浅谈膨胀土地基处理

【前言】浅谈膨胀土地基处理由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。对于膨胀土的判别与分类，近些年来国内外做了大量的研究工作，基于不同目的采用不同的判别和分类方法。如：通过膨胀性矿物（蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等等。虽然膨胀土的判别方法国内外尚未有统一标准，...

摘要：膨胀土是具有较强的遇水膨胀，失水收缩的高液限粘土，对公路路基及工程建筑有较强的潜在破坏作用。因此，膨胀土路基处治对公路的安全至关重要，本人笔者就青兰高速的膨胀土处治进行简要的说明。

关键词：膨胀土，高液限粘土

中图分类号：U416文献标识码： A 。

1、膨胀土的判别和分类

在膨胀土地区进行工程建设，首先必须正确识别膨胀土与非膨胀土，并准确判断膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点，然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。以往的工程建设经验（包括水利、公路、铁路等）已经证明：膨胀土并不可怕，可怕的是对膨胀土判断失误，没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。

对于膨胀土的判别与分类，近些年来国内外做了大量的研究工作，基于不同目的采用不同的判别和分类方法。如：通过膨胀性矿物（蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等等。虽然膨胀土的判别方法国内外尚未有统一标准，但比较广泛采用的是现场定性和室内简易定量指标相结合的方法，即根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标综合判定：

1）裂隙发育，常有光滑面与擦痕，有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土，在自然条件下呈硬塑状态；

2）多出露于二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎；

3）常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等；

4）建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合；

5）自由膨胀率大于或等于40%。具备这些条件的土可判定为膨胀土，然后再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。

2、膨胀土的处理方法

对于地基为膨胀土的路基，在施工前必须对地基进行处理。

1、清表压实

挖除路基范围内的树根、灌木、清除表土，挖除淤泥，排除积水，填平夯实坑穴，切断或降低地下水，清除深度一般不小于30cm，然后对基底进行压实，必要时可将地基土翻松、打碎，再整平、压实。

2、换填处理

对挖方和填高不足1米的低填路段的地基，应采用换填法处理。换填深度应根据膨胀土的膨胀性和当地的气候特点确定，即应达到土体含水量基本不受外界气候影响的临界深度。由于在一定深度下的膨胀土的含水量基本不受外界气候变化的影响，该深度被称之为临界深度。临界深度处膨胀土的含水量则被称为临界含水量。由于各地气候条件不同，所在地区的膨胀土的临界深度和临界含水量也不相同，因此具体换填深度应根据当地实际确定。有的经验换填处理深度为：强膨胀岩土地基为2米；中、低膨胀岩土地基1.0～1.5米。即至少应挖除表层100cm厚膨胀土。换填材料应为非膨胀土或改良后的膨胀土，例如采用1.0m左右的砂砾垫层可有效地消除膨胀土的胀缩作用，提高地基承载力。换填时应按规定的压实度标准分层压实。

3、改性处理

对作为地基或者用作填料的膨胀土可以采用化学方法进行改性处理，其目的是降低膨胀土的膨胀潜势，提高水稳性和强度。目前，用于膨胀性的添加剂材料主要有石灰、水泥、粉煤灰、石膏、NCS固化剂等。

石灰处理

石灰是一种最常用的固化剂，不仅效果好而且经济、取材容易，因而在膨胀土的改良处理中得到广泛应用。

改良原理：石灰改良膨胀土的机理和作用包括：阳离子交换作用，凝聚作用，吸水、胶结及碳化作用等。由于石灰中的Ca2+、Mg2+离子与膨胀土的Na+、K+离子发生阳离子交换，减少了粘粒双垫层的厚度，使得吸附水减少，粒间结合力增强，呈现团粒化现象；生石灰粉熟化过程的放热、吸水作用，使得土体含水量降低，促进了土的固结；而石灰与土中的胶质二氧化硅和胶质氧化铝作用则生成复杂的铝酸钙和硅铝酸钙的含水物，并逐渐硬化成雏晶与土颗粒粘结，形成网状结构，使土颗粒间的联接更加牢固，从而提高了土的强度并能长期保持稳定。此外，加入石灰后，土中ph值增大，改变了膨胀土的物理化学环境，对上述化学反应能起到较好的促进作用。因此采用石灰改良后的膨胀土，其含水量、液性指数、压缩系数及粘粒含量减少，而压缩模量、强度增大，但实验表明，膨胀率、膨胀压力、塑性指数和塑限等则随石灰含量的增加，指标有一最低值或最高值，即石灰含量存在一个最佳值。对路基而言，一般加入6%作用的石灰，能使改良土具有较低的膨胀和膨胀压力，且具有较高的能满足要求的强度。

NCS处理

加固机理：NCS是一种新型复合粘性土固化材料，有石灰、水泥与合成“SCA”添加剂改性而成。NCS加入土中除具有石灰对膨胀土的改性作用外，还与土粒发生一系列的物理、化学反应。NCS与土中的水接触能释放出较多的Ca2+、Al3+高价阳离子并与粘粒表面的负电荷中和，使扩散层减薄，土粒彼此靠近，聚集成团粒，形成团粒化或砂质化结构，增强了土的可压实性。同时，土粒在与NCS的水化反应中生成新的硅酸铝水化物和硅酸钙水化物，这些新生的针状的结晶矿物使土体的早期和后期强度及水稳性都得到了加强。NCS固化剂除了具有石灰、水泥的优点，可消除膨胀土的膨胀性，提高其强度和水稳性外，还具有较高的吸水性，更适用于塑性指数大、含水量高的膨胀土的处理。掺入量以3%～8%为宜，且通过试验确定。

水泥处理

水泥也是处理膨胀土最常用的改性材料之一。水泥作为固化剂，其作用与石灰相似，其加固机理主要有水泥的水解和水化反应，从而生成Ca(OH)2、含水硅酸钙（3Cao.2SiO2.3H2O）、含水铝酸钙（3Cao.2Al2 O3.6H2O）,及含水铁酸钙（3Cao.2Fe2 O3.6H2O）等，这些矿物可以增加膨胀土的强度。其次是粘土颗粒与水泥水化物的作用，包括阳离子交换和固粒化作用、硬凝作用，即水泥水化反应析出的大量钙离子和粘土矿物中的SiO2和2Al2 O3生成不溶于水的稳定的结晶化合物，并在水中和空气中逐渐硬化，增大了改良土的强度和水稳定性。第三是碳酸化作用，即水泥水化物中游离的Ca(OH)2与水和空气中的CO2发生碳酸化反应，生成不溶于水的CaCO3，使改良土的强度得到缓慢增长。但试验表明，水泥在降低膨胀土的膨胀性方面效果不如石灰好，且处理费用上不如采用石灰经济。因此，在膨胀地基土及膨胀土路堤填料的改性处理中，采用水泥作为添加剂趋势减少。

结束语

处理膨胀土路基的方法有多种，我们在做膨胀土路基处理时，应注意贯彻因地制宜、就地取材、经济有效的原则。