摘要：膨胀土的物理特性直接影响膨胀土路基的工程特性，决定了膨胀土作为路基的应用状况。本文结合膨胀土微结构和组成成分，分析了其工程特性，通过阐述膨胀土路基常见的病害类型，结合其原因提出了膨胀土路基病害的处理措施，期望为相关技术人员提供借鉴。
关键词：膨胀土路基；工程特性；处理措施；胀缩
Study on Engineering Characteristics of Expansive Soil Subgrade and Discussion on Treatment Measures
Yang
Guangdong Gua nyue Road and Bridge Co., Ltd. ,Guangdong Gangzhou, 511450)
Abstract：The physical properties of expansive soil directly affect the engineering characteristics of expansive soil subgrade, which determines the application status of expansive soil as a subgrade. Based on the microstructure and composition of expansive soil, this paper analyzes its engineering characteristics. By expounding the common types of diseases of expansive soil subgrade, combined with the reasons, the treatment measures for expansive soil subgrade diseases are proposed. It is expected to provide reference for relevant technical personnel.
Keywords：expansive soil roadbed; engineering characteristics; treatment measures; expansion and contraction
引言
膨胀土作为一种吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特殊土，在我国的20多个省份都有分布，膨胀土对气候变化敏感性较高，工程界称之为灾害性土。膨胀土因其独特的基本特性造成膨胀土作为路基应用时，工程特性较差，易造成滑坡、坍塌、结构物破坏以及路面变形、开裂、断板等工程危害。我国对于膨胀土的认识较早，对于膨胀土的应用研究和工程应用也取得了一定的成果。目前对于膨胀土的研究热点集中于膨胀土判别和分类方法、化学改性整治以及边坡稳定性处理等方面，本文将结合膨胀土路基应用，分析其工程特性及病害产生机理，并提出预防和处理措施，期望为相关技术人员提供借鉴。
1 膨胀土工程特性分析
膨胀土的主要成分为细小的黏土矿物颗粒，这类黏土主要由一些强亲水矿物构成，有蒙脱石、伊利石和高岭石等，其微观结构特征[1]如图1所示，这些成分及基质状分布，比表面积大，易产生大量的阳离子交换，吸水膨胀、失水收缩作用显著，呈现微裂隙发育，成为雨水进入土体的通道，为表层土的风化作用创造了条件。
图1：膨胀土微结构图示
膨胀土工程特性主要体现在胀缩性、崩解性、多裂隙性、超固结性、风化特性以及强度衰减性。膨胀土吸水体积膨胀会导致路基隆起，导致路面开裂，并在路基内部产生较大内应力；失水会使路基开裂，产生地基凹陷，导致边坡稳定性变差，产生水土流失等病害；蒙脱石对胀缩作用的贡献最大，同时击实土的膨胀力要大于原状土，在路基设计中需要引起注意。 膨胀土浸水之后若无侧向约束易产生崩解，强膨胀土在浸水几分钟后即完全崩解，崩解性与试件的起始湿度有关，潮湿土崩解较缓慢。膨胀土形成的裂隙可分为竖向、横向及倾斜方向，裂隙的不同形态会影响到土体的稳定时间，边坡的破坏，大多与土中裂隙有关，且滑动面的形成主要受裂隙软弱结构面控制。膨胀土大多具有超固结性，天然孔隙比较小，干密度较大，初始结构强度较高，经过土体开挖等工程扰动后会破坏膨胀土的固结状态，产生明显的卸载膨胀，造成能量的释放，会在坡脚形成应力集中区和塑性变形区[2]，导致边坡损害。在自然条件下膨胀土会发生风化破坏，发生破碎、剥落、泥化等现象。强度衰减性是指土体随着胀缩效应和风化作用的时间增加，抗剪强度大幅度衰减，这与土的物质组成、土的结构和状态以及风化作用有关。
2 膨胀土路基常见病害类型
2.1 滑坡
路基滑坡现象在路堤路堑均有发生，典型的例如内蒙古呼集路大滑坡，也会膨胀土路基最严重的病害形式。路堤滑坡常常发生于填土或者基底为膨胀土层或岩层的情形，滑坡体通常可以达到厚2~5米,宽20~50米；路堑滑坡存在与膨胀土层交界面、裂隙面或者软弱层处，厚度达3~4米，宽10米左右，而且具有群体性和多次滑动性等特点。滑坡现象直接导致路基路面发生破坏，导致交通中断，因此设计和施工中需要做好稳定性验算以及预防性措施。
2.2 坍滑
坍滑现象在路基施工中经常可见，路堤坍滑一般较小，滑壁一般小于1米，路堑坍滑比较严重，而且是从顶部开始到底部，滑壁高2~3米，宽度可达到几十米，坍滑病害如图2所示。坍滑一般是由于施工期间对边坡扰动太大，坡脚为采取防滑措施，或者施工期间降雨较多有关。
图2：膨胀土路基坍滑病害
2.3 溜坍
溜坍现象一般发生在路堤的坡腰或者坡脚，厚度在1米以内，路堑多发生于已剥落或膨胀处，厚度在0.2~0.6米以内，在长路堑中还会存在多个溜坍体连成的溜坍群。
2.4 结构物破坏
路基土的胀缩变形和膨胀力作用，会产生向外压应力，当应力较大时会使附近结构物发生推移、裂缝，例如会导致挡土墙的推移、墙身受剪破坏，涵洞基础下沉开裂、洞身断裂或者涵底隆起，桥台开裂，桥梁锥坡开裂外移等。结构物破坏一般前期难以发现，等到发现时一般结构物就已经发生实质性的损害，严重影响到建筑物的正常使用，导致安全事故的发生。膨胀土路基在吸水膨胀之后，产生向上压应力，导致路基路面向上从而引发路面变形、开裂，造成混凝土板的断裂。
图3：路面变形开裂病害
3 膨胀土路基病害处理措施
3.1 加强膨胀土路基设计
在进行膨胀土路基设计时先要明确边坡高度，合理进行坡度和边坡平台宽度的设置，选择正确的设计方案，作出深挖长路堑与隧道的比较，高填长路堤与桥的比较[3]。用膨胀土做路基填料时，土块应该击碎，强膨胀土不得作为路基填料，必要时需经过改良处理，膨胀土作为路堤时需要预留沉降加宽量，可根据路堤高度，每侧加宽0.5~1.5米。可根据需要设置非膨胀土或者格栅包边技术。加强路基的整体稳定性验算和边坡表层的稳定性验算。路堑断面层设计时可以采用天沟、侧向排水沟、侧沟的组合方式进行，以减轻流水冲蚀作用。
3.2 加强路基边坡支护
在膨胀土路堑边坡是膨胀土地区最严重、最易发生也是最难治理的病害，路堑边坡的治理分为刚性支护和柔性支护。刚性支护即传统的采用重力式挡土墙、抗滑桩及片石护面墙等方式，是目前最常用的方法，但是在使用过程中会因膨胀压力过大导致结构物破坏，而且工程造价较高。柔性支护常采用土工格栅、钢筋锚等方式进行防护设计，如图4所示，可适用于各类路堑滑坡处治，通过采用土工格栅分层摊铺锚固，回填非膨胀土压实形成足够厚度的柔性挡墙，并对上部和地处做防排水处理，可有效减弱降雨冲刷，而且具有良好的环保效益。
图4：柔性护坡结构形式
3.3 施工养护方面
施工中要选择适合于膨胀土特性的正确施工方法与施工季节，尽量做到在旱季施工，并集中力量一次完成施工，施工中做到先排水、后主体，开挖迅速，及时支挡，自下而上，分层逐级施工。养护中要做好表面排水工作，并对结构物及时的监测，尽量采用植被防护与膨胀土边坡综合防护措施进行路基边坡养护。
4 结语
膨胀土路基的工程应用与其工程特性息息相关，在进行膨胀土路基设计施工中，首先需要实际考察对膨胀土的工程性质定量分析，才能最优化后期设计方案，防止后期一列系路基病害的发生。同时，膨胀土的性质因水而变，工程建设中的防水、排水工作要从始至终引起高度重视，只要做好了对膨胀土的充分了解、提前预防、重视养护，就能合理的利用好膨胀土，保障工程建设质量。
参考文献：
[1] 苏伟，文畅平，陈宗辉. 益娄高速公路膨胀土工程特性及处治方法[J]. 筑路机械与施工机械化，2018(6).
[2] 尹紫红，郭潇，向东，等. 吉图珲高铁深路堑膨胀土工程特性的试验研究[J]. 路基工程，2016(6)：91-94.
[3] 陈善雄. 膨胀土工程特性与处治技术研究[D]. 华中科技大学，2006.
论文作者:申春丽
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/7/2
标签：路基论文; 土路论文; 病害论文; 路堤论文; 特性论文; 工程论文; 裂隙论文; 《基层建设》2019年第7期论文;