工程中的“問題土”——膨脹土

在上期內(nèi)容中我們一起了解了黃土的有關(guān)內(nèi)容，本期讓我們跟隨小編的腳步，一起走進(jìn)另一類“問題土”——膨脹土的世界。

膨脹土的基本特征

膨脹土是一種粘性土，含有較多的親水性粘土礦物，多為伊利石、蒙脫石及高嶺石，具備吸水膨脹，遇水崩解或軟化，失水收縮的特性，抗沖刷性能差。眾所周知，一般粘性土也都有膨脹、收縮特性，但其量不大，對工程沒有太大的實(shí)際意義；而膨脹土的膨脹—收縮—再膨脹的周期性變形特性非常顯著，并常給工程帶來危害，因而工程上將其從一般粘性土中區(qū)別出來，作為特殊土對待。民間將其形象描述為“晴天一把刀，雨天一團(tuán)糟”，它在環(huán)境干濕交替的作用下，土體積會明顯脹縮，強(qiáng)度會急劇衰減，性質(zhì)極不穩(wěn)定，素有工程“癌癥”之稱。膨脹土在我國分布范圍很廣，據(jù)現(xiàn)有的資料，廣西、云南、湖北、安徽、四川、河南、山東等20多個(gè)省、自治區(qū)、市均有膨脹土。目前膨脹土的工程問題，已成為世界性的研究課題。

膨脹土地段常見病害

1、裂縫

膨脹土路基遇雨水浸泡后，土體膨脹，輕者表面出現(xiàn)厚10cm左右的蓬松層，重則在50-80cm深度范圍內(nèi)形成“橡皮泥”；若在干燥季節(jié)，隨著水分的散失，土體將嚴(yán)重干縮龜裂，其裂縫寬度約1-2cm，裂縫深度可達(dá)30-50cm，雨水可通過裂縫直接灌入土體深處，使土體膨脹濕軟，從而喪失承載能力，且由于膨脹土具有極強(qiáng)的親水性，土體愈干燥密實(shí)，其親水性愈強(qiáng)，膨脹量愈大，當(dāng)膨脹受到約束時(shí)，土體中會產(chǎn)生膨脹力，當(dāng)這種膨脹力超過上部荷載或臨界荷載時(shí)，路基出現(xiàn)嚴(yán)重的崩解，從而造成路基局部坍塌、隆起或裂縫。

道路裂縫

2、路基下沉

雨水或地面徑流沿裂縫下滲，使膨脹土路基受水浸膨脹軟化后，發(fā)生崩解或強(qiáng)度衰減，在車載作用下路床翻漿冒泥，路基下沉，并促使混凝土路面版錯臺、斷裂。在上部路面、路基自重與汽車何在的作用下，路堤易產(chǎn)生不均勻下沉，如伴隨有軟化擠出則可產(chǎn)生很大的沉陷量，不均勻下沉導(dǎo)致路面的平整度下降，嚴(yán)重時(shí)可使路面變形破壞，甚至屢修屢壞。

路基下沉

3、翻漿冒泥

路基頂部受外營力（氣候、溫度等）作用，多次膨脹變?nèi)酰俳?jīng)水浸泡溶脹，強(qiáng)度驟減，受力后形成水囊，使道床下沉擠入土中泥漿上翻冒出引起軌道、路面變形。雨季路面滲水，土基受水浸并軟化，在行車荷載作用下，形成泥漿，擠入粒料基層，并沿路面裂縫、伸縮縫濺漿冒泥。

整治礦區(qū)鐵路翻漿冒泥

4、剝落、沖蝕、泥流

主要因?yàn)楣仿穳q邊坡地段風(fēng)化，使土塊破碎成細(xì)粒狀、鱗片狀剝落，在降雨、風(fēng)或地表徑流作用下沖蝕坡面，特別在雨季，坡面風(fēng)化松散土與坡腳剝落堆積物易形成泥流，常造成邊溝或涵洞堵塞，嚴(yán)重時(shí)可沖毀路基、淹沒路面。

邊坡剝落

膨脹土路基處理方法

1、換填法

最直接的手法就是將膨脹土層整體挖去，并將其換成力學(xué)性質(zhì)好的土層。但這種方法成本較高，對環(huán)境影響也很大。

2、物理化學(xué)改性

通過在膨脹土中加入改性劑，如石灰、水泥、粉煤灰等來改良膨脹土的性質(zhì)。這些摻料可以有效的降低膨脹土的脹縮性，但施工拌合困難，對生態(tài)環(huán)境有一定的破壞。

3、封閉包蓋法

引起膨脹土問題的主要原因是干濕循環(huán)的氣候作用。通過上覆其它土層對膨脹土進(jìn)行封閉，阻隔大氣循環(huán)作用，能夠有效的解決膨脹土問題，且造價(jià)低，施工便利，環(huán)境友好。

4、夾層法

采用膨脹土與砂性土夾層填筑的方法，可以使膨脹土與其上下砂層構(gòu)成雙層排水，及時(shí)排走膨脹土內(nèi)部的水，提高土體強(qiáng)度。

支持文獻(xiàn)：

[1]田世寬,張海波.某高速公路膨脹土路基病害分析及處治措施[J].施工技術(shù),2014,43(17):119-122.

[2]張季如,付麗萍.膨脹土地區(qū)公路病害特征及其防治技術(shù)的研究[J].國外建材科技,2003(01):71-72+91.

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供稿：趙凌云、鄧華峰、許曉亮、駱祚森