李海群   钱瑜     吉林省公路工程监理有限责任公司

摘  要：膨胀土分布十分广泛，极易造成路基工程病害，结合本人工程实例，从膨胀土路堤可能出现的各类病害入手，根据膨胀土的工程特性及病害产生的原因，提出了一些切实可行的防治措施及处理方法。

关键词：膨胀土  路基  病害  应对措施

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1.前言

在自然条件下，膨胀土一般呈黄、褐、棕及灰绿、灰白等颜色，土体发育有各种特定形态的裂隙，常见光滑面和擦痕，裂缝随气候变化张开和闭合，并具有反复胀缩的特性；膨胀土多出露于二级及二级以上的阶地，山前丘陵和盆地边缘，一般地形平缓，无明显自然陡坎，具典型的垄岗式地貌。膨胀土是土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩开裂两种变形特性的黏性土。膨胀土分布十分广泛，在世界五大洲中的40多个国家都有分布。在我国，已有广西、云南、湖北、安徽、四川、河南、山东等20多个省180多个市县发现了膨胀土的分布。影响膨胀土胀缩特性的内在因素主要是矿物成分及微观结构两方面。试验证明，膨胀土含大量的活性黏土矿物，如蒙脱石和伊利石，尤其是蒙脱石，比表面积大，在低含水率时对水有巨大的吸力，土中蒙脱石含量的多少直接决定着土的胀缩性质的大小。除了矿物成分因素外，这些矿物成分在空间上的联结状态也影响其胀缩性质。经对大量不同地点的膨胀土扫描电镜分析得知，面一面连接的叠聚体是膨胀土的一种普遍的结构形式，这种结构比团粒结构具有更大的吸水膨胀和失水吸缩的能力。外界因素则是水对膨胀土的作用，或者更确切地说，水分的迁移是控制土胀缩特性的关键外在因素。因为只有土中存在着可能产生水分迁移的梯度和进行水分迁移的途径，才有可能引起土的膨胀或收缩。膨胀土对公路工程的危害形式是多样的，而且变形破坏具有多次反复性。在膨胀土地区，路基边坡常大量出现坍方、滑坡。我国过去修建的公路一般等级较低，膨胀土引起的工程问题不太突出。然而，近年来兴建的高等级公路，在不少膨胀土地区都遇到严重的路基病害，造成了重大的经济损失，开始引起广泛关注。应注意的是，在有条件时，即使规范规定的自由膨胀率为40%以下的弱膨胀土，也不要轻易采用，以减少疑似质量病害的发生。

2.膨胀土路基的主要病害形式

2.1路堑病害

（1）溜塌:边坡表层强风化层内的土体，吸水过饱和，在重力与渗透压力作用下，沿坡面向下产生塑流状塌移的现象，称为溜塌。溜塌是膨胀土边坡表层最普遍的一种病害，常发生在雨季，与降雨稍有滞后关系，可在边坡的任何部位发生，与边坡坡度无关。溜塌上方有弧形小坎，无明显裂缝与滑面，塌体移动距离较短，且很快自行稳定于坡面。溜塌厚度受强风化层控制，大多在1．0m以内，不超过1.5m。

（2)剥落:剥落是路堑边坡表层受物理风化作用，使土块碎解成细粒状、鳞片状，在重力作用下沿坡面滚落的现象。剥落主要发生在旱季，旱季愈长，蒸发愈强烈，剥落愈严重。一般强膨胀土较弱膨胀土剥落更甚，阳坡比阴坡剥落要严重。剥落物堆积于边坡坡脚或边沟内常造成边沟堵塞。

（3)泥流:泥流是坡面松散土粒与坡脚剥落堆积物在雨季被水流裹带搬运形成的。一般在膨胀土长大坡面、风化剥落严重且地表径流集中处最易形成。泥流常造成边沟或涵洞堵塞，严重者可冲毁路基、淹埋路面。

（4)冲蚀:冲蚀是坡面松散土层在降雨或地表径流的集中水流冲刷侵蚀作用下，沿坡面形成沟状冲蚀的现象。冲蚀沟深0.1～0.5m，深者可达1.Om。冲蚀的发展使边坡变得支离破碎。冲蚀主要发生在雨季，特别是大雨或暴雨季节。冲蚀既破坏了坡面的完整性，也不利于植物的生长。

（5)坍滑:边坡浅层膨胀土体，在湿胀干缩效应与内化作用影响下，由于裂隙切割以及水的作用，土体强度衰减，丧失稳定，沿一定滑面整体滑移并伴有局部坍落的现象，称为坍滑。坍滑常发生在雨季，并较降雨稍有滞后。滑面清晰且有擦痕，滑体裂隙密布，多在坡脚或软弱的夹层处滑出，破裂面上陡下缓，滑面含水富集，明显高于滑体。坍滑若继续发展，可牵引形成滑坡。坍滑厚度一般在风化作用层内，多为1.0～3.Om。

（6)滑坡:滑坡具有弧形外貌，有明显的滑床，滑床后壁陡直，前缘比较平缓，主要受裂隙控制。滑坡多呈牵引式出现，具叠瓦状，成群发生，滑体呈纵长式，有的滑坡从坡脚可一直牵引到边坡顶部，有很大的破坏性。滑体厚度大多具有浅层性，一般为1.0～3.Om，多数小于6.Om，与大气风化作用层深度密切相关。膨胀土滑坡主要与土的类型和土体结构关系密切，与边坡高度和坡度并无明显关系。因此，试图以放缓边坡来防治滑坡几乎是徒劳的，必须采取其他有效的防护加固措施。

2.2路堤病害

（1）坍肩 ：路堤肩部土体压实不够，又处于两面临空部位，易受风化影响使强度衰减，当有雨水渗入时，特别是当有路肩纵向裂缝时，容易产生坍塌。塌壁高多在1m以内，严重者大于1m。

（2）沉陷：膨胀土初期结构强度较高，在施工时不易被粉碎，亦不易被压实。在路堤填筑后，由于大气物理风化作用和湿胀干缩效应，土块崩解，在上部路面、路基自重力与汽车荷载的作用下，路堤易产生不均匀下沉，如伴随有软化土挤出则可产生很大的沉陷量。路堤越高，沉陷量越大，沉陷越普遍，尤以桥头填土的不均匀下沉更为严重。不均匀下沉导致路面的平整度下降，严重时可使路面变形破坏，甚至屡修屡坏。

（3）坍滑：膨胀土路堤填筑后，边坡表层与内部填土的初期强度基本一致。但是随着通车时间的延续，路堤经受几个雨湿季节的反复收缩与膨胀作用后，表层填土风化加剧，裂隙发展，当有水渗入时，膨胀软化，强度降低，导致边坡坍滑发生。

（4）纵裂：路肩部位常因机械碾压不到，使填土达不到要求的密实度，因而后期沉降相对较大。同时因路肩临空，对大气物理作用特别敏感，干湿交替频繁，肩部土体失水收缩远大于堤身，故在路肩顺路线方向常产生纵向开裂，形成长数十米甚至上百米的张开裂缝。缝宽约2～4cm，大多距外缘0.5～1.0m。

（5）滑坡：路堤滑坡与填筑膨胀土的类别、性质、填筑质量以及基底条件等有关。若用灰白色强膨胀土填筑堤身，则形成人为的软弱面（带）；填筑质量差，土块未按要求打碎；基底有水或淤泥未清除，处理不彻底；边坡防护工程施工不及时；边坡表层破坏未及时整治等，都有可能产生滑坡。因此，膨胀土路堤有从堤身滑动的，也有从基底滑动的。

3.膨胀土路基病害的主要处理措施

3.1完善路基排水

完善路基排水设施对于膨胀土路基的稳定具有特殊重要意义。对膨胀土路基顶部及边坡采取有效的排水措施尤为重要。病害区段，所有排水设施均应检查并完善，以使危害路基稳定的地面水、地下水能顺畅排走，防止积水浸泡路基、地下水浸入路基。为此，应注意以下几点：

(1) 边沟应较一般地区适当加宽、加深。路堑边沟外侧应设平台，以保护坡脚免遭水浸，并防止剥落物堵塞边沟。所有地面排水沟渠，特别是近路沟渠，均应铺砌和加固，以防冲、防渗。对于砂浆脱落应及时进行养护。

(2) 堑顶设截水沟，以防水流冲蚀坡面和渗入坡体。边坡坡顶与截水沟之间应封闭，不得让雨水渗入。堑顶截水沟应距堑缘10～15m以外。截水沟纵坡宜以岗脊为顶点向两侧排水。

(3) 在填挖交界处和已采用膨胀土作路堤填料的路段增设盲沟排水。台阶式高边坡，应在每一级平台内侧设截水沟，以截排上部坡面水，并宜在截水沟与坡脚之间设一定宽度的平台，以利坡脚稳定。

3.2坡面防护加固

膨胀土边坡因开挖而产生的施工效应特别明显，挖方使原来处于稳定的膨胀土裸露在边坡表面或大大降低了上覆压力。由于膨胀土边坡比其他土质边坡更易风化、易胀缩变形，由此引起的边坡变形危害就更加严重。坡面防护加固的类型很多，主要应根据边坡膨胀土类别及风化程度等特性合理选择。膨胀土边坡以不得露黄土为原则。

(1)铺植草皮：铺植草皮适用于边坡高度不高的土质边坡。但草皮固着深度有限，易被冲刷，宜增设浆砌片石骨架支撑土体。

(2)骨架护坡：骨架护坡主要是用以防止坡面表土风化，同时加强风化层土体的支撑稳固作用，实际上这是一种将长大坡面分割为由若干骨架支撑的小块土坡，进行分而治之的有效措施。在膨胀土边坡防护加固中，常用的骨架护坡形式主要有方格架护坡和拱形骨架护坡，此外还有人字形骨架护坡等。用浆砌片石或预制块做成格式或拱式形状的护坡，正在得到大量的应用，它具有得体的几何形状，当中间的草长起来的时候，绿白相间很好看，和它相比，满铺式则显得单调。骨架的作用在于支撑和分割坡面，消除坡面较大范围内的相互渐变牵引的影响，骨架的宽度及其间距，可视坡体土性好坏调整，常用的骨架宽度为0. 5m，间距为2～3m。骨架嵌镶入坡体表面的深度是确保其防护能力的关键，一般不应小于0. 5m，即应该嵌固在表层松土或强风化层以下较坚实的土层上，埋置较浅的骨架，其隆起变形，往往从坡中开始，逐渐牵引而上，导致整个骨架的破坏。经过大量调查，拱形骨架护坡对坡面风化土体的支撑稳固作用较之方格形骨架护坡更好。甚至可以见到，有的拱形骨架下面表土局部塌空，拱对上部坡面的支撑仍然良好。但是拱形骨架施工要比方格骨架更困难，所以，在实际工程中大多仍采用方格形骨架护坡。

4.结束语

通过对膨胀土路基施工分析总结，使工程技术人员对膨胀土路基施工有了进一步深入地了解。因此合理解决路基膨胀土主要病害的处治问题，对膨胀土地区公路建及工程质量的提高具有十分重大的社会及经济意义。

参考文献

[1]梁全辉,膨胀土路基病害与防治[J],大众科技.2010(9):57-57. 

[2]王玉娟等,高速公路膨胀土的特征及防治[J],交通世界.2010(11)：249-250.