膨胀土路基要求

膨胀土系指含有较多黏粒及其他亲水性较强的蒙脱石或伊利石等矿物成分，遇水膨胀，失水收缩，是一种特殊膨胀结构的黏质土，多分布于全国各地二级及二级以上的阶地与山前丘陵地区。具有胀缩性、崩解性、多裂隙性、超固结性、风化性、强度衰减性等工程性质，对不加处治、膨胀土填筑的路堤必然发生沉陷、变形、滑坡、溜坡、纵裂、坍滑等病害，有条件地区，应不采用膨胀土填筑路堤的设计方案。但对受造价、施工条件限制项目，采用中弱性膨胀土作填料是一个难以回避的课题，事实证明处治方法恰当，提高膨胀土防水保湿性能，增加路基稳定性前提下，中弱性膨胀土是可以用作路基填料的，包括高等级公路工程。

1.鉴别标准

强膨胀土稳定性差，不应作为路基填料，因而区分强与中弱性膨胀土的类别对保证工程质量尤为重要。鉴别的方法国内外尚无统一技术标准，用自由膨胀率与液限可以划分膨胀土与非膨胀土，但不是必要条件，其方法不够完善、缜密。最主要的鉴别指标是胀缩总率及胀缩循环变化特性。《规范》规定，一般情况下据膨胀率指标大致可分强、中、弱三级：弱性膨胀土40%≤FS＜65%；中性膨胀土：65%≤FS＜90%；强性膨胀土：FS≥90%。以江苏境某高速L～K标段为例，该项目路线长16.465公里，路线所经区域为里下河沉积平原区，土层层次变化复杂，多次沉积旋回，0～40m深度范围为中、高液限黏土，塑限24.1～27.1%，塑性指数30.4～39.7（100g），液限54.5～66.8%，存在亲

水性矿物，自由膨胀率FS为50～72%，大于40%，小于90%，属于中、弱性膨胀土，膨胀力Pe为22.7～26.8KPa，膨胀量26.2～30.7%（P=0）。本区域内取土坑土源可在处治后填筑路堤。

2.稳定剂及其改性机理

随着交通投入加大，我国有关科研部门也加大对膨胀土研究力度，安徽、广西、江苏、四川等地都取得了成功经验与有效处治方法，在防水保湿方面有多种方法值得借鉴，如挖孔桩加固稳定边坡、考虑土体膨胀力的挡土墙设计、路堤浆砌片石全封闭、增设盲沟与渗水沟，但这都是被动处治措施，要根本提高路基稳定性对膨胀土改性处治更为关键。改性稳定材料一般采用生石灰。生石灰水化产生大量钙离子，与膨胀土中蒙脱石、伊利石等矿物层起吸附水作用，钙离子与溶液中析出的Ca(0H)2粒子吸附到土颗粒周围，形成石灰水化物在颗粒表层聚集，经硬化结晶，形成一种固化层，这种固化层可以起到防止土颗粒内水化散和外水内侵的作用，减弱膨胀土的亲水性，从而增强自身稳定性能。工程实践中，对石灰剂量与膨胀力、膨胀量的影响关系做了比对试验，分别对中性、弱性膨胀各做三组平行试验。试验数据表明，石灰对膨胀土改性是有效的。中性膨胀土，5%、7%改性效果差距不明显，与3%相比效果显著。弱性膨胀土，3%、5%、7%三者效果相差不大。因而，从改性效果与经济角度考虑，中性膨胀土选择5%掺灰量，弱性膨胀土选择3%掺灰量，为保证改性安全性与可靠性，施工控制时宜提高1%。

3.路基填筑高度

路线设计时，要考虑路堤填筑高度对路基稳定性影响，尽可能选用低填土方案，避免大填大挖。膨胀土路堤在一定压实功作用下，其初期强度可达到设计值。随着时间推移，其固有的膨胀性、崩解性及风化等综合效应作用下，以及路基自重与汽车荷载的重复作用，压实度与强度逐步下降，使路堤不均匀性下沉，如有软化挤出则可产生严重的沉降，路堤越高，沉陷越大，导致平整度下降，严重时使路面变形破坏。一般情况下，路基设计高度应控制在3m以内，超过3m路段，要考虑沉陷稳定因素，大于6m路段，必须设置砂垫层、预留沉落量和路基加宽设计。

4.隔离层、外包层和不透水基层

无侧限条件下，膨胀土吸水湿化，不同类型的膨胀土其崩解性不一，强性膨胀土数分钟就可以崩解，中弱性崩解缓慢，且崩解具有不完全性。因此设置隔离层、外包层和不透水层，对内包中弱性膨胀土侧向限制，减弱水份渗透与湿化，最大程度上减少对路基强度的破坏。路堤两侧采取非膨胀性材料包封时，其宽度应大于3m，一贯到底，且保证足够的压实度。原地表应挖松掺灰，其上设40cm厚度8～12%石灰土填筑，作为隔离层，在全宽范围内要设2～3%的横坡。路肩、中央分隔带要做好防渗透设计，设不透水层。

5.超固结性与超载预压

天然状态下膨胀土孔隙比小，干密度大，初始结构强度高，开挖后，将使土体超固结应力释放，导致胀缩总率增大2～3倍，膨胀力增大7～8倍，路基边坡和路基表层出现卸荷膨胀，在坡脚处形成应力集中区和塑性区，边坡崩裂破坏。因此要重视膨胀土路基的超载预压工作，预压期应在6个月以上。同时，在边沟设计与施工时，要减少对膨胀原状土大量开挖。这样可以保持路基稳定性、较高的初始强度，避免强度大幅衰减。

6.边坡、边沟与坡面防护

对于路堤段，边坡一般采用直线型。填土高度＜6m时，边坡坡度宜采用1：1.5～1：1.75；填土高度＞6m时，边坡坡度宜采用1：1.75～1：2.0；在高速公路上需采用高安全值，路堤边坡不小于1：1.75。对于路堑段，可采用直线型、折线型、台阶型或组合型，这样可以把高边坡降为矮边坡，减轻高边坡土体对坡脚的压力和雨水流速，防止对坡面冲刷力增大。在组合式边坡中，平台可以对边坡有支撑、变形减缓的作用。路堑边坡坡度：对弱膨胀性土，填土高度＜6m时，边坡坡度宜采用1：1.5；填土高度6～10m时，边坡坡度宜采用1：1.5～1：2.0+1m平台；对中膨胀性土，填土高度＜6m时，边坡坡度宜采用

1：1.5～1：1.75；填土高度6～10m时，边坡坡度宜采用1：1.75～1：2.0+2m平台。

边沟尺寸应较一般性土质地段，要加深加宽，路堑边沟段外侧应设置1m平台，堑顶外5m外设截水沟。边沟应采用浆砌块石砌筑，采用预制板时，要做好垫层与接缝处理，设置较好的纵坡，及时排出地表水，减少渗漏。

坡面防护一般采用铺草皮的设计，对边坡起到隔热保温和防止土体干缩湿胀的作用，但草皮固着深度较浅，在暴雨多的南方地区，应设置支撑土体的浆砌片石的拱圈。严禁在坡面或路基两侧种植紫穗槐、夹竹桃等灌木，发达根系对边坡起到破坏性作用。路堑边坡还可以设挡土墙，设计时应考虑土体膨胀应力的作用。一般情况下，基础埋置深度1.5m，不使地表水对墙基干燥稳定产生影响，墙背反滤层厚度按上限设计，以充分抵消墙后部分应力释放。

7.施工控制

压实宜选用大型压实设备、振动式压路机或30～50T轮胎压路机，速度4Km／h。每侧路基加宽30～50cm。路堤与路堑分界地段加强压实效果。土颗粒应破碎至5cm以下，2cm以下更佳，压实土层松铺厚度不大于30cm。做好3～4%的横坡，以利排水。取土场挖出的土方不应直接运至施工现场，应先掺设计灰量的30～50%，对土填料砂化、改性，基本稳定后使用，闷料砂化改性时间，一般5～7天。注意气象

动态，严禁雨季或雨天施工，雨后应及时复压、确保达到雨前压实度水平或设计规定。

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