燥状态下程暗灰色，土体非常坚硬，潮湿状态下呈灰黑色或黄褐色，过分潮湿状态下在经搅动后会结成巨大团块或粗长粘条。若干燥膨胀土遇水湿润后即使在外力荷载的作用下也会产生土体膨胀，随后崩解成颗粒在１cm以下的碎块或薄片。总之，人们对膨胀土地总结为“早上软，中午硬，到了下午弄不动”。一般将符合液限大于或等于40%、自由膨胀率大于或等于40%条件的粘土均可被视为膨胀土。膨胀土根据膨胀率（fs）可分为三级：Ｆs≥90%时为强性膨胀土；65%≤Fs<90%为中性膨胀膨胀土；40%≤Fs<65%为弱性膨胀土。
２．膨胀土的危害。膨胀土具有很高的粘聚性，当其在含水量较大的情况下经机械搅动后将粘结成塑性很高的大体积团块，大体积导致其很难晾干，当水分慢慢消失时其可塑性降低，但粘聚性继续作用，导致土块坚硬，难于击碎。因此用膨胀土作为路基填料不仅会增加施工难度而且质量难以保证，尤其当膨胀土遭遇雨水浸泡会导致土体膨胀，轻者表面出现蓬松层，重则在几十公分范围内形成“橡皮泥”，在干燥季节，随着水分散失，土体将严重干缩龟裂其裂缝宽度约1-2cm，缝深可达30-50cm，造成雨水直接灌入土体，使深层土体膨胀湿软，丧失承载能力，且土体愈干燥密实其膨胀量越大，土体内部产生膨胀力，当其超过上层荷载或临界荷载时将会导致土体崩解，造成路基局部坍塌；边坡浅层膨胀土体在湿胀干缩效应与风化作用影响下，由于裂隙切割以及水的作用下，土体强度衰减，丧失稳定，沿一定滑面整体滑移并有坍落现象；在边坡表层、强风化层内的土体吸水过饱和，在重力与渗透压力的作用下，沿坡面向下产生塑流状溜塌现象；由于路肩部位机械难以碾压，真土密实度达不到要求，后期沉降量较大，或由于路肩临空，干湿交替频繁，肩部土体失水收缩远大于堤身，所以路肩上发生顺线路方向的开裂，即常说的纵裂现象等等。
二、膨胀土路基施工
１．路堑施工。膨胀土路堑的开挖必须从上到下进行，对有挡土墙处应随开挖随砌筑，如果防护不能随时完成则应暂留不少于0.5m厚保护层，且路堑换填应紧随开挖进行，并按照要求铺一层二布一膜防渗复合土工布，防止底土暴露时间过长，路堑开挖过程中要及时开挖排水沟、设排水坡严防积水。
２．膨胀土石灰改良。膨胀土大多为粘性土具备变形过大和承载力不足的缺点，因此对其改良即减小其膨胀性和提高承载力，目前多采用掺石灰法，由于石灰与土之间能发生强烈的、复杂的反应，使土的性质发生根本变化，导致石灰土发生团聚，随着龄期的增长，棒状及纤维结晶体生成，并不断生长，构成了结晶体的网架结构，之后胶凝结构层加厚，结晶体的网架加密，形成了胶凝—结晶的网状混合结构，离子交换反应使粘土胶体凝聚，使土的湿坍性得到改善。
３．拌和。膨胀土和石灰的拌和应保证拌和均匀，采用现场拌和时一般先用多铧犁机进行初拌，将石灰翻混在土层中间，初拌深度应控制在距下层承面顶面5cm左右，在初拌的基础上再用路拌机进行拌和，过程中必须有专人跟随，以便随时检查拌和深度，随时通知操作人员及时调整。拌和遍数一般不少于２遍，最终达到颜色均匀、无素土夹层和保证拌和料中存在自由状态的石灰为准；若采用拌合场拌和则应严格按照拌和比控制石灰添加量，并应保证拌和均匀一致。
４．闷料。将石灰粉和土拌制均匀后为保证施工效果，在填料前必须进行闷料，闷料时间一般不少于３h，由于生石灰与土混合后在发生剧烈变化的同时会因消解而产生水化热，水化热能加速反应的进行提高混合料的性能，若碾压成形过早，则水化热会使结构层隆起，影响施工质量并导致水化热不能充公利用，降低施工效果。在闷料前应检测拌合料的含水量，若含水量低于最佳范围，则应综合考虑温度情况而适量加水。
５．填前碾压。在回填前要保证原地表碾压密实度≥90%，并应控制碾压的最佳含水量，含水量过高时应做降低含水量进行处理，一般采用五铧犁、旋耕机进行翻拌、晾晒的方法，若期间遇到雨季则应掺拌3-5%的白灰来降低含水量，并做好排水措施，避免路基受雨淋湿或浸泡。
６．土方回填。回填过程中，为保证施工進度应尽量减少人工施工，采用机械作业。采用挖掘机时工作面应满足一次挖掘过程能装满斗，用装载机施工时铲挖的进铲方面应大致与工作面垂直，避免偏载，用推土机推土时经济运距应为20-70m，铲运机铲运时经济运距应为100-1000m。条件允许时应采用空重车分道行使，以便提高机械效率。
７．碾压。在闷料完成后应再次检查含水量，以保证其处于最佳范围，然后根据试验提供的铺土厚度用推土机或铲运机摊铺整平，摊铺后应立即进行碾压，碾压时遵循直线段和不设超高的平曲线段由两侧路肩向线路中心碾压，设超高的平曲线段由内侧路肩向外侧路肩进行碾压，采用相应的碾压设备和碾压遍数进行压实。振动碾压采取螺旋形线路运行，反复碾压。碾压时，相邻轮幅间重叠1/3～2/3轮宽且不得小于0.5m。碾压过程中应随时检测，并保证每个监测点做两个平行测定。
８．养护。由于石灰土具有很强的缩裂性，因此在碾压完成后且压实度检测合格后，应立即进行洒水养护以保证结构层能够在适宜的环境中保持强度增长，养生时间应根据当地当时气候及结构层技术要求而定，养护期间除洒水车外应封闭交通禁止车辆通行。
三、结语
膨胀土作为路基填料具有很多危害，是影响道路建设及使用的特殊土质，在实际工程施工中，应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，并进行经道路建设造成的危害。