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膨胀土是土中黏粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩 开裂两种特征。湖北、安徽、四川、河南、山东等20多个省（区）的180多个市县发现了有膨 胀土分布。影响膨胀土变形特性的是黏性土。膨胀土分布十分广泛，在世界五大洲中的40多个国 家都有分布。膨胀土的胀缩特性的内在因素主要是矿物成分及微观结构两方面。实验证 明,膨胀土含大量的活性黏土矿物，如蒙脱石和伊利石，尤其是蒙脱石，比表面积大,在低含 水率时对水有巨大的吸力，土中蒙脱石含量的多少直接决定着土的胀缩性质的大小。除了 矿物成分因素外,这些矿物成分在空间上的联结状态也影响其胀缩性质。水分的迁移是控 制土胀、缩特性的关键外在因素。只有土中存在着可能产生水分迁移的梯度和进行水分迁 移的途径时，才有可能引起土的膨胀或收缩。在自然条件下，膨胀土一般呈黄、褐、棕及灰绿、灰白等色,土体发育有各种特定形态的 裂隙，常见光滑面和擦痕，裂缝随气候变化张开和闭合，并具有反复胀缩的特性;膨胀土多出 露于二级及二级以上的阶地，山前丘陵和盆地边缘,一般地形平缓，无明显自然陡坎。膨胀土对公路工程的危害形式是多样的，而且变形破坏具有多次反复性。在膨胀土地 区，路基边坡常大量出现坍方、滑坡,有“逢堑必滑,无堤不坍”之说。膨胀土路基的病害有以 下几种类型。1.路堑病害（1）剥落剥落是路堑边坡表层受物理风化作用，使土块碎解成细粒状、鳞片状，在重力作用下沿 坡面滚落的现象。剥落主要发生在旱季，旱季愈长，蒸发愈强烈，剥落愈严重。一般强膨胀土较弱膨胀土剥落更甚，阳坡比阴坡剥落要严重。剥落物堆积于边坡坡脚或边沟内常造成 边沟堵塞。(2) 冲蚀冲蚀是坡面松散土层在降雨或地表径流的集中水流冲刷侵蚀作用下，沿坡面形成沟状 冲蚀的现象。冲蚀沟深0.1 -0.5m,深者可达1.0mo冲蚀的发展使边坡变得支离破碎。冲蚀主要发生在雨季，特别是大雨或暴雨季节。冲蚀既破坏了坡面的完整性，也不利于植物的 生长。(3) 泥流泥流是坡面松散土粒与坡脚剥落堆积物在雨季被水流裹带搬运形成的。一般在膨胀土 长大坡面、风化剥落严重且地表径流集中处最易形成。泥流常造成边沟或涵洞堵塞，严重者 可冲毁路基、淹没路面。(4) 溜塌边坡表层强风化层内的土体，吸水过饱和，在重力与渗透压力作用下，沿坡面向下产生 塑流状塌移的现象，称为溜塌。溜塌是膨胀土边坡表层最普遍的一种病害，常发生在雨季， 与降雨稍有滞后关系，可在边坡的任何部位发生，与边坡坡度无关。溜塌上方有弧形小坎， 无明显裂缝与滑面，塌体移动距离较短，且很快自行稳定于坡面。溜塌厚度受强风化层控 制，大多在1.0m以内，不超过1.5mo(5) 坍滑边坡浅层膨胀土体,在湿胀干缩效应与内化作用影响下，由于裂隙切割以及水的作用， 土体强度衰减，丧失稳定，沿一定滑面整体滑移并伴有局部坍落的现象，称为坍滑。坍滑常 发生在雨季,并较降雨稍有滞后。滑面清晰且有擦痕，滑体裂隙密布,多在坡脚或软弱的夹 层处滑出,破裂面上陡下缓,滑面含水富集，明显高于滑体。坍滑若继续发展,可牵引形成滑 坡。坍滑厚度一般在风化作用层内，多为1.0~3.0m。(6) 滑坡滑坡具有弧形外貌,有明显的滑床,滑床后壁陡直，前缘比较平缓，主要受裂隙控制。滑 坡多呈牵引式出现，具叠瓦状，成群发生，滑体呈纵长式,有的滑坡从坡脚可一直牵引到边坡 顶部，有很大的破坏性。滑体厚度大多具有浅层性,一般为1.0~3.0m,多数小于6.0m,与 大气风化作用层深度密切相关。膨胀土滑坡主要与土的类型和土体结构关系密切,与边坡 高度和坡度并无明显关系。因此，试图以放缓边坡来防治滑坡几乎是徒劳的,必须釆取其他 有效的防护加固措施。2.路堤病害(1) 沉陷膨胀土初期结构强度较高,在施工时不易被粉碎，亦不易被压实。在路堤填筑后，由于 大气物理风化作用和湿胀干缩效应,土块崩解,在上部路面、路基自重与车辆荷载的作用下， 路堤易产生不均匀下沉，如伴随有软化挤出则可产生很大的沉陷量。路堤愈高，沉陷量愈 大，沉陷愈普遍，尤以桥头填土的不均匀下沉更为严重。不均匀下沉导致路面的平整度下 降，严重时可使路面变形破坏，甚至屡修屡坏。(2) 纵裂路肩部位常因机械碾压不到，使填土达不到要求的密实度，因而后期沉降相对较大。同 时因路肩临空，对大气物理作用特别敏感，干湿交替频繁，肩部土体失水收缩远大于堤身，故在路肩顺路线方向常产生纵向开裂，形成长达数十米甚至上百米的张开裂缝，缝宽一般2 ~ 4cm,大多距外缘0. 5 ~ 1.0mo(3) 坍肩路堤肩部土体压实不够,又处于两面临空部位，易受风化影响使强度衰减，当有雨水渗 入时,特别是当有路肩纵向裂缝时，容易产生坍塌。塌壁高多在lm以内，严重者大于lmo(4) 溜塌与路堑边坡表层溜塌相似,但路堤边坡溜塌多与边坡表面压实度不够有关。溜塌多发 生在路堤的坡腰或坡脚附近。(5) 坍滑膨胀土路堤填筑后，边坡表层与内部填土的初期强度基本一致。但是随着通车时间的 延续,路堤经受几个干湿季节的反复收缩与膨胀作用后，表层填土风化加剧，裂隙发展，当有 水渗入时，膨胀软化,强度降低,导致边坡坍滑发生。(6) 滑坡路堤滑坡与填筑膨胀土的类别、性质、填筑质量以及基底条件等有关。若用灰白色强膨 胀土填筑堤身，则形成人为的软弱面(带)；填筑质量差,土块未按要求打碎;基底有水或淤泥 未清除，处理不彻底;边坡防护工程施工不及时;边坡表层破坏未及时整治等，都有可能产生 滑坡。因此，膨胀土路堤有从堤身滑动的,也有从基底滑动的。
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完善路基排水设施对于膨胀土路基的稳定具有特殊重要的意义。病害区段，所有排水设施均应检查并完善，以使危害路基稳定的地面水、地下水能顺畅排走，防止积水浸泡路基、 地下水浸入路基。为此，应注意以下5点：(1) 所有地面排水沟渠，特别是近路沟渠，均应铺砌和加固，以防冲、防渗。(2) 边沟应较一般地区适当加宽、加深。路堑边沟外侧应设平台，以保护坡脚免遭水浸， 并防止剥落物堵塞边沟。(3) 堑顶设截水沟，以防水流冲蚀坡面和渗入坡体。边坡坡顶与截水沟之间应封闭，不 得让雨水渗入。堑顶截水沟应距堑缘10 ~ 15m以外。截水沟纵坡宜以岗脊为顶点向两侧 排水。(4) 台阶式高边坡，应在每一级平台内侧设截水沟，以截排上部坡面水，并宜在截水沟与 坡脚之间设一定宽度的平台，以利坡脚稳定。(5) 在填挖交界处和已采用膨胀土作路堤填料的路段增设盲沟排水。2 .膨胀土地基处理(1) 换土将主要胀缩变形层内的膨胀土全部或部分挖除,填以非膨胀土 (砂、砾石、灰土等)，以消 除或减少地基的胀缩变形量。换土厚度应由计算确定,使剩余部分土的胀缩变形量在容许范围内。(2) 化学改性化学改性是指利用在膨胀土中加入某些物质，使它们与膨胀土中的固体颗粒发生某种化学反应，从而达到减弱膨胀土的胀缩能力及膨胀力的目的。通常采用石灰和水泥等，对膨 胀土进行化学稳定处理,改良土的性质。3 .坡面防护加固膨胀土边坡因开挖而产生的施工效应特别明显，挖方使原来处于稳定的膨胀土裸露在 边坡表面或大大降低了上覆压力。由于膨胀土边坡比其他土质边坡更易风化、易胀缩变形， 由此引起的边坡变形危害就更加普遍而严重。坡面防护加固的类型很多，主要应根据边坡 膨胀土类别及风化程度等特性合理选择。(1)铺植草皮铺植草皮适用于边坡高度不高的土质边坡。但草皮固着深度有限，易被冲刷，宜增设浆 砌片石骨架支撑土体。(2)骨架护坡骨架护坡主要是用以防止坡面表土风化，同时加强风化层土体的支撑稳固作用，实际上 这是一种将长大坡面分割为由若干骨架支撑的小块土坡，进行分而治之的有效措施。在膨 胀土边坡防护加固中,常用的骨架护坡形式主要有方格架护坡和拱形骨架护坡，此外还有人 字形骨架护坡等。① 框架梁防护。用浆砌片石或预制块做成格式或拱式形状的护坡，正在得到大量的应 用，它具有得体的几何形状，当中间的草长起来的时候，绿白相间很好看，与它相比,将草进 行满铺式则显得单调(见图5.8)。骨架的作用在于支撑和分割坡面，消除坡面较大范围内的 相互渐变牵引的影响，骨架的宽度及其间距，可视坡体土性好坏调整，常用的骨架宽度为 0.5m,间距2m或3m。骨架嵌镶于坡体表面的深度是确保其防护能力的关键，一般不应小 于0.5m,即应该嵌固在表层松土或强风化层以下较坚实的土层上;埋置较浅的骨架,其隆起 变形往往从坡中部开始,逐渐牵引而上，导致整个骨架破坏。柔性边坡防护。柔性设计采用锚杆与挂网联合防护形式，达到了浅层防护的作用;肋 梁间距3m,提高了边坡整体抗滑能力。工程实践证明，水泥土的变形和强度、耐久性、抗干湿循环、抗渗性、抗冲耐磨性等都能 达到工程要求。4. 包盖法已出现纵向裂缝的路堤应采用非膨胀土或浆砌片石封闭堤身，用非膨胀土包盖时厚度 不得小于lm0同时灌浆封闭裂缝,有条件的地方则换填石灰土改良。5. 支挡结构支挡结构是为了防止边坡的坍塌失稳，确保边坡稳定的构筑物。其主要应用于两方面： 对于开挖的强膨胀土或中等膨胀土的边坡采取预防支挡措施，以便防止滑坡的发生；对于已 发生滑动的边坡进行治理支挡措施，使工程运行正常。关于支挡结构物类型的选择，要根据 边坡计算滑动推力和滑动面或软弱结构的位置而定。(3) 片石护坡片石护坡大多用于边坡土体产生局部塌滑后的整治加固。片石护坡可分为干砌片石护 坡和浆砌片石护坡两类。① 干砌片石护坡。边坡产生局部溜塌变形后,可以及时清除溜塌体，用片石嵌补，以迅 速恢复原有坡面的完整，同时，对受溜塌牵动影响的局部土体，可以起到一定支护作用;对于 调整坡面表土胀缩作用、承受变形，均有一定效果。② 浆砌片石护坡。由于浆砌片石护坡整体强度较高，自重较大，对于边坡土体可以起到 反压和部分支挡作用。同时，可以及时封闭坡面，防止土体继续风化。因此,釆用浆砌片石 护坡可以增加边坡稳定性。此法在路堑与路堤边坡加固中均有使用。(4) 水泥土护坡水泥土是用无机土按比例掺入硅酸盐水泥和水，均匀搅拌，捶实成型，经适当养护硬化 而成的一种新型建筑材料。此法用以对强膨胀土和中等膨胀土边坡进行全封闭。挡土墙是一种常用的支挡结构。由于膨胀土膨胀性能较强，计算挡土墙土压力时则需 考虑膨胀力的影响。在膨胀土地区修建挡土墙，必须先对松散的坡体进行处理，清除膨胀性 能较强的土，回填好土或用石灰(石灰剂量6% ~ 8%)对其进行改良，逐层压实。对开裂的 坡体，应回填非膨胀土夯塞紧密，防止地表水下渗，挡土墙则用强度较高的混凝土,其模具可 起到临时的支撑作用。若路堑边坡已经产生滑动，釆用多级抗滑挡土墙无法阻止，或因施工困难,如挖基很深, 边挖边塌,并能造成更大的滑动趋势者，应酌情考虑改用抗滑桩。用抗滑桩来阻挡边坡土体下滑和治理滑坡，具有破坏滑体少、施工方便、工期短、省工省料等优点，是治理深层滑坡的 有效方法。抗滑桩一般釆用钢筋混凝土钻孔桩或人工挖孔桩，桩直径为500 ~ 1000mm,桩的 间距一般为桩直径的3 ~5倍，桩深入滑动面以下深度为桩长的1/2o抗滑桩一般布置2 ~3 排,为梅花形布置,以免滑体从桩间滑出。6 .调整坡度如果用地条件允许，即可考虑将边坡适度放缓，坡度须符合路基设计规范对膨胀土路堤 之相关规定。
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认识黄土地区路基病害类型；掌握各类病害的特点及分类方法。黄土是在第四纪干燥气候条件下形成的具有多孔性有垂直节理的黄色粉状性土，有湿陷性，即黄土受水浸湿后会产生较大的沉陷,属低液限黏土，納,<40%。其主要特征为:颜色 以黄色为主,有灰黄、褐黄等色;含有大量粉粒，一般在55%以上;具有肉眼可见的大孔隙，孔 隙比在1左右;富含碳酸钙成分及其结核;无层理，导致黄土地区的路基容易产生各种特有 的工程地质问题和病害。黄土是一种分布较广的特殊土,在我国分布面积约有64万km2o广泛分布于黄河中游 的河南西部，山西、陕西和甘肃大部分地区，以及青海、宁夏、内蒙古的部分地区，而以黄土高 原的黄土分布最为集中,这些地区的黄土分布厚度大，地层全面而连续，发育亦较典型。此 外在河北、山东、新疆以及东北三省亦有分布。黄土因沉积地质时代的不同，在性质上有很大的差别。因此,可将黄土分为新黄土、老黄土和红色黄土3类
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1 .边坡变形黄土地区公路边坡病害破坏形式可归结为两种基本类型，即坡面破坏,包括剥落和冲刷 等;坡体破坏,包括崩坍、坡脚坍塌、滑坡和流泥等。（1）坡面剥落坡面剥落是黄土边坡变形的一种普遍现象，会发生在各种黄土层中。剥落与边坡所处 的位置、土质、易溶盐含量有关。一般阳坡比阴坡剥落严重;黏粒含量多的土易剥落;易溶盐 含量越大,剥落越严重;易溶盐含量在0.12%以下时，边坡剥落现象较少。虽然这种边坡变 形不是坡体整体变形，但对路堑边沟危害极大，会引起其他更严重的边坡变形或破坏，处理 也十分困难。剥落按其形态一般有以下4类：① 鱼鳞状剥落:这种变形易发生在含易溶盐多（一般为1%〜2%）的地区，即新第四系 风积黄土和冲积洪积黄土中。② 片状剥落:主要发生在新第四系风积和近代坡积的匀质黄土层中。这种土层的较陡 峻边坡表面,常形成一层厚3 ~4cm的硬壳，这层硬壳在自然营力作用下呈大块片状剥落。③ 层状剥落:主要发生在冲积洪积黄土互层中，这类黄土多由黏土、砂黏土及砂等互层 构成。由于各层的岩性、含水率以及含易溶盐情况不同,使得风化的快慢和强烈程度也不尽 相同。一般黏粒含量高者,剥落快而严重，相比较而言，粉土粒和砂粒含量高者剥落较轻、较 慢，因而形成层状或带状的剥落现象。④ 混合状剥落:边坡坡面剥落并非如上面那样类型单一，有时几种剥蚀类型同时出现。 这是由于黄土表层的剥落，直接同黄土的岩性有关，因而在同一坡面上可能同时出现几种类 型剥落现象的混合状剥落。(2) 坡面冲刷坡面冲刷是常见的公路边坡变形，会引起大量的水土流失。坡面冲刷使坡面呈沟状或 洞穴状，一般形成坡肩冲刷坍塌、坡面冲刷串沟、坡面冲刷跌水、坡脚冲刷淘空、坡面冲刷沟 穴、岩石接触的冲刷沟穴等。黄土边坡坡面冲刷与土层、岩性、微地貌条件、水文条件等有密 切的关系。(3) 坡体崩坍边坡崩坍是黄土土体沿节理面倒坍和下错的斜坡动力地质现象，是多种自然因素及人 为因素综合作用的结果。其主要影响因素有地层岩性、地质构造、降水、气温变化、人为因素 或地质运动等。对黄土而言,土层节理发育，边坡陡峻，在风化和水的冲蚀、浸润作用下，坡 脚严重冲刷,往往会使坡体崩坍。(4) 坡脚坍塌坡脚坍塌易在湿陷性新黄土中发生。因其结构松散，坡脚松软受水浸湿或冲刷会发生 坡脚局部坍塌，一般规模较小，但较普遍。坡脚坍塌是产生滑坡的前提，也有可能诱发规模 更大的坍塌。(5) 滑坡滑坡是土体沿着明显的滑动带或滑动面下滑，滑动面呈上陡下缓的圆弧状。其产生原 因，主要是由于黄土的强度下降引起的土体稳定性平衡破坏。大型滑坡常发生在松散结构 或湿陷性黄土层中，在新黄土中也会出现小型滑坡。滑坡多发生在老黄土和岩土间出现不 整合倾斜接触面处，此处的黄土本身稳定性差，遇水作用或其他条件如地震、大爆破等作用 下,极易产生土体滑移和崩坍。(6) 流泥呈斜坡状的黄土如果土质松散,具有渗水性较小的下卧层时,土体在地下水或在地下水 与地表水相互作用下浸润黄土土体，使土饱和形成塑性流动,称之为流泥。它可能诱发其他 病害,使边坡出现崩坍或滑坡等更严重的破坏。
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冬季水泥路面起砂怎么办，有没有比较好的处理方法？水泥路面严重起砂，说明起砂的范围比较大，路面表层材料掉落比较严重，对于这样的病害，我们应该及时将其修复，防止材料继续掉落，病害范围继续扩大，病害程度继续加重。不过，在针对水泥路面受冻后严重起砂这个问题上，很多单位都有过失败的修补经验，明明他们所采用的修补操作方法是完全正确的，也使用了高粘结力和高强度的水泥路面修补料，为什么没有将受冻后严重起砂的路面修补好呢？ 对于冬季路面起砂的问题，砼佳路桥认为，针对冬季水泥路面受冻后严重起砂的问题，在选择水泥路面修补料时，材料的粘结力和强度是我们考虑的一个方面，也是决定水泥路面表层病害能否修复的关键所在，但是我们还需要考虑的是，我们是针对冬季水泥路面冻起砂这种病害进行修补，需要考虑到气温的影响，低温不仅会对路面产生影响，同样也会对水泥路面修补料产生影响，导致修补失败的原因中，就有一部分原因是因为材料在修补的过程中出现了受的现象。材料受冻后，它的粘结力，强度也会大大下降，不能很好地完成对水泥路面起砂的修复。所以在考虑到材料的粘结力和强度之外，我们还需要考虑到材料的抗冻能力和耐候性，选择耐候性强，可以用于低温天气施工的具备较高抗冻能力的水泥路面修料。 水泥路面受冻后严重起砂用什么办法处理比较有效？河南砼佳路桥认为，表层罩面修补方法是一种几乎可以用于所有路面表层病害修补的治理方法，相对于普通的表层覆盖修补方法来说，这种修补方法能提高作业面的强度和耐磨能力，还能保证材料与基层路面更好地粘结在一起，但这种修补方法操作相对来说要比较麻烦一些，在冬季低温条件下，考虑到低温对材料的影响，而表层罩面修补的操作时间比较长，很可能在操作过程中就出现材料受冻的现象。所以在冬季对病害路面实施罩面修补，更应该直接使用表层罩面修补料，郑州拓联的水泥路面修补料就是这样一种材料，它具有操作简单，养护时短时，抗冻耐磨，病害治理效果好等诸多优势，可以彻底完成对水泥路面起砂的修复，彻底将病害从路面上消除。
