路基防護與加固

路基防護與加固

第一節(jié)概述一、防護與加固的意義意義在于防止路基病害、保證路基穩(wěn)固、改善環(huán)境、保護生態(tài)平衡、美化路容、提高公路的使用品質(zhì)。二、路基防護與加固的設施按其作用不同，可分為邊坡坡面防護、沖刷防護、支擋建筑物及濕軟地基加固四大類。1、坡面防護：指為防護邊坡受沖刷在坡面上所做的各種鋪砌和栽植的總稱。主要防護易受自然因素影響而破壞的土質(zhì)與巖石邊坡。常用類型有植物防護--又稱為“生命”防護--土質(zhì)為主砌石防護--“無機”防護--石質(zhì)路塹為主坡面防護--“無機”防護--石質(zhì)路塹為主

2、沖刷防護（沿河路堤河岸）：用于防護水流對路基的沖刷與淘刷，可分為直接防護和間接防護兩類。直接防護類型有植物防護、鋪石、拋石、石籠等。間接防護：指設置導治結構物，如丁壩、順壩、防洪堤、攔水壩等，必要時疏浚河床、改變河道，以改變流水方向，避免減緩水流對路基的直接破壞作用。

3、支擋建筑物：用以防止路基變形或支擋路基本體或山體的位移，以保證其穩(wěn)定性。擋土墻（第五章介紹）類型有：路基邊坡支撐（擋土墻、土垛、石垛及其他構造物）、堤岸支擋（沿河駁岸、浸水擋土墻）。駁岸與浸水擋墻的區(qū)別在于前者防水作用，后者既防水，又支擋路基的土側(cè)壓力。

4、濕軟地基加固：用各種有效方法處治含水量高、空隙比大、承載力低的濕軟地基，以防路基沉陷、滑移或發(fā)生其他病害。方法有：換填土、碾壓夯實、排水固結、振動擠密、化學加固、土工格柵。第二節(jié)

坡面防護一、植物防護（適宜處應優(yōu)先采用）

主要適用于允許流速小于1.2~1.8的季節(jié)性水流沖刷及較緩的土質(zhì)邊坡，依靠植物的發(fā)達根系，深入土層，使表土固結。1、種草適用于邊坡不陡于1:1.0的草類生長的土質(zhì)邊坡，其表面的水徑流速度應低于0.6m/s。邊坡坡度在1:1.0~1:2.0時也可種草，但應采取固定草種布或網(wǎng)格固定撒種等方法。選用根系發(fā)達、莖干低矮、枝葉茂盛、生長力強、多年生長的草種，并盡量采用幾種草籽混種。

拱圈植草1拱圈植草2一、植物防護2、鋪草皮適用于邊坡較陡、沖刷嚴重、表面水徑流速度在0.6m/s~1.8m/s之間時不宜種草、附近草皮來源較易地區(qū)的路基。鋪前應將坡面整平，必要時可加鋪6~10cm種植土層。應根據(jù)情況按平鋪、水平疊置、垂直坡面疊置、斜疊置、方格網(wǎng)式等不同方法鋪草皮，必要時可先漿砌防護，在漿砌內(nèi)部鋪草皮，以減小水流沖刷。草坡防護示意圖a)平鋪平面；b)平鋪剖面；c)水平疊鋪；d)垂直疊鋪；e)斜交疊鋪；f)網(wǎng)格式3、植樹主要用于堤岸邊的河灘、沙漠及雪害地區(qū)的防護林等情況，主要起到以下作用：

1）降低河灘水流速度及改變水流方向

2）防風固沙

3）防雪等作用低等級公路也可在路兩側(cè)進行植樹，以起到固土、降塵、綠化、誘導視線等作用。植樹品種以根系發(fā)達、枝葉茂盛、生長迅速的低矮灌木為主。二、工程防護1、砌石防護為防止地面徑流或河水沖刷，公路填方邊坡、沿河路堤浸水部位坡面、土質(zhì)路塹邊坡下部的局部，以及橋涵附近坡面采用。分為干砌和漿砌。干砌片石護坡適用于易受水流侵蝕的土質(zhì)邊坡、嚴重剝落的軟質(zhì)巖石邊坡、周期性浸水及受水流沖刷較輕（流速小于2~4m/s）的河岸或水庫岸坡的坡面防護。有單層與雙層之分。二、工程防護漿砌片石護坡適用于防護流速較大(3~6m／s)、波浪作用較強、有流冰、漂浮物等撞擊的邊坡。在鋪砌層下，兩者應設置碎石或砂礫墊層，厚度100~150mm，以起到整平作用，并可防止水流將土粒帶走，使結構層具有一定的彈性，增加對波浪、流冰及漂浮物的抵抗力。

砌石防護

a)、b)單層；c)、d)雙層(圖中H為干砌石垛高度，約20～30cm,h為護面厚度，大于20cm)二、工程防護2、抹（捶）面與勾縫抹面適用于坡面較干燥、未經(jīng)嚴重風化的各種易風化的軟質(zhì)巖石挖方邊坡。材料可采用石灰爐渣灰漿、石灰爐渣三合土或水泥石灰砂漿等，可分片或滿布。抹面的厚度宜為30~70mm。抹面的邊坡坡度不受限制，但不能擔負荷載，亦不能承受土壓力。

勾縫適用于質(zhì)地堅硬、水易風化但節(jié)理裂縫多而細的巖石邊坡，以防水分滲入巖層內(nèi)造成病害。二、工程防護3、灌漿與噴漿灌漿適用于質(zhì)地堅硬、局部存在較大、較深的縫隙或洞穴，并有進一步擴展而影響邊坡穩(wěn)定性的巖石路塹邊坡。目的是借助灰漿的粘結力把裂開的巖石粘在一起，增強整體性并防止風化引起更大的破壞，以保證邊坡穩(wěn)定。噴漿適用于易風化且坡面平整的巖石坡面，一般厚度在5~10cm，形成一個保護層，阻止面層風化，防止邊坡剝落與碎落。噴漿可用水泥砂漿或水泥石灰砂漿。二、工程防護4、錨桿掛網(wǎng)噴漿（混凝土）防護適用于坡面為碎裂結構的硬質(zhì)巖石或?qū)訝罱Y構的不連續(xù)地層以及坡面巖石與基巖分開并有可能下滑的挖方邊坡。先鉆孔、安裝錨桿、灌漿；然后掛上纖維網(wǎng)柱或鋼絲網(wǎng)柱；最后用高壓泵射噴厚度4~6cm的20號混凝土。二、工程防護5、護面墻護面墻適用于易風化或嚴重風化破碎，容易產(chǎn)生碎落坍方的巖石路塹邊坡或易受沖刷、膨脹性較大的不良土質(zhì)路塹邊坡。目的使邊坡免受自然因素的影響，防止雨水下滲，以保護邊坡。與擋墻的區(qū)別：不承受土側(cè)壓力。每隔10~15m應設置20mm寬伸縮縫一道（瀝青麻筋填塞），并每隔2~3m交錯設置泄水孔，孔徑100mm，孔后設砂礫反濾層。其構造與布置如下圖所示：護面墻示意圖護坡設計錨管施工，用錨桿鉆機造孔，孔深3-10m，孔徑Φ100，傾角10-30度。用Φ50無縫鋼管加工錨管。安放錨管后，注入M25水泥砂漿，注漿壓力0.7-1.0Mpa，使?jié){液與巖土體形成強度較高的砼巖土復合體?，F(xiàn)澆C25地梁，斷面為400×300；現(xiàn)澆C25豎梁，斷面為300×250至400×250，橫向間距3m，垂向間距3m，主筋Φ14II級螺紋鋼，箍筋Φ6I級光面鋼筋。在節(jié)點處與錨管焊接，并封墩。現(xiàn)澆橫梁斷面為250×250，拱半徑1.7m，間距橫向3m，垂向3m。沿邊坡面鋪設耐特龍塑料網(wǎng)，并與錨管鉛絲綁扎。沿鋼筋砼格子噴射一層厚約10cm的土壤，并散播草籽。清江水布埡三友坪巖石邊坡護坡綠化工程

原始坡面

施工后效果三峽工程下岸溪料場巖石邊坡護坡綠化工程原始坡面施工后效果

清江高壩洲電站巖石邊坡防護綠化工程

原始坡面

施工后效果三峽工程142平臺開挖邊坡防護綠化工程

原始坡面

施工后效果清江水布埡1#公路巖石邊坡護坡綠化工程

原始坡面

施工后效果清江水布埡13#公路巖石邊坡護坡綠化工程

原始坡面

施工后效果治理滑坡的錨固技術——SSL永久地錨

治理滑坡的錨固技術——SSL永久地錨全新嵌合結構縮短固定長度

永久扎根于大地增強錨固作用節(jié)省經(jīng)費開支

邊坡防護技術——Q&S框架

框架正面

框架側(cè)面

土質(zhì)邊坡綠化工程

邊坡整平

綠化植生帶的鋪設

綠色邊坡

巖石邊坡綠化技術

通過鋪網(wǎng)和噴播作業(yè)，在巖石邊坡上形成一層植物生養(yǎng)基礎，使在不毛之地的堅硬巖石邊坡上種植樹草的理想成為現(xiàn)實。

適用于各種巖石邊坡、碎石邊坡、水電站、船閘及其他土木建筑物混凝土墻面的綠化

坡面草皮綠化技術

綠化前

施肥與鋪網(wǎng)

噴播作業(yè)

綠化工程完成后

框架式綠化技術

鋪網(wǎng)與錨固作業(yè)

水泥噴漿作業(yè)

綠化物料噴錨作業(yè)

第三節(jié)

沖刷防護一、直接防護

直接防護是在穩(wěn)定的邊坡上直接加固的一種措施，其特點是不干擾或很少干擾原來的水流性質(zhì)。有：植物防護（已講）石砌防護（已講）拋石防護水流速度在3.0m/s~5.0m/s

石籠防護水流速度大于5.0m/s

支擋防護植物防護與石砌防護植物防護與石砌防護，同坡面防護所述基本類同，但堤岸的防沖刷主要原因是洪水急流，水位變遷不定，水流速度較大，相應的要求更高。盛產(chǎn)石料的地區(qū)，當水流速度達到3.0m／s或更高時，植樹與石砌防護無效時，可采用拋石防護。當水流速度達到或超過5.0m/s時，則改用石籠防護，也可就地取材，用竹籠或梢料防護．必要時可以采用土工織物軟體沉排護坡。拋石防護拋石防護，是指為防止河岸或構造物受水流沖刷而拋填較大石塊的防護措施。類似在坡腳處設置護腳，亦稱拋石垛。拋石不受氣候條件限制，路基沉實以前均可施工，季節(jié)性浸水或長期浸水亦均可用。拋石垛的邊坡坡度，不應陡于拋石浸水后的天然休止角。石料粒徑視水深與流速而定，一般為30-50cm。石籠防護石籠是指為防止河岸或構造物受水流沖刷而設置的裝填石塊的籠子。用鐵絲編織成框架，內(nèi)填石料，設在坡腳處，以防急流和大風浪破壞堤岸，也可用來加固河床，防止淘刷。二、間接防護措施1、間接防護類型有導流壩、防護林帶及改河道等。2、導流結構物有丁壩、順壩、格壩及必要的改河工程。3、設置導治結構物可改變水流方向，消除和減緩水流對堤岸直接破壞．同時可減輕堤岸近旁淤積，徹底解除水流對局部堤岸的損害作用，起安全保護作用。

4、導治結構物的布置，應綜合考慮河道寬窄、水流方向、地質(zhì)條件、防護要求、材料來源、施工條件和工程經(jīng)濟等．要綜合考慮，全面治理，要避免河床更多壓縮，或因水位提高和水流改向，而危害河對岸或附近地段的農(nóng)田水利、地面建筑及堤岸等。二、間接防護措施5、順壩大致與堤岸平行，主要作用為導流、束水、調(diào)整流水曲度、改善流態(tài)。順壩亦稱導流壩。6、格壩在平面上呈網(wǎng)格狀，設于順壩與堤岸之間，防止高水位時水流溢入沖刷壩內(nèi)岸坡和坡腳，并促進格間的淤積。7、丁壩大致與堤岸垂直或斜交，將水流挑離堤岸，束河歸槽，改善流態(tài)。丁壩亦稱挑水壩。導流結構物綜合布置圖例l一順水壩；2－格壩；3一挑水壩(丁壩)；4－攔水壩；

5一導流壩；6一橋墩；7－路中線導流結構物的布置要求導流結構物的布置是工程成敗的關鍵。布置恰當能收到預期效果；布置不當反而惡化水流，造成水毀。關鍵在于合理設計導治線，符合預定的河軸線和河岸線要求，亦取決于選擇導治水位，不致出現(xiàn)不利的沖刷情況。導治線與導治水位，應依據(jù)對于水流和河岸、河床地形、地質(zhì)情況、水流對上下游對岸的影響等因素，綜合分析和設計計算而定。順壩與丁壩均用石塊修建成梯形橫斷面．壩體分為壩頭、壩身和壩根三個組成部分，橫斷面尺寸依構造要求、施工條件和使用需要而定，并應進行穩(wěn)定性計算。

公路工程中的改河，主要目的是：將直接沖刷路基的水流引向旁處；路基占用河槽后，需要拓寬河道；挖灘改河，清除孤石，改移河道，以保護路基；裁彎取直，有利布置路線或橋涵。這些措施，如經(jīng)過論證可行，確有必要且效益高時，方可通過設計計算，最后實施。第四節(jié)

地基加固◆地基加固的作用及方法1、作用

1）考慮使路基保持穩(wěn)定

2）使路基沉降均勻且沉降量小

2、地基加固的主要方法換填土層法碾壓夯實法排水固結法擠密法化學加固法土工合成材料加固法◆換填法1、換填素土（或灰土）2、換填砂3、砂墊層砂墊層的作用，可提高承載力，減少沉降量，加速軟弱土層的排水因結，防止凍脹．消除膨脹土的脹縮作用，亦可處理暗穴。砂墊層的作用，因工程性質(zhì)而有所不同，對路基而言，主要是排水因結，素土(或灰土)墊層，可以消除濕陷性黃土3.0m深度范圍內(nèi)的濕陷性。砂墊層厚度，一般在0.6—1.0m之間，太厚施工難，太薄效果差。砂料以中粗砂為宜，要求級配良好，顆粒的不勻系數(shù)不大于5，含泥量不超過3％—5％。一、砂石墊層的主要作用：

1、提高基礎底面以下地基淺層的承載力。地基中的剪切破壞是從基礎底面下邊角處開始，隨基底壓力的增大而逐漸向縱深發(fā)展的，因此當基底面以下淺層范圍內(nèi)可能被剪切破壞的軟弱土為強度較大的墊層材料置換后，可以提高承載能力；

2、減少沉降量。一般情況，基礎下淺層的沉降量中所占得比例較大。由于土體側(cè)向變形引起的沉降，理論上也是淺層部分占的比例較大。以墊層材料代替軟弱土層，可大大減少這部分的沉降量；

3、加速地基的排水固結。用砂石作為墊層材料，由于其透水層大，在地基受壓后便是良好的排水面，可使基礎下面的空隙水壓力迅速消散，避免地基土的塑性破壞，且可加速墊層下軟弱土層的固結及其強度的提高。砂石墊層的適用范圍：適用于3m內(nèi)的軟弱、透水性強的粘性土層處理；墊層厚度一般為0.5～2.5m之間為宜。若超過3m，側(cè)費工費料，施工難度也較大，經(jīng)濟費用高；若小于0.5m，則不起作用。

二、工材料及構造要求：

1）砂我們在施工中一般采用級配良好的、質(zhì)地堅硬的天然河砂。為了保證基底土質(zhì)良好滲透

性，不宜使用含有淤泥雜質(zhì)的土方砂。

2）碎石充砂我們在工程施工中通常采用10～40的普通碎石，施工時，為防止含塵過多，可事先沖洗干凈后，再與粗砂混合攪拌均勻使用，砂∶石一般為3∶7。

3）構造要求砂石墊層是以置換有可能被剪切破壞的軟弱地基土質(zhì)，從而提高地基承載能力，所以它的構造要有一定的厚度；同時還應有足夠的寬度，以防止向墊層兩側(cè)擠出。砂墊層設計a、砂墊層厚度的確定：砂石墊層受力示意圖》其厚度Z應根據(jù)地基承載力確定。即作用在墊層底面處土的自重壓力（標準值）與附加壓力（設計值）之和不能超過經(jīng)修正后超挖深度處的地基承載能力。即：PZ＋PCZ≤fZ－－－－－－－－－－－－(1)式中：PZ為附加壓力設計值（kPa）;PCZ為墊層底面處土自重壓力值（kPa）在住宅樓施工中，我們經(jīng)常采用機械化大開挖筏板基礎。為此，根據(jù)《施工手冊》提供的矩形基礎簡化公式，從而確定砂石墊層厚度z。b、砂墊層寬度的確定：《砂石墊層受力示意圖》可知，基礎墊層的寬度b｀=b＋2tgθ,而根據(jù)所在土質(zhì)情況，施工時作業(yè)面最好超出基底300～500mm。機械開挖深度大于2m時還考慮b｀寬度上來的放坡系數(shù)。施工示例c、施工事例如住宅樓的地基設計。承載力為138kPa，而地質(zhì)堪察承載力為100kPa；經(jīng)現(xiàn)場鑒定土自重壓為14kPa，試問砂石墊層的設計寬度及厚度應為多少？（基礎尺寸為32m×10m，壓力擴散角為30°）解：設回填砂石墊層與超挖出土質(zhì)壓力比重抵消。因地基承載力fZ=100kPa，土自重壓力PC=14kPa，這樣基底承受壓力標準值可近乎取138kPa。

從而求得Z=2.7m（設計砂石墊層厚度）

由求得的Z=2.71m，可根據(jù)公式b｀=b＋2ztg30°，l｀=l＋2ztg30°

得b｀=10＋2×2.7×tg30°=13.12m

得l｀=32＋2×2.7×tg30°=35.12m

施工要求三、施工要求：1）砂石均需機械伴和均勻后方可分層夯填；2）施工前要統(tǒng)一放置標高及清除干凈基底的雜草浮土，同時應嚴禁攪動下臥層及周邊土質(zhì)層；3）為防止下雨造成邊坡塌方，施工作業(yè)前應在基坑內(nèi)及四周做好排水措施，從而確保邊坡穩(wěn)定；4）如基底尚存在較小厚度淤泥質(zhì)土，為防止碾壓時冒出泥漿或脫層，可在施工前往該處拋石擠密，或?qū)⒒鶎訅喝胫脫Q再作底層；5）應分層分級夯鋪，每層鋪設厚度應小于300mm，如采用大型碾壓機械，其鋪設厚度可控制在500mm以內(nèi)。四、質(zhì)量檢驗：墊層的檢驗必須分層進行，即每夯壓完一層，檢驗該層的平均壓實系數(shù)。當其干密度或壓實系數(shù)符合設計要求后，才能鋪填上一層。鹽漬土的處理措施鹽漬土是含鹽量超過一定數(shù)量的土，在我國主要分布在西北干旱地區(qū)的新疆、青海、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古等地地勢低平的盆地與平原中。華北平原、松遼平原、大同盆地以及青藏高原的一些低洼湖泊也有分布。鹽漬土有很強的腐蝕性，易造成地基松軟，路面翻漿，對工程地基危害性極大?！胞}漬化軟弱土地基處治”技術是針對具有含鹽量較高的軟弱土，采用礫石樁、換填礫石、強夯置換的方式，在路基中添加礫石隔斷層，從而阻止鹽分上滲，保障路基永久耐用的一種新技術。

新疆塔里木盆地、準葛爾盆地周圍廣泛存在以含硫酸鹽為主的鹽漬土地區(qū)，尤其以連接南北疆的重要通道國道３１４線（烏魯木齊－紅其拉甫口岸）焉耆盆地路段最為嚴重，多年來給公路建設、客貨運輸及當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展帶來許多不便。

◆夯實法1、重錘夯實重錘夯實法加固地基，可提高地基表層土的強度。對濕陷性黃土，可降低地表的濕陷性，對雜填土．可減少表層土的強度不均一性。重錘夯實法適用于地下水位o．8m以下稍混的一般粘性土、砂土、濕陷性黃土、雜填土等。重錘夯實法，一般以鋼筋混凝土制成截頭圓錐體(底部墊鋼板)，重量宜1.5t或稍重，錘底直徑為1—1.5m，起重設備的能力為8—15t，落距高一般為2.5—4.5m。重錘的夯擊遍數(shù)，一般以最后兩次的平均夯沉量不超過規(guī)定值來控制，即一般粘性土和濕陷性黃土為1—2cm。

2、強夯在重錘夯實法的基礎上，經(jīng)過研究和實踐，仍年代末期出現(xiàn)所謂強夯法，亦稱動力固結法，它足以8—12t(其至20t)的重錘，8—20m落距(最高達40m)，對土基進行強力夯擊，利用沖擊波和動應力，達到土基加固的目的。此項新技術出現(xiàn)，迅速在國際上得到廣泛運用，效果十分顯著，我國亦正在研究和運用?！襞潘探Y法

排水固結是運用堆載預壓，擠出土中的過多含水，達到擠緊土粒和提高強度的目的。為了縮短預壓時間，加設砂并豎向排水通道或鋪設砂墊層，效果甚好。排水固結法的實際效果，取決于土層固結特性、厚度、預壓荷載和頸壓時間。1、排水堆載預壓法

1）塑料排水板或砂井2）砂墊層或連通的排水砂溝

3）堆載預壓（一般堆載、等載、超載）2、降水預壓法3、真空預壓法砂井堆載須壓，需進行地基因結計算，以確定加載以及秒井布置的有關數(shù)據(jù)。一般情況下、加載量大致與設計荷載接近，預壓至80％固結度。砂井直徑多為8-10cm，間距大約是共徑的6。8倍。砂井長度應穿越地基可能的滑動面，井長如能穿越主要受壓層，對沉降有利，如果軟土層較淺，有透水性下臥層，則井長深入透水層，對排水固結更有利。為加速排水．縮短固結時間，在設置豎井的同時，可加設井頂砂墊層或縱橫連通砂井的排水砂溝，砂墊層厚度約o.5—1.0m?！魯D密法1、砂樁

2、碎石樁孔中灌砂，形成砂樁，它與上述砂井相比，形式相仿，但作用不同。砂井的作用是排水因結，并徑較小而間距較大；砂樁的作用是將地基土擠緊，井徑較大，而間距宜小。砂井適用過濕軟土層，而砂樁適用于處理松砂、雜填土和粘粒含量不大的普通粘性土，亦可有效地防止砂土基底的振動液化。飽和軟粘土的滲透性較小、靈敏度較大，夯擊過程中土內(nèi)產(chǎn)生的超孔隙壓力不易迅速擴散，砂樁的擠密效果較差，甚至能破壞地基土的天然結構。

3、石灰樁：孔中填石灰而成灰樁，用于擠密軟土地層，是近年來在國外廣泛應用的一種新方法。石灰樁主要作用是擠密，而生石灰的吸水、膨脹、發(fā)熱及離子交換作用、使枉體硬化，改善了原地基土的性質(zhì)，此外還可減小因周圍土的蠕變所引起的側(cè)向位移。利用石灰樁加固軟土地基，關鍵在于石灰柱在地下水中能否結硬，試驗表明：水中含有酸根是石灰樁結硬的基本條件。利用化學溶液或膠結劑，采用壓力灌注或攪拌混合等措施，使土顆粒膠結起來，達到對土基加固的目的，稱為化學加固法，又稱膠結法。此法加固效果取決于土的性質(zhì)和所用化學劑，也與施工工藝有關。目前化學溶液主要有：(1)以水玻璃溶液為主的漿液，其配方較多，常用的是水玻璃漿液和氯化鈣漿液配合使用，價格昂貴，使用受到限制。(2)以丙烯酸氨為主的槳液，我國研制的丙強是其中一種。加固效果較好，因價高亦難以廣泛采用。(3)水泥漿濃，是由高標號的硅酸鹽水泥，配以速凝劑而組成的漿液。水泥漿液加固目前使用較多，一般采用壓力灌注或攪拌混合措施，后者使用較普遍，使用旋噴工藝。(4）以紙漿溶液為主的槳被，如重鉻酸鹽木質(zhì)素和木銨，加固效果好，但有毒性，且易污染地下水?；瘜W加固膨脹土的特點含有大量親水黏土礦物，濕度變化時有較大體積變化，膨脹變形受約束時產(chǎn)生較大內(nèi)應力的巖土稱為膨脹性巖土，影響膨脹巖土脹縮變形的主要因素：

(1)親水黏土礦物多，脹縮性大，反之，脹縮性小。

(2)比值愈大，脹縮量愈小，反之則大。

(3)土的密度大，孔隙比小，浸水膨脹強烈，失水收縮小；土的密度小，孔隙比大，浸水膨脹量小，收縮量大。(4)初始含水量與脹后含水量愈接近、土的膨脹可能性小，收縮可能性就大；如二者差值愈大，土膨脹可能性就大，收縮可能性就小。膨脹土的危害膨脹土對公路工程不利的主要性質(zhì)是脹縮性，而土中含水量變化是導致膨脹土體積變化的主要原因。在自然條件下，地表土層1.0～1.5m范圍內(nèi)，膨脹土發(fā)生季節(jié)性變化。在地面以下大于1.5m屬水分穩(wěn)定區(qū)域，土的含水量被稱為平衡含水量。路基施工土處于干燥狀態(tài)（稠度在1.1以上）壓實，土體會慢慢吸取水分而達到平衡含水量狀態(tài)。原來干燥區(qū)域?qū)l(fā)生一定膨脹，反映在路堤頂部會導致路面變形破壞。如遇大雨或水淹將發(fā)生更大的變形。如果路基施工處于潮濕狀態(tài)碾壓（Wc＜1.0以下），亦會變干達到平衡含水量狀態(tài)，導致土體在垂直方向收縮而引起路面變形。因此，對路基除強調(diào)大致在平衡含水量下碾壓密實外，還應立即在壓實土層上鋪設防護層，以解決膨脹土的防水保濕問題，路基路面需要采用封閉、改善壓實土性、完善排水系統(tǒng)等綜合措施進行處理。膨脹土的處理示例泰安至萊蕪高速公路采取少挖膨脹土的保護原則，填方路基換填砂土或非膨脹土，以及設置砂土間隔層，并采用外摻料改良膨脹土，全斷面封閉路基頂層，挖方與填方路基邊坡、邊溝均用漿砌塊石護坡處理，取得較好效果，保證了路基路面的整體穩(wěn)定性。并進行了砂墊層、石灰穩(wěn)定及新型NCS固化材料的加固改良膨脹土處理試驗，均獲得成功。泰安至萊蕪高速公路泰安段膨脹土填方試驗段為26K＋750～27K＋350，長600m；砂墊層處理試驗段為27K＋600～650，長50m；石灰加固土試驗段為27K＋650～725，長75m；NCS固化材料加固土段為27K＋725～800，長75m；泰萊高速公路埠東嶺立交橋下與舊泰萊路交叉，舊路須下挖，最大挖深5m，長1280m，用石灰作全斷面封閉處理，但厚度較薄?，F(xiàn)對室內(nèi)試驗、現(xiàn)場測試、鉆孔取樣等分述于后。1、室內(nèi)試驗膨脹土填料改性除采用通常使用的石灰外，增加石灰與石膏以及NCS固化材料進行外摻處理。試驗結果以石灰、NCS效果好，而石灰與石膏比例適當時有一定效果。NCS是一種新型復合粘性土固化材料的簡稱，由石灰、水泥與合成的“SCA”添加劑改性而成。NCS加入土中除具有石灰對膨脹土的改性作用外，還使土粒和NCS兩者發(fā)生一系列物理、化學及物理化學變化。土中NCS與水接觸釋出較多的Ca、Al高價陽離子與粘粒的負電荷中和，使擴散層減薄，土粒之間靠近，彼此聚集成土團，形成團?；蜕百|(zhì)化結構，增強了土的可壓實性。同時土粒在NCS水化反應中生成新的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，新增長的針狀礦物，加強了土體早期和后期強度以及水穩(wěn)定性。

NCS首次用于膨脹土改良處理，進行了室內(nèi)浸水無側(cè)限抗壓試驗及CBR試驗。NCS采用NCS－Ⅱ號料，進行7天至1年的浸水無側(cè)限抗壓強度（R）及CBR試驗，結果見表1。R值隨NCS劑量增加與齡期增加而增大，干密度大則R大。按加固土進行壓實，應以滿足穩(wěn)定與基本強度作為處理膨脹土的基本要求，要控制好施工碾壓的含水量，表1中制件含水量在同一劑量時，土的含水量為25％～26％，較20％～21％的強度好。因此土中水分偏少時，不能滿足固化材料的物理化學反應需要，W＝20％～21％時的R僅為W＝25％～26％時R的1/3～1/2。以R值考慮采用4％的NCS固化材料加固膨脹土，已能滿足路基要求。CBR試驗的數(shù)值均較高，膨脹量也能滿足路基穩(wěn)定要求，即VH＜2％。施工現(xiàn)場NCS土拌和后測R（平均）＝1.1～1.2MPa，W（平均）＝15％～16％。表1NCS、石灰、石灰石膏加固土不同齡期浸水抗壓強度R（MPa）MPa）加固材料配比

齡期（天）

72890180360NCS3％

NCS4％

NCS6％

NCS8％0.63/0.88

0.87/1.00

1.79/2.12

1.86/2.220.74/0.75

0.85/1.20

1.86/2.40

2.47/2.651.26/1.592.29/2.491.55/1.732.32/2.771.59/2.022.72/4.05石灰5％

石灰8％

石灰10％

石灰12％0.96/1.21

1.07/1.32

1.18/1.34

1.20/1.351.22/1.55

1.51/1.48

1.45/1.96

1.68/1.841.72/2.22

1.87/2.40

1.76/1.97

1.61/2.021.89/1.62

2.22/2.45

2.00/2.39

2.41/2.882.23/3.062.12/3.07石灰：石膏：土＝6：3：100石灰：石膏：土＝6：2：100石灰：石膏：土＝6：1：100石灰：石膏：土＝4：2：100石灰：石膏：土＝8：2：100脹壞

0.33/0.48

0.60/0.92

0.17/0.11

0.62/0.840.40/0.56

0.81/0.92

1.29/1.88

0.63/0.57

0.93/1.340.69/0.85

1.05/1.26

1.71/1.60

0.38/0.39

1.04/1.480.58/1.24

1.40/1.86

1.31/1.75

0.63/1.08

1.24/1.990.47/0.57

1.52/1.99

1.79/1.78

0.66/0.79

0.94/1.20注：表中分子、分母R值分別為制件密實度Kh＝90、93時浸水無側(cè)限抗壓強度。2、現(xiàn)場測試

填方段600m試驗段施工，基本按重型擊實標準的壓產(chǎn)度控制，其Kh為91％～93％，代表Kh值為90％～92％，施工含水量的平均稠度為1.10～1.25，較穩(wěn)定含水量的Kc＝1.10略高，因此，鉆孔表明經(jīng)過兩年后，土體密實，含水量密實度變化不大，土基穩(wěn)定性好。表明石灰處理層的封閉性好，無滲水現(xiàn)象，土基無沉降變形。

挖方段試驗路有3種結構。砂墊層40cm，上面為32cm8％石灰處理層，長50m；石灰處理層48cm，石灰劑量8％，長75m；NCS固化材料處理層48cm，NCS劑量4％，長75m。瀝青路面面層9cm，上基層水泥灰土穩(wěn)定礫石砂[水泥：灰土：砂（礫石）＝4：21：75（內(nèi)碎石30％，1～2cm）]16cm，底基層水泥灰土穩(wěn)定砂（水泥：灰土：砂＝3：27：70）32cm。挖方段膨脹土處理層下土基W、Wc檢測指標，平均Wc

為1.01～1.05，平均壓實度Kh

為90.6％～92.7％，代表Kh代為89％～91.1%,其W、ρd均接近穩(wěn)定的含水量及干密度，指標比較穩(wěn)定。施工中對石灰土、NCS土采和寶馬拌和機拌和壓實后，測得的W、Kh及拌和土細度（＜2cm土團重量％）的結果如表2（略）。

由于NCS對土的砂化分散性較好，其細度較石灰土大，平均Kh達92％。但NCS土的拌和含水量偏小，不利于土的固化，將W增加3～5個百分點，其效果會更好一些。試驗段完成后1個月開始測定試驗段處理層的回彈彎沉值，并對舊泰萊路處理段于18個月后進行回彈彎沉值測定，結果見表3（略）。表中以砂墊層段l0較大，而4％劑量NCS處理段的l0較8％石灰土處理段l0值小；舊泰萊路A段處理強度較好，B段l0較大；路面通車后至今運行狀態(tài)良好。3、處理效果檢測為檢測石灰、NCS固化材料處理膨脹土的效果，對膨脹土處理前后采用張力計法測定吸力值變化，可保證測定精度。未處理的泰安膨脹土在天然狀態(tài)下，總吸力值τn為2.2巴（1巴＝0.1MPa）。用張力計測定未處理的泰安膨脹土的基質(zhì)吸力τn均大于0.9巴，即超過張力計測定的極限值；膨脹土采用石灰、NCS固化材料處理后測得吸力值τn均小于0.8巴，表明已處于正常土的狀態(tài)。關于土基層上部處理層