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摘 要：本文首先对膨胀土的特性及一些常用处理方法进行论述，并给合工程实际，对膨胀土处理施工技术作一些探讨。
关键词：公路；膨胀土路基；处理技术；分析
1 膨胀土处理技术概述
膨胀土系指粘粒成分主要由强亲水性矿物组成具有吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土。由于膨胀性土会因为土中含水量的变化而发生相应的膨胀或收缩变形特别是在场地膨胀性土层厚度不一均匀性不一、不同部位处含水量的变化以及路基底压力不等等原因时就会导致地基土不均匀的隆起或下陷使得建筑物产生墙体开裂、地面隆起或下陷等破坏。因此必须对膨胀性土场地进行处理以满足施工要求。
1.1 膨胀土的判别与分类
在膨胀土地区进行工程建设首先必须正确识别膨胀土与非膨胀土并准确判断膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢采取切实有效的方法进行处理。以往的工程建设经验（包括水利、公路、铁路等）已经证明：膨胀土并不可怕可怕的是对膨胀土判断失误没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。
对于膨胀土的判别与分类近些年来国内外做了大量的研究工作基于不同目的采用不同的判别和分类方法。如：通过膨胀性矿物（蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等等。虽然膨胀土的判别方法国内外尚未有统一标准但比较广泛采用的是现场定性和室内简易定量指标相结合的方法即根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标综合判定：
第一裂隙发育常有光滑面与擦痕有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土在自然条件下呈硬塑状态；
第二多出露于二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘地形平缓无明显自然陡坎；
第三常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等；
第四建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合；
第五自由膨胀率大于或等于40%。具备这些条件的土可判定为膨胀土然后再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。
1.2 公路工程中的膨胀土处理方法
一般来说膨胀土路基处理方法有如下几种：
1.2.1 换土。换土是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。顾名思义换土就是挖除膨胀土换填非膨胀土或沙礫土换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响该深度称之为临界深度该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。由于各地的气候不同各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。
1.2.2 湿度控制。湿度控制法包括预湿和保持含水量稳定。为控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形尽量减少路基含水量受外界大气的影响需在施工中采取一定的措施。如利用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封避免膨胀土与外界大气直接接触尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。水利工程建设中经常采用膨胀土预湿法用水浸泡地基土或覆盖非膨胀土以达到膨胀土的湿度平衡。
1.2.3 改性处理。化学固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通过与膨胀土的物理化学作用进行膨胀土的改性处理以达到降低膨胀土膨胀潜势、增强强度和水稳性的目的。具体来说：石灰的固化作用是由于盐基交换、次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、铝酸钙等新矿物而显现出来；水泥的固化作用是由于钙酸盐与铝的水化物和颗粒间的胶结作用胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用从而降低膨胀土的液限增大了膨胀土的塑限和抗剪强度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的优点消除土的胀缩性外还有吸水增强作用改善土的压实性并生成微型加筋结构提高土的强度。
1.2.4 膨胀土边坡的刚性防护。膨胀土挖方坡传统的处置方案是采用全封闭的刚性防护，以阻止降水被非饱和土吸收，其主要方式如浆砌石满铺防治、混凝土六角块满铺防护、土钉墙加固边坡、抗滑桩、重力式挡墙等。此方法需要避开雨季施工，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，防止雨水浸泡。但是刚性防护没有从解决在大气风化作用影响深度范围内膨胀土体的胀缩问题，并且耐久性较差。
2 膨胀土处理施工技术要点
2.1 工程概况
某公路设计时，通过对该地区进行地质勘测，发现该地区出露的地层主要为膨胀土，该土具有吸水膨胀.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。膨胀土处理方案采用改性处理和边坡的刚性防护。
2.2 施工要求
对于膨胀土路基施工必须做好施工组织把各方面的问题考虑得充分、周到做到精心施工尽量减少土体胀缩循环。一旦正式开工各道工序应紧密衔接连续施工分段完成。
2.3 路基挖方
2.3.1 膨胀土挖方路段按6m分级第一级边坡坡率采用1：1.5～1：1.75，第二级边坡坡率采用1：2～1：2.25，第三级边坡坡率采用1：2～1：2.25，每级间设2m宽平台。
2.3.2 边坡防护采用浆砌护坡或结合浆砌挡土墙综合防护加固。
2.3.3 渗排水沟设灰土层并全断面加铺防渗布。路堑边沟外侧设平台，阶梯式边坡平台均设排水沟，沟底设灰土层，并全断面加铺防渗布。坡顶顺向坡设截水沟，其位置宜距坡口。边沟、截水沟、排水沟和平台应浆砌片石或混凝土预制块，并在开挖后及时铺砌封闭。
2.4 路基填方
2.4.1 石灰处治施工工艺流程：定位放线→铺料→拌料→整平→碾压→检测→下一层铺筑。
2.4.2 掺灰处理路基施工前按图纸和监理工程师要求修筑不小于200m全幅路基宽度的试验段以确定膨胀土路堤施工中的石灰掺量、松铺厚度、最佳含水量、碾压机具以及全部施工工艺试验结果报监理批准。
2.4.3 采用中等膨胀和弱膨胀土填筑路基时应符合下列规定：当采用弱膨胀土填筑路基时采用3+1掺灰方式处理。施工时应将灰土拌和均匀控制含水量如土料水分过多或不足时应晾干或洒水润湿以达到灰土最佳含水量。
2.4.4 路堤底部均填筑一层40cm厚4%石灰处治土以防止毛细水的上升。相邻两层石灰处治土间净距75cm填筑素土。
2.4.5 用改性的膨胀土填筑时应加强土的粉碎和与石灰拌和的均匀性分层松铺厚度按采用的压实机具现场度验来确定一般情况下松铺厚度应不大于300mm分层压实厚度应不大于200mm。压实机具应选用重型压路机或振动压路机碾压时直线段由两边向中央超高段由内侧向外侧碾压。考虑到膨胀土路堤的沉降路堤两侧应各加宽500mm。
2.4.6 压实后的灰土应采取排水措施3d内不得受水浸泡。灰土垫层铺筑完毕后要防止日晒雨淋应及时铺筑上层。
2.4.7 中等以上或CBR值达不到设计要求的膨胀土不允许直接作为路基填土。
2.4.8 掺灰处理路基施工应避开雨季作业路堑开挖或路堤填筑要紧密衔接。
2.4.9 路堤或路堑两侧边坡的防护封闭工程必须及时完成并做好膨胀土路基的防水、排水以及保湿、防风化工作并保证地基和已填筑的路基不被水浸泡。
3 结束语
膨胀土路基处理是一个很复杂的问题，需要考虑多种因素。它要求公路施工设计人员必须熟悉膨胀土的工程性质，根据其特性提出科学合理的设计，只要有一个方面不合理，就可能导致膨胀土灾害的发生。因此对膨胀土路基的处理方法需要不断地研究探讨。
参考文献：
[1] 王志民，宋晶晶.浅谈贵州地区公路改造项目路基防护与加固[J].山西建筑，2009，（19）.
[2] 关政.路基加固技术在公路施工中的应用[J].四川建材，2012，（02）.
关键词：公路；膨胀土路基；处理技术；分析
1 膨胀土处理技术概述
膨胀土系指粘粒成分主要由强亲水性矿物组成具有吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土。由于膨胀性土会因为土中含水量的变化而发生相应的膨胀或收缩变形特别是在场地膨胀性土层厚度不一均匀性不一、不同部位处含水量的变化以及路基底压力不等等原因时就会导致地基土不均匀的隆起或下陷使得建筑物产生墙体开裂、地面隆起或下陷等破坏。因此必须对膨胀性土场地进行处理以满足施工要求。
1.1 膨胀土的判别与分类
在膨胀土地区进行工程建设首先必须正确识别膨胀土与非膨胀土并准确判断膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢采取切实有效的方法进行处理。以往的工程建设经验（包括水利、公路、铁路等）已经证明：膨胀土并不可怕可怕的是对膨胀土判断失误没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。
对于膨胀土的判别与分类近些年来国内外做了大量的研究工作基于不同目的采用不同的判别和分类方法。如：通过膨胀性矿物（蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等等。虽然膨胀土的判别方法国内外尚未有统一标准但比较广泛采用的是现场定性和室内简易定量指标相结合的方法即根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标综合判定：
第一裂隙发育常有光滑面与擦痕有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土在自然条件下呈硬塑状态；
第二多出露于二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘地形平缓无明显自然陡坎；
第三常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等；
第四建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合；
第五自由膨胀率大于或等于40%。具备这些条件的土可判定为膨胀土然后再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。
1.2 公路工程中的膨胀土处理方法
一般来说膨胀土路基处理方法有如下几种：
1.2.1 换土。换土是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。顾名思义换土就是挖除膨胀土换填非膨胀土或沙礫土换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响该深度称之为临界深度该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。由于各地的气候不同各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。
1.2.2 湿度控制。湿度控制法包括预湿和保持含水量稳定。为控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形尽量减少路基含水量受外界大气的影响需在施工中采取一定的措施。如利用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封避免膨胀土与外界大气直接接触尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。水利工程建设中经常采用膨胀土预湿法用水浸泡地基土或覆盖非膨胀土以达到膨胀土的湿度平衡。
1.2.3 改性处理。化学固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通过与膨胀土的物理化学作用进行膨胀土的改性处理以达到降低膨胀土膨胀潜势、增强强度和水稳性的目的。具体来说：石灰的固化作用是由于盐基交换、次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、铝酸钙等新矿物而显现出来；水泥的固化作用是由于钙酸盐与铝的水化物和颗粒间的胶结作用胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用从而降低膨胀土的液限增大了膨胀土的塑限和抗剪强度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的优点消除土的胀缩性外还有吸水增强作用改善土的压实性并生成微型加筋结构提高土的强度。
1.2.4 膨胀土边坡的刚性防护。膨胀土挖方坡传统的处置方案是采用全封闭的刚性防护，以阻止降水被非饱和土吸收，其主要方式如浆砌石满铺防治、混凝土六角块满铺防护、土钉墙加固边坡、抗滑桩、重力式挡墙等。此方法需要避开雨季施工，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，防止雨水浸泡。但是刚性防护没有从解决在大气风化作用影响深度范围内膨胀土体的胀缩问题，并且耐久性较差。
2 膨胀土处理施工技术要点
2.1 工程概况
某公路设计时，通过对该地区进行地质勘测，发现该地区出露的地层主要为膨胀土，该土具有吸水膨胀.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。膨胀土处理方案采用改性处理和边坡的刚性防护。
2.2 施工要求
对于膨胀土路基施工必须做好施工组织把各方面的问题考虑得充分、周到做到精心施工尽量减少土体胀缩循环。一旦正式开工各道工序应紧密衔接连续施工分段完成。
2.3 路基挖方
2.3.1 膨胀土挖方路段按6m分级第一级边坡坡率采用1：1.5～1：1.75，第二级边坡坡率采用1：2～1：2.25，第三级边坡坡率采用1：2～1：2.25，每级间设2m宽平台。
2.3.2 边坡防护采用浆砌护坡或结合浆砌挡土墙综合防护加固。
2.3.3 渗排水沟设灰土层并全断面加铺防渗布。路堑边沟外侧设平台，阶梯式边坡平台均设排水沟，沟底设灰土层，并全断面加铺防渗布。坡顶顺向坡设截水沟，其位置宜距坡口。边沟、截水沟、排水沟和平台应浆砌片石或混凝土预制块，并在开挖后及时铺砌封闭。
2.4 路基填方
2.4.1 石灰处治施工工艺流程：定位放线→铺料→拌料→整平→碾压→检测→下一层铺筑。
2.4.2 掺灰处理路基施工前按图纸和监理工程师要求修筑不小于200m全幅路基宽度的试验段以确定膨胀土路堤施工中的石灰掺量、松铺厚度、最佳含水量、碾压机具以及全部施工工艺试验结果报监理批准。
2.4.3 采用中等膨胀和弱膨胀土填筑路基时应符合下列规定：当采用弱膨胀土填筑路基时采用3+1掺灰方式处理。施工时应将灰土拌和均匀控制含水量如土料水分过多或不足时应晾干或洒水润湿以达到灰土最佳含水量。
2.4.4 路堤底部均填筑一层40cm厚4%石灰处治土以防止毛细水的上升。相邻两层石灰处治土间净距75cm填筑素土。
2.4.5 用改性的膨胀土填筑时应加强土的粉碎和与石灰拌和的均匀性分层松铺厚度按采用的压实机具现场度验来确定一般情况下松铺厚度应不大于300mm分层压实厚度应不大于200mm。压实机具应选用重型压路机或振动压路机碾压时直线段由两边向中央超高段由内侧向外侧碾压。考虑到膨胀土路堤的沉降路堤两侧应各加宽500mm。
2.4.6 压实后的灰土应采取排水措施3d内不得受水浸泡。灰土垫层铺筑完毕后要防止日晒雨淋应及时铺筑上层。
2.4.7 中等以上或CBR值达不到设计要求的膨胀土不允许直接作为路基填土。
2.4.8 掺灰处理路基施工应避开雨季作业路堑开挖或路堤填筑要紧密衔接。
2.4.9 路堤或路堑两侧边坡的防护封闭工程必须及时完成并做好膨胀土路基的防水、排水以及保湿、防风化工作并保证地基和已填筑的路基不被水浸泡。
3 结束语
膨胀土路基处理是一个很复杂的问题，需要考虑多种因素。它要求公路施工设计人员必须熟悉膨胀土的工程性质，根据其特性提出科学合理的设计，只要有一个方面不合理，就可能导致膨胀土灾害的发生。因此对膨胀土路基的处理方法需要不断地研究探讨。
参考文献：
[1] 王志民，宋晶晶.浅谈贵州地区公路改造项目路基防护与加固[J].山西建筑，2009，（19）.
[2] 关政.路基加固技术在公路施工中的应用[J].四川建材，2012，（02）.