膨胀土路基的毛细水病害及其处置对策.docx

膨胀土路基的毛细水病害及其处置对策高巨田，贾志清(中交公路规划设计院有限公司，北京100088)摘要：随着高速公路的发展，在工程建设中所遇到的问题也日益增多，膨胀土就是其中之一。由于膨胀土具有的水敏感性，需要对其采取必要的工程处治措施。在实际工程中，对膨胀土路基土体的处理使用较为广泛的就是改性和包边，使路基土体的物理化学性质发生变化，或将土体和水隔离开来。采用包边处理时，包边层的材料一般是砂垫层和改性土垫层。关键词：路基工程；膨胀土；毛细水；基质吸力中图分类号：U416.1文献标识码：B水量处移动的规律。其移动方式及其路径主要是：路表水通过水力作用向下渗透；路基两侧高处的水通过水压作用向路基渗透，地下水通过毛细作用向上渗透；由于路基内外土基的含水量差异而产生的横向吸附渗透；路基土对地下水的竖向抽吸；地下水通过土孔隙的水蒸汽上升积聚。毛细水的流动可以定义为水从地下水位向上的流动。由于地下水位以上的土体具有负孔隙水压力，因而涉及的工程面很广，例如膨胀土的胀缩变形和边坡土体的抗剪强度的下降等等。鉴于以上地表水和地下水的存在，在不同程度上将对路基产生危害。特别是在膨胀土地区，由于膨胀土体具有吸水膨胀、失水收缩以及往复湿胀干缩的特点，因此要对膨胀土进行特殊处理才能用作路基填料。强膨胀土稳定性差，不应作为路基填料；中膨胀土宜经过加工、改良后作为填料；弱膨胀土可根据当地气候、水文情况及道路等级加以应用，对于直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时，应及时对边坡及顶部进行防护。在实际施工中，对中膨胀土采取的改良措施主要是在膨胀土中加入稳定剂（石灰）和冲稀材料（砾石或粉煤灰）。加入石灰，主要是让它与土体中的伊利石、蒙脱石发生物理、化学作用，进行离子交换，降低土体的水敏感度[7]。总的说来，在膨胀土路基的设计中如何防水保湿、保持土体水分的相对稳定是一个非常关键的问题。对于地表水来说，应做好排水措施使地面水、地下水顺畅的排走，如设置堑顶截水沟、地面排水沟渠和边沟等；对于地下水来说，就要尽量防止地下水浸入路基，这就要对路基进行特殊的设计和处理，例如采取增高路基或者降低地下水位的措施，使路基土体处于干燥或中湿状态。在公1概述随着国家对高速公路建设的投入增大，在工程建设的设计与施工中碰到的困难也逐渐增多。膨胀土就是其中比较严重的问题之一。我国的膨胀土分布范围很广，这种土的水稳定性很差。膨胀土遇水以后膨胀强度降低，体积膨胀；失水以后体积减小并发生开裂。因此，在膨胀土地区修建高速公路时应对路基土体进行处理，使其具有好的水稳定性，从而提高路基的强度和使用寿命[1-2]。提高路基土体水稳定性，首先要从根本上弄清楚进入路基土的水源及其流动规律。所以，研究地下水的向上移动即毛细水的上升并对于工程施工的方法进行改进，具有重要的现实意义。2路基毛细水病害产生的原因在高速公路建设中，路基是公路工程的重要组成部分，是路面的基础。路基质量的好坏，将直接影响到路面的使用质量。路面的损坏往往与路基排水不畅、压实度不够、强度低等有直接的关系，而且修复难度、费用高。由此可见，保证路基稳定对提高路面使用品质的重要性不言而喻。在膨胀土地区修建高速公路时，我们通常遇到的路基病害有沉陷变形、溜塌、滑塌、纵裂和坍塌等[3，4]，这些病害大多数都与大气的物理风化作用和湿胀干缩效应有关，也就是说与水有关。不同的水源由不同的途径浸入路基并对路基产生危害。影响路基的水流主要分为地表水和地下水两大类[5，6]。水在路基中不论呈液态或气态移动，均遵循由高压处往低压处，由高温处往低温处，由高含水量处往低含作者简介：高巨田（1972-），男，高级工程师，从事公路工程技术研究工作。1242009年05期(总第53期)表1膨胀土路堤结构型式建议图1中膨胀土全断面改性路堤断面形式图2中膨胀土包边路堤一般断面形式图3中膨胀土包边路堤三明治断面形式路建设飞速发展的今天，研究膨胀土地区的路基设计与施工是非常有必要的。3国内外膨胀土路堤处治方法[8]（1）换填法。这是一种可靠的方法，但对大面积膨胀土分布地区，废土不仅占用大量土地，易导致严重的生态环境破坏，且随着借土运距的增加，建设成本将大幅度上升。（2）物理化学改性。目前处理膨胀土的方法主要是物理化学改性，如掺石灰、水泥、粉煤灰、氧化纳、氯化钙和磷酸等来稳定膨胀土，其中掺石灰处理膨胀土是最普通和有效的方法，且为《公路路基设计规范》所推荐的方法，掺石灰处理后能降低胀缩性。但由于膨胀土的高液限、高塑性和高含水量，膨胀土的掺灰拌合施工困难，且对生态环境有一定程度的破坏。（3）封闭包盖法（包边法）。针对引起膨胀土路堤浅层破坏的主要原因是干湿循环的气候作用，通过采用非膨胀土、石灰或其它改性土包边对路堤进行封闭，阻隔干湿循环作用对膨胀土路堤的影响，达到稳定膨胀土路堤的目的，该法在高速公路中得到