孙云武（江西省交通设计院）
摘要：针对膨胀土对路基的危害，对膨胀土的特性进行分析并阐述一些成功处理膨胀土路基的方法，从而避免公路的早期破坏，保证行车安全。
关键词：膨胀土公路路基干缩湿胀危害自由膨胀率
0引言
膨胀土是一种特殊土，也是一类典型的非饱和土，在我国20多个省、市、自治区内均有分布，其主要分布在四川、湖北、陕西、云南、安徽、贵州、广西、广东、河南、河北、山西等省和自治区，成因以残积或残坡积为主。膨胀土是指粘粒成分主要由亲水矿物组成、具有明显的吸水膨胀和失水收缩性能的高塑性粘土。
1膨胀土对路基的危害
膨胀土有受水侵湿后膨胀，失水后收缩的特性，很容易引起公路路基的收缩和胀裂，破坏路基的整体强度和稳定性，造成公路的早期破坏，影响行车安全，造成很大的经济损失，常见的病害有：基床翻浆冒泥、路肩鼓胀、路堑侧沟壁挤出等，边坡浅层滑坍和深层滑动的比率也较大，而且具有渐进性和长期性的特点。
2膨胀土路基常用处理方法
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。即挖除膨胀土，换填非膨胀土或沙砾土，换土浓度根据膨胀土的强度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。换土深度要考虑受地面降水影响而使土体含水量急剧变化的深度，基本上在1~2m，即强膨胀土为2m，中、弱膨胀土为1~1.5m，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。此方法施工简易，但施工同吉期较长、造价高，且开挖弃置会对生态环境造成一定的破坏，适合小规模的膨胀土路基处理。
2.2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。
2.3石灰改良膨胀土处理工艺石灰改良膨胀土施工方法是使含水量合适的膨胀土与掺入的石灰混合接触，并产生物理化学反应，以达到降低或消除膨胀土膨胀性，增强其水稳性和耐久性的目的。其机理是硅酸盐与铝的水化物与颗粒相互间的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，降低了液限，增大了土体的抗剪强度。因此该方法需要使石灰颗粒与膨胀土颗粒粒径尽可能小，增加其比表面积，并拌和均匀，能充分接触并发生反应。这是石灰改良膨胀土填料质量控制的关键，为了获得预期的效果，尚需对含水量、含灰率、石灰颗粒粒径、松铺系数、碾压遍数这些工艺参数进行专项研究。
膨胀土体经过生石灰、熟石灰改良后，膨胀土的物理力学性质主要在以下方面发生明显变化：粘粒含量大幅减少，粉粒含量有所增加；膨胀土改良后塑性指数明显降低；自由膨胀率、收缩系数都有不同程度的降低；压缩系数减少、压缩模量增大等。但是石灰与土的反应速度较慢，所生成的水化物强度较低，耐久性较差，而且掺量在8%以上才能达到一定的效果，在施工时需要拌和均匀，施工周期较长，造价偏高。
2.4膨胀土生态改性剂改良膨胀土技术膨胀土生态改性剂是一种复合的化工产品，具有电离和离子交换的作用，有较强的渗透性，能溶于水，在水中离解出带正电荷的阳离子[X]n+和带副电荷的阴离子[Y]n-，阳离子与膨胀土胶体表面的阳离子[M]n+产生交换作用，将这些原本吸附在膨胀土颗粒表面、亲水性极高的阳离子赶走，代之以亲水性较低、粘结力较强的铝离子及其水合物，破坏膨胀土颗粒吸附水的化学键，形成自由水，自由水通过重力、蒸发压实排除。膨胀土生态改性剂改变了膨胀土颗粒的结构特征，提高膨胀土的抗剪强度，增加膨胀土的水稳性，永久改变膨胀土的属性，将膨胀土改性为非膨胀土。膨胀土生态改性剂自身与土粒并不结合，它与膨胀土作用时其总量不减少，而且只要膨胀土中有水分，它的功效就会延续下去，这种作用是永久的不可逆的。膨胀土生态改性剂改性膨胀土有以下特点：第一、改善膨胀土湿胀干缩的特性。膨胀土湿胀干缩特性是其所含的矿物与水作用的结果，膨胀土生态改性剂离子交换作用于土壤颗粒表面的吸附水静电引力被打破，吸附水变成自由水被排出，这样就从根本上改善了膨胀土湿胀干缩的特性，将膨胀土改性为非膨胀土，其工程特性优于正常土。第二、改性后的土体具有人造沉积岩倾向。由于改性后的土体水分在膨胀土生态改性剂的作用下被排除，改性土在重力的作用下被压实，在石灰和离子反应中形成胶状晶体的粘和作用下被固化密实的板状结构，而且具有良好的弹性，不会发生断裂，具有人造沉积岩的倾向。第三、水的渗透不会引起岩土工程的破坏。经过膨胀土生态改性剂处理的土体，由于其排水作用而使大部分气孔也被压缩，且气孔里大部分空间会被再结晶物质所填充，虽然改性后的土体水还是能渗进去，但由于这些水不会再被吸附而很快被排出。所以，这些渗透水并不会引起岩土工程的破坏。
3结束语
膨胀土是影响道路建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理、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达到处理的目的。在以前的施工中，有的措施已经显示出良好的效果，应进一步总结和借鉴，最大限度地减少膨胀土对公路设施造成的危害。
参考文献：
[1]张等.《干旱半干旱地区膨胀土路基处理技术研究》研究报告[R].
[2]马军利，陈军.《第九次全国城市道路与交通工程学术会议论文集》.