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摘要：随着公路建设的不断发展，膨胀土对其造成的危害也是越来越受到关注。本文主要阐述了对于膨胀土及膨胀土地基的判别，同时也简单介绍了公路膨胀土地基的处理技术，以及从设计和施工上防治膨胀土危害的基本措施。
关键词：膨胀土；自由膨胀率；路基；设计；施工
在修建公路过程中，常常会遇到要穿越膨胀土地区，膨胀土具有遇水膨胀，失水收缩的特性，如果对膨胀土的膨胀情况了解不足，将会造成公路病害是十分严重的，经济损失是巨大的。
膨胀土是一种粘性土，吸水体积膨胀、失水体积收缩，所以也称胀缩土。膨胀土的主要特性是吸水膨胀、失水收缩，再吸水再膨胀、再失水再收缩的变形特性一可逆性。由于这一特性，膨胀土上的建筑物一旦出现裂缝就很难修补。膨胀土在自然条件下多呈坚硬或硬塑状态，呈黄、灰白等色。过去有人误认为膨胀土很坚硬，强度高，是良好的天然基地，但事实恰恰相反，许多建在膨胀土上的建筑会遭到严重破坏。
1、膨胀土及膨胀土地基的判别
1.1 膨胀土的判别
膨胀土的体积膨胀与收缩实际上是瘦粘土矿物中薄膜水的厚度变化而控制的，薄膜水增厚则膨胀，反之则收缩。其膨胀性的强弱主要是由粘土矿物的成分及含量来控制的；一般来讲膨胀土中的粘土矿物主要为号领土、伊利石及蒙脱石。一般在岩土工程勘察工作中液限和塑限被广泛的应用到膨胀土的判别中。根据国内相关地区的对比资料表明，一般液限大于40%就应考虑膨胀性。因为液限是多种因素的共同作用结果，所以不适宜单一进行膨胀判定。
现在工程上一般用自由膨胀率来反映土的膨胀特性。在矿物接触水分的时候，粘土矿物颗粒体积会逐渐增大。因此，由较单一粘土矿物组成的土，其颗粒含量越多，浸水后体积增量就越大。也就是说粘土矿物中的成分、含量以及土的膨胀性都能由自由膨胀率来较好的反映出來。同时，又因为扰动样进行自由膨胀率实验简单方便，在国内外的科研和实践工程中都被广泛的应用。根据《膨胀土地区建筑技术规范》可以查到自由膨胀率与土的膨胀性的关系如下表：
1.2 膨胀土地基的判别
项目位于膨胀土地区，但不一定就是膨胀土地基。膨胀土地基是指由于地基土和含水量的变化，具有往复胀缩的变形特征的特殊性地基。地基土是膨胀土只是形成膨胀土地基的一个基本条件，一个内因而已；地基土含水量的变化是形成膨胀土地基的另外一个重要条件。事实证明，同一膨胀土地区如果由于特殊原因使不同部分土的含水量不同，那么常年保持稳定含水量的地基土就不能称为膨胀土地基。因此在判断膨胀土地基的过程中，必须对于引起地基土含水量变化的各种因素进行分析，才能最后判定。例如武汉东湖某医院单层宿舍距离梧桐树较近，由于梧桐树的蒸腾量比较大，干旱的季节时根系吸水导致地基干缩，雨季时地表水下渗较多造成地基土膨胀。而又如广西南京某厂的锅炉房地基土由于管道漏水长期处于浸湿状态，则并没有发生膨胀灾害，而厂区其他建筑则大部分开裂。
地基土膨胀变形量与地基上的建筑物的破坏程度有很大的关联性。土层位于稳定地下水位以下的话，则土的含水量就是一个常值，膨胀变形就很难发生破坏。而位于地下水位以上的土层，土中的水分主要有大气降水，温度变化等控制，土的含水量也会受到相应的变化，从而会有不同程度的膨胀变形破坏。现行的规范根据地基土的胀缩变形量将膨胀土地基分为三个等级（表2）。变形量小于15mm时就可以判断为非膨胀土地基。
2、膨胀土地基的处理技术
此处以笔者平时的主要工作项目为公路工程来探讨一下。针对公路穿越的膨胀土灾害地区，一般根据经验可以采取以下的集中措施来对公路路基进行处理
2.1 碎石铺筑路基
在路面底基层一下40cm范围内可以采用碎石渣与膨胀土进行混合填筑。通过一定的实验证明，采用这种方法可以使膨胀土的膨胀性大大降低，提高了路基的承载力。
2.2 掺加石灰土
此方法主要是通过对于膨胀土的性质的改良，使水对土的作用强度降低，从而可以防止路基变形。该方法的机理主要是是膨胀土矿物成分中的蒙脱石和伊利石与石灰发生比较复杂的物理化学作用，从而从微观角度改变土的性质，达到对于土的改良的目的。
以上两种犯法都是掺加介质的方法对膨胀土进行改良，使其满足工程要求。
2.3 植草
植草可以对于立即边坡和路堑边坡的稳定性具有一定的保证。显而易见，植草就是为了使土体中的含水量保持一定状态，从而防止了土体的干缩。此种方法在汇水面积较大时结合排水沟效果会更加明显一些。
2.4 土钉墙的修筑
土钉墙是指在土体中规则排列的锚杆和混凝土板与土体相互作用，从而形成的一种复合挡墙，从而可以在原味加固土体。从已有的实践表明，由于土钉墙从上而下分层开挖的以及及时封闭的措施，可以达到防止胀缩和强度减弱的作用。对于土钉墙的几何尺寸以及材料要求对于不同的工程状况应采取不同的规格。
3、结语
本文提出的几种处理膨胀土病害的方法，各有其优缺点，试验段的选取是为了充分发挥每种方法的优点，工程实践证明选用的几种方法是行之有效的，其结果可望在以后的膨胀土地区的工程采纳。因此，在对膨胀土现场进行勘察时，要作充分细致地调查、研究，设计中考虑施工和养护维修等因素，选择一种或几种经济、合理、有效的处理膨胀土措施，达到防止膨胀土胀缩引起公路病害，提高人们对公路的综合评价。
参考文献：
[1] 李斌.膨胀土地区.北京：人民交通出版社，1993
[2] 蒋忠信等.南昆铁路膨胀红土路堑边坡工程试验.路基工程，1997（5）
[3] 范家宏.膨胀土填筑路基施工技术和方法的研究.路基工程，1997（4）
[4] 余湘娟、王媛.掺石灰处理膨胀土路基填料的试验研究.华东公路，1999（2）
[5] 张等.“干旱半干旱地区膨胀土路基处理技术研究”研究报告.
[6] 刘特洪.工程建设中的膨胀土问题.
[7] 全国首届膨胀土科学研讨会论文集.
关键词：膨胀土；自由膨胀率；路基；设计；施工
在修建公路过程中，常常会遇到要穿越膨胀土地区，膨胀土具有遇水膨胀，失水收缩的特性，如果对膨胀土的膨胀情况了解不足，将会造成公路病害是十分严重的，经济损失是巨大的。
膨胀土是一种粘性土，吸水体积膨胀、失水体积收缩，所以也称胀缩土。膨胀土的主要特性是吸水膨胀、失水收缩，再吸水再膨胀、再失水再收缩的变形特性一可逆性。由于这一特性，膨胀土上的建筑物一旦出现裂缝就很难修补。膨胀土在自然条件下多呈坚硬或硬塑状态，呈黄、灰白等色。过去有人误认为膨胀土很坚硬，强度高，是良好的天然基地，但事实恰恰相反，许多建在膨胀土上的建筑会遭到严重破坏。
1、膨胀土及膨胀土地基的判别
1.1 膨胀土的判别
膨胀土的体积膨胀与收缩实际上是瘦粘土矿物中薄膜水的厚度变化而控制的，薄膜水增厚则膨胀，反之则收缩。其膨胀性的强弱主要是由粘土矿物的成分及含量来控制的；一般来讲膨胀土中的粘土矿物主要为号领土、伊利石及蒙脱石。一般在岩土工程勘察工作中液限和塑限被广泛的应用到膨胀土的判别中。根据国内相关地区的对比资料表明，一般液限大于40%就应考虑膨胀性。因为液限是多种因素的共同作用结果，所以不适宜单一进行膨胀判定。
现在工程上一般用自由膨胀率来反映土的膨胀特性。在矿物接触水分的时候，粘土矿物颗粒体积会逐渐增大。因此，由较单一粘土矿物组成的土，其颗粒含量越多，浸水后体积增量就越大。也就是说粘土矿物中的成分、含量以及土的膨胀性都能由自由膨胀率来较好的反映出來。同时，又因为扰动样进行自由膨胀率实验简单方便，在国内外的科研和实践工程中都被广泛的应用。根据《膨胀土地区建筑技术规范》可以查到自由膨胀率与土的膨胀性的关系如下表：
1.2 膨胀土地基的判别
项目位于膨胀土地区，但不一定就是膨胀土地基。膨胀土地基是指由于地基土和含水量的变化，具有往复胀缩的变形特征的特殊性地基。地基土是膨胀土只是形成膨胀土地基的一个基本条件，一个内因而已；地基土含水量的变化是形成膨胀土地基的另外一个重要条件。事实证明，同一膨胀土地区如果由于特殊原因使不同部分土的含水量不同，那么常年保持稳定含水量的地基土就不能称为膨胀土地基。因此在判断膨胀土地基的过程中，必须对于引起地基土含水量变化的各种因素进行分析，才能最后判定。例如武汉东湖某医院单层宿舍距离梧桐树较近，由于梧桐树的蒸腾量比较大，干旱的季节时根系吸水导致地基干缩，雨季时地表水下渗较多造成地基土膨胀。而又如广西南京某厂的锅炉房地基土由于管道漏水长期处于浸湿状态，则并没有发生膨胀灾害，而厂区其他建筑则大部分开裂。
地基土膨胀变形量与地基上的建筑物的破坏程度有很大的关联性。土层位于稳定地下水位以下的话，则土的含水量就是一个常值，膨胀变形就很难发生破坏。而位于地下水位以上的土层，土中的水分主要有大气降水，温度变化等控制，土的含水量也会受到相应的变化，从而会有不同程度的膨胀变形破坏。现行的规范根据地基土的胀缩变形量将膨胀土地基分为三个等级（表2）。变形量小于15mm时就可以判断为非膨胀土地基。
2、膨胀土地基的处理技术
此处以笔者平时的主要工作项目为公路工程来探讨一下。针对公路穿越的膨胀土灾害地区，一般根据经验可以采取以下的集中措施来对公路路基进行处理
2.1 碎石铺筑路基
在路面底基层一下40cm范围内可以采用碎石渣与膨胀土进行混合填筑。通过一定的实验证明，采用这种方法可以使膨胀土的膨胀性大大降低，提高了路基的承载力。
2.2 掺加石灰土
此方法主要是通过对于膨胀土的性质的改良，使水对土的作用强度降低，从而可以防止路基变形。该方法的机理主要是是膨胀土矿物成分中的蒙脱石和伊利石与石灰发生比较复杂的物理化学作用，从而从微观角度改变土的性质，达到对于土的改良的目的。
以上两种犯法都是掺加介质的方法对膨胀土进行改良，使其满足工程要求。
2.3 植草
植草可以对于立即边坡和路堑边坡的稳定性具有一定的保证。显而易见，植草就是为了使土体中的含水量保持一定状态，从而防止了土体的干缩。此种方法在汇水面积较大时结合排水沟效果会更加明显一些。
2.4 土钉墙的修筑
土钉墙是指在土体中规则排列的锚杆和混凝土板与土体相互作用，从而形成的一种复合挡墙，从而可以在原味加固土体。从已有的实践表明，由于土钉墙从上而下分层开挖的以及及时封闭的措施，可以达到防止胀缩和强度减弱的作用。对于土钉墙的几何尺寸以及材料要求对于不同的工程状况应采取不同的规格。
3、结语
本文提出的几种处理膨胀土病害的方法，各有其优缺点，试验段的选取是为了充分发挥每种方法的优点，工程实践证明选用的几种方法是行之有效的，其结果可望在以后的膨胀土地区的工程采纳。因此，在对膨胀土现场进行勘察时，要作充分细致地调查、研究，设计中考虑施工和养护维修等因素，选择一种或几种经济、合理、有效的处理膨胀土措施，达到防止膨胀土胀缩引起公路病害，提高人们对公路的综合评价。
参考文献：
[1] 李斌.膨胀土地区.北京：人民交通出版社，1993
[2] 蒋忠信等.南昆铁路膨胀红土路堑边坡工程试验.路基工程，1997（5）
[3] 范家宏.膨胀土填筑路基施工技术和方法的研究.路基工程，1997（4）
[4] 余湘娟、王媛.掺石灰处理膨胀土路基填料的试验研究.华东公路，1999（2）
[5] 张等.“干旱半干旱地区膨胀土路基处理技术研究”研究报告.
[6] 刘特洪.工程建设中的膨胀土问题.
[7] 全国首届膨胀土科学研讨会论文集.