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摘要: 膨胀土在我国分布较广。介绍膨胀土的地质特征和外观特性及及危害性, 重点是采取物理和化学的处置方法，对置换法、土性改良法及防水土工布等几种处理膨胀土不良地质问题的方法作了介绍,指出膨胀土的处置必须与合理的防水措施相结合,才能发挥最好的效益。
關键词:膨胀土；地质特征；处置方法
中图分类号： P5 文献标识码： A 文章编号：
引言
膨胀土在我国的云南、四川、湖北、湖南、安徽、河北、陕西、贵州、江西等省都有分布。四川成都周边的龙泉驿区、成华区龙潭寺、凤凰山，基本都处于弱膨胀土地区。
膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显著胀缩性的地质体，粘粒成分主要由强亲水矿物蒙脱石与依利石组成。膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩并且反复变形的性质，裂隙在土体中杂乱分布，对轻型建筑物、道路路基、机场、水渠边坡、堤坝等都有严重的破坏作用，尤其是产生的变形破坏作用往往具有长期性、周期性、潜在危险性等特点。
1、膨胀土地质特征
1) 自由膨胀率：一般都大于40%。
2) 液性指数：天然情况下的膨胀土,多呈坚硬、硬塑状态,液性指数接近零。
3) 压缩模量：压缩性不高,压缩模量一般为9MPa～12MPa。
4) 抗剪强度：抗剪强度较高,但浸水后强度值会大大降低。
5) 裂隙分布：裂隙发育,分布杂乱，常见裂隙有竖向、斜交和水平三种。裂隙一般上大下小,随深度逐渐消失。
6) 渗透性：膨胀土层内基本无地下水，上层滞水和裂隙水变化无常,土的渗透性低。
2、膨胀土地质问题
主要表现在因施工降水地下水位降低、开挖后土体水份蒸发、地温变化等原因,造成水分转移,引起地基吸水膨胀使得构造物上升,或失水收缩造成构筑物下降,这样随季节的变化而上升或下降的周期性变化,造成构筑物倾斜或开裂,直致破坏。
公路工程中往往造成公路路基变形；桥梁、涵洞、通道下沉或开裂,形成桥头跳车；膨胀土边坡,极易发生浅层滑坡、地裂缝、坍塌等不良地质现象。严重影响公路运营安全和舒适性，边坡下坍或防护工程破坏，严重时造成交通中断,产生很坏的社会影响。
膨胀土地质的危害已引起工程界的普遍关注，在实际施工过程中，必须根据其工程性质，采取有效的处理措施。
3、膨胀土不良地质的处治方法
一般采用的方法有置换法、土性改良法、防水土工布、复合地基、防水处理等。
1)置换法
置换法是将基础下一定范围内的膨胀土层挖除,然后分层换填强度和模量相对较高的砂、碎石、砂砾石等非膨胀土，并夯实至设计要求的密度,或者用粗粒土包盖，以形成一个较好的持力层,达到提高承载力和消除膨胀变形的目的。
置换法主要适用于浅层的膨胀土处理。置换法缺点是成本高。
A、砂垫层
用砂垫层处治膨胀土一般不宜太薄,不然垫层的作用不显著,厚度在1.0m～1.2m为宜。砂垫层的施工可采用振动法。垫层材料宜砂石的含量不大于3%,垫层底面宜铺设在同一平面上。捣实垫层时,应注意不使基底面土受到扰动破坏。
砂垫层与二布一膜型土工布配合使用,土工布底部放砂垫层厚0.2m～0.3m,顶部设砂垫层厚0.3m～0.4m。土工布起防水作用。
B、砂砾石垫层
国内公路建设中,通常使用天然砂砾石或级配砂砾石作为道路的底基层。级配好的天然砂砾石直接作为道路的底基层。级配差的砂砾石，需要进行人工级配，
选择颗粒级配好,质地坚硬的中、粗砂、砾、卵石和碎石按一定的比例掺配成级配砂砾石，掺配比例可由试验确定 ,以此组成的混合料作为道路基层,
2)改良法
改良法是改变膨胀土的亲水性、热敏性和胀缩性的方法。用石灰和水泥等化学添加材料对膨胀土进行化学固化。石灰固化作用是由于盐基交换、胶结性，使膨胀土的液限和膨胀量降低，提高强度，粘土颗粒与石灰的相互作用显现出来。水泥固化作用是由于钙酸盐和铝的水化物与膨胀土颗粒的胶结作用，胶结物逐步脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低液限和胀缩变形，增大缩限和抗剪强度。
改良法有一个明显的优点:成本低。
A、灰土垫层
灰土垫层是将基础地面下一定范围内的膨胀土挖去 ,一般在挖去的膨胀土中按重量比掺7%～9%石灰形成灰土，灰土在最佳含水量时,分层回填压实。换填灰土厚度通过变形计算确定 ,但不应小于30cm。灰土垫层不仅可以消除被置换部分的膨胀性, 同时也防止地表水渗透土层中,造成构筑物开裂和破坏。
对膨胀土就地改良，减少征地对膨胀土的弃置，比较经济。
该方法施工简单,易于掌握和施工,适应性强,对浅层膨胀土有较好的处理效果。
B、二灰改良
膨胀土中加入生石灰不仅能显著降低膨胀土的胀缩性,还可以提高土的强度,增强路基的水稳性,改良厚度可在10cm～30cm之间,石灰掺量在5%～7% ,同步掺入9%左右的粉煤灰,改良效果更好。
C、路基“三素一灰包边、上下封闭”填筑法
对路基膨胀土的改良，通过先在软基路段用4%～8%石灰土对软基进行封闭填筑；后在一般路基采用“三素一灰包边”，即: 三层25cm膨胀土、一层20cm8%石灰土填筑，在所有路基两边1.0～2.5m范围采用4～6%石灰土包边，路基顶20cm8%石灰土封闭填筑。改良后的石灰土用于路基填筑膨胀率趋于零。其施工工艺较烦琐，特别是灰土包边施工和植草护坡施工方面。一般在路堤边坡填筑时，增加土工网，利用不同组合结构型式、交错分层填筑，可有效防治路堤边坡的浅层滑坡。
D、膨胀土路堑边坡的防护挡墙施工
路堑坡脚受地表水冲刷严重,也是孔隙水富集区,容易产生应力集中,所以边坡脚比其他部位易遭到破坏,同时因坡脚破坏而易引起边坡整体破坏。由于膨胀土滑坡多具牵引式特点,层层牵引向上发展,最后导致大规模滑坡。挡墙高度一般控制在3m～5m,基础应埋在冰冻线以下,不能受大气变化影响为好,一般在1.5m左右,泄水孔间距要比普通挡墙适当减少,这样便于疏干坡脚。墙背连续设置0.4m～0.6m厚砂卵石反滤层,既起排水作用,也可以缓冲膨胀土胀缩变形时挡墙的反作用力。挡墙设计时要考虑膨胀力。挡土墙顶或边沟外宜留有1m宽平台,对平台以上边坡进行防护。
E、膨胀土边坡浆砌片石护坡施工
在浆砌片石下必须设置10cm～20cm厚砂垫 ,可在边坡背埋设渗水盲沟,可在浆砌片石下边也可铺设带膜土工布,但仍要设置砂垫层,护坡顶部设1.5m～2.0m宽浆砌片石封闭,防止地表水渗入护坡背。采用骨架防护时,要求挖槽将骨架完全嵌入边坡,骨架内要及时种植草皮,也可配合采用三维植被网种植草,这样草皮成活率高,也不宜冲刷,采用骨架防护,当边坡较高时,骨架内应设置排水槽,同时骨架间距不宜过大。
3)湿度控制法
膨胀土湿度的变化引起膨胀压力变化可能使建筑物位移、变形、裂缝。覆盖非膨胀土控制湿度平衡。保湿法即通过限膨胀土与外界接触，使膨胀土含水量保持稳定，从而限定其胀缩的程度。在具体施工中，对已成型路基进行基顶土工布封闭处理，在底基层顶面喷洒沥青膜封层，在路基防护方面，采取增设隔水层等。该法效果有限，只能辅助采用。
结束语
处治膨胀土不良地质问题的方法较多,上述方法的特点是技术可靠、经济实用、施工方便简单,有很好的处理效果,便于掌握及推广应用。
膨胀土问题的研究能够为现有公路施工提供技术支持，而且对加快国家基本建设，节约工程投资，具深远的意义。
参考文献：
[1] 刘特洪等.工程建设中的膨胀土问题.北京.中国建筑工业出版社.1997.
[2] 李世林等.中国膨胀土工程地质研究.南京.江苏科学技术出版社.1992.
關键词:膨胀土；地质特征；处置方法
中图分类号： P5 文献标识码： A 文章编号：
引言
膨胀土在我国的云南、四川、湖北、湖南、安徽、河北、陕西、贵州、江西等省都有分布。四川成都周边的龙泉驿区、成华区龙潭寺、凤凰山，基本都处于弱膨胀土地区。
膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂隙并具有显著胀缩性的地质体，粘粒成分主要由强亲水矿物蒙脱石与依利石组成。膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩并且反复变形的性质，裂隙在土体中杂乱分布，对轻型建筑物、道路路基、机场、水渠边坡、堤坝等都有严重的破坏作用，尤其是产生的变形破坏作用往往具有长期性、周期性、潜在危险性等特点。
1、膨胀土地质特征
1) 自由膨胀率：一般都大于40%。
2) 液性指数：天然情况下的膨胀土,多呈坚硬、硬塑状态,液性指数接近零。
3) 压缩模量：压缩性不高,压缩模量一般为9MPa～12MPa。
4) 抗剪强度：抗剪强度较高,但浸水后强度值会大大降低。
5) 裂隙分布：裂隙发育,分布杂乱，常见裂隙有竖向、斜交和水平三种。裂隙一般上大下小,随深度逐渐消失。
6) 渗透性：膨胀土层内基本无地下水，上层滞水和裂隙水变化无常,土的渗透性低。
2、膨胀土地质问题
主要表现在因施工降水地下水位降低、开挖后土体水份蒸发、地温变化等原因,造成水分转移,引起地基吸水膨胀使得构造物上升,或失水收缩造成构筑物下降,这样随季节的变化而上升或下降的周期性变化,造成构筑物倾斜或开裂,直致破坏。
公路工程中往往造成公路路基变形；桥梁、涵洞、通道下沉或开裂,形成桥头跳车；膨胀土边坡,极易发生浅层滑坡、地裂缝、坍塌等不良地质现象。严重影响公路运营安全和舒适性，边坡下坍或防护工程破坏，严重时造成交通中断,产生很坏的社会影响。
膨胀土地质的危害已引起工程界的普遍关注，在实际施工过程中，必须根据其工程性质，采取有效的处理措施。
3、膨胀土不良地质的处治方法
一般采用的方法有置换法、土性改良法、防水土工布、复合地基、防水处理等。
1)置换法
置换法是将基础下一定范围内的膨胀土层挖除,然后分层换填强度和模量相对较高的砂、碎石、砂砾石等非膨胀土，并夯实至设计要求的密度,或者用粗粒土包盖，以形成一个较好的持力层,达到提高承载力和消除膨胀变形的目的。
置换法主要适用于浅层的膨胀土处理。置换法缺点是成本高。
A、砂垫层
用砂垫层处治膨胀土一般不宜太薄,不然垫层的作用不显著,厚度在1.0m～1.2m为宜。砂垫层的施工可采用振动法。垫层材料宜砂石的含量不大于3%,垫层底面宜铺设在同一平面上。捣实垫层时,应注意不使基底面土受到扰动破坏。
砂垫层与二布一膜型土工布配合使用,土工布底部放砂垫层厚0.2m～0.3m,顶部设砂垫层厚0.3m～0.4m。土工布起防水作用。
B、砂砾石垫层
国内公路建设中,通常使用天然砂砾石或级配砂砾石作为道路的底基层。级配好的天然砂砾石直接作为道路的底基层。级配差的砂砾石，需要进行人工级配，
选择颗粒级配好,质地坚硬的中、粗砂、砾、卵石和碎石按一定的比例掺配成级配砂砾石，掺配比例可由试验确定 ,以此组成的混合料作为道路基层,
2)改良法
改良法是改变膨胀土的亲水性、热敏性和胀缩性的方法。用石灰和水泥等化学添加材料对膨胀土进行化学固化。石灰固化作用是由于盐基交换、胶结性，使膨胀土的液限和膨胀量降低，提高强度，粘土颗粒与石灰的相互作用显现出来。水泥固化作用是由于钙酸盐和铝的水化物与膨胀土颗粒的胶结作用，胶结物逐步脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低液限和胀缩变形，增大缩限和抗剪强度。
改良法有一个明显的优点:成本低。
A、灰土垫层
灰土垫层是将基础地面下一定范围内的膨胀土挖去 ,一般在挖去的膨胀土中按重量比掺7%～9%石灰形成灰土，灰土在最佳含水量时,分层回填压实。换填灰土厚度通过变形计算确定 ,但不应小于30cm。灰土垫层不仅可以消除被置换部分的膨胀性, 同时也防止地表水渗透土层中,造成构筑物开裂和破坏。
对膨胀土就地改良，减少征地对膨胀土的弃置，比较经济。
该方法施工简单,易于掌握和施工,适应性强,对浅层膨胀土有较好的处理效果。
B、二灰改良
膨胀土中加入生石灰不仅能显著降低膨胀土的胀缩性,还可以提高土的强度,增强路基的水稳性,改良厚度可在10cm～30cm之间,石灰掺量在5%～7% ,同步掺入9%左右的粉煤灰,改良效果更好。
C、路基“三素一灰包边、上下封闭”填筑法
对路基膨胀土的改良，通过先在软基路段用4%～8%石灰土对软基进行封闭填筑；后在一般路基采用“三素一灰包边”，即: 三层25cm膨胀土、一层20cm8%石灰土填筑，在所有路基两边1.0～2.5m范围采用4～6%石灰土包边，路基顶20cm8%石灰土封闭填筑。改良后的石灰土用于路基填筑膨胀率趋于零。其施工工艺较烦琐，特别是灰土包边施工和植草护坡施工方面。一般在路堤边坡填筑时，增加土工网，利用不同组合结构型式、交错分层填筑，可有效防治路堤边坡的浅层滑坡。
D、膨胀土路堑边坡的防护挡墙施工
路堑坡脚受地表水冲刷严重,也是孔隙水富集区,容易产生应力集中,所以边坡脚比其他部位易遭到破坏,同时因坡脚破坏而易引起边坡整体破坏。由于膨胀土滑坡多具牵引式特点,层层牵引向上发展,最后导致大规模滑坡。挡墙高度一般控制在3m～5m,基础应埋在冰冻线以下,不能受大气变化影响为好,一般在1.5m左右,泄水孔间距要比普通挡墙适当减少,这样便于疏干坡脚。墙背连续设置0.4m～0.6m厚砂卵石反滤层,既起排水作用,也可以缓冲膨胀土胀缩变形时挡墙的反作用力。挡墙设计时要考虑膨胀力。挡土墙顶或边沟外宜留有1m宽平台,对平台以上边坡进行防护。
E、膨胀土边坡浆砌片石护坡施工
在浆砌片石下必须设置10cm～20cm厚砂垫 ,可在边坡背埋设渗水盲沟,可在浆砌片石下边也可铺设带膜土工布,但仍要设置砂垫层,护坡顶部设1.5m～2.0m宽浆砌片石封闭,防止地表水渗入护坡背。采用骨架防护时,要求挖槽将骨架完全嵌入边坡,骨架内要及时种植草皮,也可配合采用三维植被网种植草,这样草皮成活率高,也不宜冲刷,采用骨架防护,当边坡较高时,骨架内应设置排水槽,同时骨架间距不宜过大。
3)湿度控制法
膨胀土湿度的变化引起膨胀压力变化可能使建筑物位移、变形、裂缝。覆盖非膨胀土控制湿度平衡。保湿法即通过限膨胀土与外界接触，使膨胀土含水量保持稳定，从而限定其胀缩的程度。在具体施工中，对已成型路基进行基顶土工布封闭处理，在底基层顶面喷洒沥青膜封层，在路基防护方面，采取增设隔水层等。该法效果有限，只能辅助采用。
结束语
处治膨胀土不良地质问题的方法较多,上述方法的特点是技术可靠、经济实用、施工方便简单,有很好的处理效果,便于掌握及推广应用。
膨胀土问题的研究能够为现有公路施工提供技术支持，而且对加快国家基本建设，节约工程投资，具深远的意义。
参考文献：
[1] 刘特洪等.工程建设中的膨胀土问题.北京.中国建筑工业出版社.1997.
[2] 李世林等.中国膨胀土工程地质研究.南京.江苏科学技术出版社.1992.