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公路施工中膨胀土特性与防治研究 　　 　　 中图分类号：U416.1+67 　　 摘要：本项目路线所经地带位于我国东部暖温带大陆半湿润性季风气候区。膨胀土是一种在公路施工中无法规避的地质类型。通过室内试验研究了膨胀土物理力学性质，并依据矿物组成成分划分类别。针对膨胀土在公路中的应用，提出相应风险规避和灾害防治措施。对类似工程具有一定的借鉴意义。 　　 　　关键词：膨胀土 矿物成分分析 理化性质 防治措施 　　 　　一、前言 　　公路路基膨胀土辨别标准依据是《公路路基设计规范》（JTGD-2004）：自由膨胀率（δef）大于40%，塑性指数大于15，标准吸湿含水率大于2.5，三个指标中有两项达到标准定为膨胀土。对于路基填筑中使用膨胀土的公路，如处理不当可能会造成路肩和停车道纵裂、滑塌等病害，甚至会出现由于胀缩不均造成的路面沉陷变形。本文以正在建设中的山东省临沂至至枣庄高速公路为例，通过室内试验和现场探查，分析阐述公路施工过程中常见的膨胀土的特征和参数，并提出了相应的防治方法。 　　二、工程背景 　　临沂至枣庄高速公路位于山东省南部，东起临沂市罗庄区徐家林附近，连接京沪高速公路，经临沂市罗庄区、苍山县、枣庄市峄城区、薛城区，至路线终点京福高速公路，全长约88.633Km。笔者所在第四合同段工程起点K44+389，终点K60+550，全长16.161公里，其中路基填方：利用土方210904方，利用石方635031方，借土方1158234方，借石方150505方；结构物台背回填172311方。因为沿线附近可取土资源紧张，部分路段路基填筑只能利用弱膨胀土。 　　本项目路线所经地带位于我国东部暖温带大陆半湿润性季风气候区。区域内具有较明显的大陆性气候特征，一年四季分明；年平均气温在13.1℃～13.7℃，极端最高气温40.O℃，极端最低气温为-23.4℃。路线区域内年平均降水量950毫米。1960年降水量最高达1449.2毫米，1932年降水量最小为455.3毫米。历年平均蒸发量为1749.7毫米。全年无霜期为189-212天之间，多年平均霜冻期为153天；土壤最大冻结深度为40厘米；年平均相对湿度为66％～72％。鉴于上述气候条件，路基填筑过程中若使用膨胀土而不进行合理处理，势必会对工程质量埋下隐患，直接影响公路的使用寿命，本区大气影响深度3.7m，急剧影响深度1.66m。因此，本文参考相关规范和工程实例，结合现场探查和室内试验，分析了公路沿线膨胀土的特性和相应的防治措施。 　　三、膨胀土的等级划分和试验 　　1. 膨胀潜势的分级 　　根据相关规范中膨胀土的等级划分标准，见表1，公路施工中所用膨胀土以弱膨胀土为主，部分属于中等膨胀土。根据膨胀土的等级划分可以有效辅助现场的膨胀土辨别，并采取相应的防治措施。 　　表1 膨胀潜势的分级 　　 非膨胀土 弱膨胀土 中等膨胀土 强膨胀土 　　自由膨胀率δef（%） δef﹤40 40≦δef﹤60 60≦δef﹤90 90≦δef 　　标准吸湿含水率（%） Wf﹤2.5 2.5≦Wf﹤4.8 4.8≦Wf﹤6.8 6.8≦Wf 　　塑性指数 Ip﹤15 15≦Ip﹤28 28≦Ip﹤40 40≦Ip 　　2. 沿线膨胀土宏观特征 　　临枣高速公路沿线粘土基本上都具有膨胀性，部分粉质粘土也具有膨胀性，宏观特征如下： 　　黄褐色~棕褐色，局部地段混有灰色，呈杂色，局部地段中下部含铁锰质结核和小块姜结石，较密集，可塑~硬塑、韧性较强、刀切面光滑。稍湿~湿，干燥时上部垂直节理发育，下部网裂，挖出的土块干燥时开始发生网裂，进一步风化呈砂状。新开挖的沟渠边坡不到一年，干裂崩塌，逐渐成缓坡，据观察，多年形成的自然边坡坡度27°左右，边坡率1：2左右，因此膨胀土分布地区很少见到土坎。沿线膨胀土层厚度1.0~15m不等。 　　3. 物理力学性质： 　　通过公路施工现场取样，进行室内试验，膨胀土的主要物理力学性质见表2. 　　表2 沿线膨胀土物理力学性质 　　测试项目 弱膨胀土 中膨胀土 备注 　　自由膨胀率% 40~59.5 66.8~61.5 　　无荷载 膨胀率% 1.09~1.62 1.62~8.85 　　 膨胀含水率% 25.1~31.8 26.6~32.8 　　有荷载 50kpa膨胀率% 0.09~0.28 1.07~3.21 　　 膨胀含水率% 24.4~31.0 26.1~30.5 　　膨胀力kpa 14~19 26.0~26.3 　　膨胀含水率% 24.7~30.06 26.3~30.8 　　缩限% 10.2~14.1 9.8~13.9 　　收缩系数 0.059~0.115 0.067~0.128 　　收缩率% 0.78~0.