淺談膨脹土的危害與防治

[摘要]簡(jiǎn)單介紹膨脹土的工程特性及判定標(biāo)準(zhǔn)，分析膨脹土對(duì)工程的危害，提出幾種常用的防治措施。

[關(guān)鍵詞]路基 膨脹土 脹縮性

中圖分類號(hào)：TU5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0120098－01

一、前言

膨脹土是在自然地質(zhì)過程中形成的一種多裂隙并具有顯著脹縮性的地質(zhì)體，粘粒成分主要由強(qiáng)親水性礦物蒙脫石與伊利石組成。其吸水膨脹、失水收縮并且反復(fù)變形的性質(zhì)，以及土體中雜亂分布的裂隙，對(duì)建筑物所產(chǎn)生的變形破壞作用往往具有長(zhǎng)期潛在的危險(xiǎn)[1]。因此，為了防止膨脹土的脹縮變形，我們應(yīng)采取有效的工程措施，以防止其對(duì)結(jié)構(gòu)物的危害。

二、膨脹土的工程特性

（一）濕脹干縮性

當(dāng)土體浸水時(shí)，土顆粒表面的結(jié)合水膜增厚，使顆粒間距拉大，從而引起土體膨脹。當(dāng)土體失水時(shí)，結(jié)合水膜減薄，顆粒間距縮小，從而引起土體收縮。反復(fù)的膨縮變形導(dǎo)致膨脹土上的建筑物開裂破壞。

（二）多裂隙性

由于往復(fù)的干縮濕脹，致使土中的裂隙十分發(fā)育。裂隙不僅破壞了土體的連續(xù)性和完整性，使土體強(qiáng)度降低，為漸近破壞提供條件，而且也為地表水的浸入形成了通道，使土體脹縮效應(yīng)顯著，風(fēng)化加劇。

（三）超固結(jié)性

在地層歷史上，膨脹土地層曾受過比現(xiàn)在更大的前期固結(jié)壓力，使土體處于超固結(jié)狀態(tài)。

（四）崩解性

崩解性是膨脹土浸水所發(fā)生的一種吸水濕化現(xiàn)象。由于土塊表面顆粒首先吸附水分子形成水化膜，使顆粒間連結(jié)削弱。同時(shí)一部分膠結(jié)構(gòu)物被水溶解，破壞了土的結(jié)構(gòu)連結(jié)。于是在水膜楔入效應(yīng)的作用下，使土塊周圍首先出現(xiàn)各種形狀不一的土?；蛐K掉落與崩解等解體現(xiàn)象。

三、膨脹土對(duì)工程的危害

（一）膨脹土用作路基填料

由于膨脹土具有很高的粘聚性，當(dāng)含水量較大時(shí)，一經(jīng)施工機(jī)械擾動(dòng)，將粘結(jié)成塑性很高的巨大團(tuán)塊，很難晾干。隨著水分的逐漸散失，土塊的可塑性降低，由于粘聚性繼續(xù)作用，土塊的力學(xué)強(qiáng)度逐步增大，從而使土塊堅(jiān)硬，難于擊碎、壓實(shí)。[2]

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”，喪失承載能力。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，縫深可達(dá)30～50cm。

（二）膨脹土用作各種穩(wěn)定土材料

膨脹土用作穩(wěn)定土基層材料時(shí)，隨著時(shí)間的推移，穩(wěn)定土將會(huì)嚴(yán)重干縮、龜裂成20～25cm左右的碎塊。經(jīng)過車輛荷載的反復(fù)作用，這些龜裂碎塊逐漸松動(dòng)，并進(jìn)一步將基層裂縫反射到面層，使面層產(chǎn)生相應(yīng)的龜裂。若遇陰雨或積雪，路面積水通過這些裂縫灌入土基，土基表面將迅速膨脹、崩解，形成松軟層，喪失承載能力。再經(jīng)過行車碾壓，路面就會(huì)出現(xiàn)翻漿沉陷，最終導(dǎo)致路面崩潰。

四、膨脹土的防治措施

強(qiáng)膨脹土不能用作路基和基層填料，中等、弱膨脹土可用作路基填料，但須采取相應(yīng)處治措施。膨脹土地基處理方法分為膨脹土性質(zhì)改良法、保濕法及換土法三類。

1．換土法。換土法即大面積用非膨脹土替代換掉膨脹土，以保證路基及其他結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的穩(wěn)定。對(duì)于強(qiáng)性膨脹土必須進(jìn)行換土。南陽(yáng)至內(nèi)鄉(xiāng)段土建工程（NO五合同段）基本上采用的這種辦法。但是，這種方法對(duì)于處治中弱性膨脹土有個(gè)十分明顯的缺點(diǎn)：運(yùn)輸成本高。

2．保濕法。保濕法即通過限制膨脹土與外界接觸，使膨脹土含水量保持穩(wěn)定，從而限定其脹縮的程度。在具體施工中，對(duì)已成型路基進(jìn)行基頂土工布封閉處理；在底基層頂面噴灑瀝青膜封層；在路基防護(hù)方面，采取增設(shè)隔水層等。該法效果有限，只能輔助采用。

3．改良法。改良法是改變膨脹土的親水性、熱敏性和脹縮性的方法。其原理是通過摻加改性劑（如：石灰、水泥、粉煤灰、氯化鈉、氯化鈣或磷酸等）來(lái)穩(wěn)定膨脹土，提高其工程力學(xué)性質(zhì)。

五、結(jié)束語(yǔ)

目前膨脹土問題已成為我國(guó)工程地質(zhì)學(xué)、土質(zhì)學(xué)、土力學(xué)及基礎(chǔ)工程等學(xué)界所關(guān)注的一個(gè)重大巖土工程問題。該問題雖然有很大進(jìn)展，但是仍然有一些難題未解決，需要做大量的工作，以確保工程質(zhì)量，降低工程成本。這就需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更加深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝強(qiáng)等，土木工程地質(zhì)，成都：西南交通大學(xué)，2001.

[2]袁野、李曉紅、張?zhí)煳?、楊光輝，膨脹土路基病害防治，吉林交通科技，2004.2.

作者簡(jiǎn)介：

張志偉，吉林省長(zhǎng)春市人，西南交通大學(xué)在讀碩士研究生。