在道路工程設(shè)計中,針對膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì),根據(jù)地質(zhì)勘測的詳實報告及有關(guān)處理膨脹土的經(jīng)驗,設(shè)計中采用了綜合處理的思想,并進(jìn)行了針對性的研究,提出如下措施:(1)填高不足1米的路堤,必須換填非膨脹土,并按規(guī)定壓實。
(2)使用膨脹土作填料時,為增加其穩(wěn)定性,采用石灰處治,石灰劑量范圍10%∽12%,要求摻灰處理后的膨脹土,其脹縮總率接近零為佳。(3)路堤兩邊邊坡部分及路堤頂面要用非膨脹土作封層,必要時須鋪一層土工布,從而形成包心填方。
(4)路塹邊坡不要一次挖到設(shè)計線,沿邊坡予留厚度30∽50cm一層,待路塹挖完后,再削去予留部分,并以漿砌花格網(wǎng)護(hù)坡封閉。(5)路堤與路塹分界處,即填挖交界處,兩者土內(nèi)的含水量不一定相同,原有的密實度也不盡相同,壓實時應(yīng)使其壓實的均勻.緊密,避免發(fā)生不均勻沉陷。
因此,填挖交界處2米范圍內(nèi)的挖方地基表面上的土應(yīng)挖成臺階,翻松,并檢查其含水量是否與填土含水量相近,同時采用適宜的壓實機(jī)具,將其壓實到規(guī)定的壓實度。(6)施工時應(yīng)避開雨季作業(yè),加強現(xiàn)場排水。
路基開挖后各道工序要緊密銜接,連續(xù)施工,時間不宜間隔太久。路堤.路塹邊坡按設(shè)計修整后,應(yīng)立即漿砌護(hù)墻.護(hù)坡,防止雨水直接侵蝕。
(7)膨脹土地區(qū)路床的強度及壓實標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格遵守國家有關(guān)規(guī)定。 。
膨脹土的這種遇水膨脹、失水收縮開裂且反復(fù)變形的特殊工程性質(zhì),給工程帶了較大的危害,準(zhǔn)確地了解膨脹土的特性及變化的條件,就能夠知道地基將會產(chǎn)生怎樣的變形,從而采取相應(yīng)的地基處理措施。膨脹土地基常用的處理方法有5個:(1)換土可采用非膨脹性材料或灰土,換土厚度可通過變形計算確定。平坦場地上I、II級膨脹土的地基處理,宜采用砂、碎石墊層,墊層厚度≥300 mm,墊層寬度應(yīng)大于基底寬度,兩側(cè)宜采用與墊層相同的材料回填,并做好防水處理。換土法能夠得到比其他處理方法更大的地基承載力,從根本上改變地基土的性質(zhì),工期也比較短。
(2)改良土質(zhì)
在膨脹土中添加石灰、水泥等非膨脹材料或添加化學(xué)劑使膨脹土失去膨脹性的材料。在膨脹土中拌合一定量的石灰或水泥可降低或消除膨脹土的膨脹性;同時,有機(jī)和無機(jī)的化學(xué)劑也已經(jīng)在膨脹土改良中得到應(yīng)用,可以降低膨脹土的塑性指數(shù)和膨脹潛勢。
(3)采用樁基
膨脹土層較厚時,應(yīng)采用樁基,樁尖支承在非膨脹土層上,或支承在大氣影響層以下的穩(wěn)定層上。
(4)預(yù)濕膨脹
施工前使土加水變濕而膨脹,并在土中維持高含水率,則土將基本上保持體積不變,因而不會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞。
(5)隔水法根據(jù)膨脹土的特性,土體的含水率的變化是膨脹土產(chǎn)生危害的根本條件,采用綜合措施切斷基底下外界滲水條件,就可以保證地基的穩(wěn)定性。各種處理措施,有時單獨采用,有時需綜合采用。
膨脹土具有顯著的脹縮性,對保證道路在較長時間內(nèi)路基穩(wěn)定和路面的平整度都會產(chǎn)生一定的影響,文章根據(jù)高速公路膨脹土路基處理基本方法,并結(jié)合施工管理實踐經(jīng)驗提出了一些施工處理方法。
關(guān)鍵詞:高速公路;膨脹土;路基;施工;方法 膨脹土是指粘粒成分主要由強條水性礦物質(zhì)組成,并且具有顯著脹縮性的粘性土,在廣西地區(qū)分布較為廣泛。 為了保證道路在較長時間內(nèi)路基的穩(wěn)定和路面的平整度,達(dá)到安全、舒適行車的目的,必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。
本文根據(jù)高速公路膨脹土路基處理基本方法,并結(jié)合自己在多年來的施工管理經(jīng)驗提出一些施工處理方法。 一、問題的提出 膨脹土一直是困擾巖土工程界的重大工程問題。
膨脹土遇水膨脹、失水收縮的變形特性及其邊坡浸水強度衰減特性在膨脹土地區(qū)的工業(yè)民用建筑、水利、鐵道、公路等工程建設(shè)和工程運營中起到極大的破壞作用。近年來,我國巖土工程界在膨脹土微觀結(jié)構(gòu)特征及其工程性質(zhì)的研究中取得了豐碩的成果,對膨脹土產(chǎn)生工程病害的原因給予科學(xué)的解釋,并提出許多切實可行的處理辦法。
隨著我國高速公路建設(shè)日新月異,許多公路路線不可避免會通過膨脹土地區(qū)。本文根據(jù)廣西水(水任)南(南寧)高速公路的膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì),以及地質(zhì)勘測的翔實報告及有關(guān)處理膨脹土的經(jīng)驗,談?wù)勅绾卫煤侠硎┕し椒ㄈヌ幚砼蛎浲恋捏w會。
二、膨脹土的判別與分類 在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè),首先必須正確識別膨脹土與非膨脹土,并準(zhǔn)確判斷膨脹土膨脹勢的強弱和工程性質(zhì)的特點,然后才能在工程設(shè)計和施工中做到有的放矢,采取切實有效的方法進(jìn)行處理。 以往的工程建設(shè)經(jīng)驗(包括水利、公路、鐵路等)已經(jīng)證明:膨脹土并不可怕,可怕的是對膨脹土判斷失誤,沒有進(jìn)行正確的處理而導(dǎo)致工程病害的發(fā)生。
對于膨脹土的判別與分類,近些年來國內(nèi)外做了大量的研究工作,基于不同目的采用不同的判別和分類方法。如:通過膨脹性礦物(蒙脫石及蒙脫石和伊利石、高嶺石的混層礦物)的含量、膨脹土的液限和塑性指數(shù)、自由膨脹率等等。
雖然膨脹土的判別方法國內(nèi)外尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),但比較廣泛采用的是現(xiàn)場定性和室內(nèi)簡易定量指標(biāo)相結(jié)合的方法,即根據(jù)工程地質(zhì)特征及土的自由膨脹率指標(biāo)綜合判定: 第一,裂隙發(fā)育,常有光滑面與擦痕,有的裂隙中充填灰白色、灰綠色粘土,在自然條件下呈硬塑狀態(tài); 第二,多出露于二級或二級以上階地、山前丘陵和盆地邊緣,地形平緩,無明顯自然陡坎; 第三,常見淺層滑坡、地裂、新開挖坑槽壁易發(fā)生坍塌等; 第四,建筑物裂隙隨氣候變化而張開或閉合; 第五,自由膨脹率大于或等于40%。 具備這些條件的土可判定為膨脹土,然后再對其進(jìn)行粘土礦物、基本指標(biāo)、力學(xué)強度等全面研究。
[Page] 三、膨脹土路基基本的處理方法 公路工程中的膨脹土處理主要涉及三方面的內(nèi)容:膨脹土邊坡穩(wěn)定及防護(hù);膨脹土隧道的支護(hù)與襯砌問題;膨脹土路基的處理。 一般來說,膨脹土路基處理方法有如下三種:換土、濕度控制、改性處理。
(一)換土 換土是膨脹土路基處理方法中最簡單而且有效的方法。顧名思義換土就是挖除膨脹土,換填非膨脹土或沙礫土,換土深度根據(jù)膨脹土的強弱和當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c確定。
在一定深度以下的膨脹土含水量基本不受外界氣候的影響,該深度稱之為臨界深度,該含水量稱之為該膨脹土在該地區(qū)的臨界含水量。 由于各地的氣候不同,各地膨脹土的臨界深度和臨界含水量也有所不同。
換土深度要考慮受地面降水影響而使土體含水量急劇變化的深度,基本上在1~2m,即強膨脹土為2m,中、弱膨脹土為1~1。5m,具體換土深度要根據(jù)調(diào)查后的臨界深度來確定。
(二)濕度控制 濕度控制法包括預(yù)濕和保持含水量穩(wěn)定。 為控制由于膨脹土含水量變化而引起的脹縮變形,盡量減少路基含水量受外界大氣的影響,需在施工中采取一定的措施。
如利用土工布或粘土將膨脹土路基進(jìn)行包封,避免膨脹土與外界大氣直接接觸,盡量減少膨脹土內(nèi)部的濕度遷移。水利工程建設(shè)中經(jīng)常采用膨脹土預(yù)濕法,用水浸泡地基土或覆蓋非膨脹土以達(dá)到膨脹土的濕度平衡。
(三)改性處理 化學(xué)固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通過與膨脹土的物理化學(xué)作用進(jìn)行膨脹土的改性處理,以達(dá)到降低膨脹土膨脹潛勢、增強強度和水穩(wěn)性的目的。具體來說:石灰的固化作用是由于鹽基交換、次生碳酸鈣膠結(jié)性、粘土顆粒與石灰相互作用形成新的含水硅酸鈣、鋁酸鈣等新礦物而顯現(xiàn)出來;水泥的固化作用是由于鈣酸鹽與鋁的水化物和顆粒間的膠結(jié)作用,膠結(jié)物逐漸脫水和新生礦物的結(jié)晶作用,從而降低膨脹土的液限,增大了膨脹土的塑限和抗剪強度;NCS固化材料除具有石灰、水泥的優(yōu)點消除土的脹縮性外,還有吸水增強作用,改善土的壓實性并生成微型加筋結(jié)構(gòu),提高土的強度。
在以往的膨脹土地基處理中已有過許多成功的先例,利用這種處理方法的成敗主要取決于固化材料的技術(shù)指標(biāo)和施工工藝。 四、膨脹土路基的施工處理方法 在廣西水(水任)南(南寧)高速公路施工中,針對膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì),根據(jù)地質(zhì)勘測。
(1)膨脹土的工程特性:1)膨脹土粘粒含量很高,其中0。
002mm的膠體顆粒一般超過20%,黏粒成分主要由水礦物組成。土的液限WL>40%,塑性指數(shù)Ip>17,多數(shù)在22~35之間。
自由膨脹率一般超過40%。2)膨脹土是有顯著的吸水膨脹,失水收縮兩種變形特性,一般強度較高,壓縮性低,易被誤認(rèn)為是較好地基土。
(2)路堤填筑技術(shù):強膨脹土穩(wěn)定性差,不應(yīng)作為路填料;中等膨脹土宜經(jīng)過加工、改良處理后作為填料;弱膨脹土可根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、水文情況及道路等級加以應(yīng)用,對于直接使用中、弱膨脹土填筑路堤時,應(yīng)及時對邊坡及頂部進(jìn)行防護(hù)。 (3)膨脹土地區(qū)路基碾壓施工:根據(jù)膨脹土自由膨脹率的大小,選用工作質(zhì)量適宜的碾壓機(jī)具,碾壓時應(yīng)保持最佳含水量;壓實土層松鋪厚度不得大于30cm;土塊應(yīng)擊碎至粒徑5cm以下。
在路堤與路塹交界地段,應(yīng)采用臺階方式搭接,其長度不應(yīng)小于2m,并碾壓密實。 (4)膨脹土地區(qū)路塹開挖:挖方邊坡不要一次挖到設(shè)計線,沿邊坡預(yù)留厚度30~50cm一層,待路塹挖完時,再削去邊坡預(yù)留部分,并立即漿砌護(hù)坡封閉。
膨脹土地區(qū)的路塹,高速公路、一級公路的路床應(yīng)超挖30~50cm,并立即用粒料或非膨脹土分層回填或用改性土回填,按規(guī)定壓實,其他各級公路可用膨脹土摻石灰處治。
膨脹土主要由具有吸水膨脹性或失水收縮性貓土礦物組成,該類土具有較大的塑性指數(shù)。在堅硬狀態(tài)下該土的工程性質(zhì)較好。但其顯著的脹縮特性可使路基發(fā)生變形、位移、開裂、隆起等嚴(yán)重的破壞。
膨脹土壤路基應(yīng)主要解決的問題是減輕和消除公路路基脹縮性對路基的危害,可采取的傳統(tǒng)的措施包括用灰土樁、水泥樁或用其他無機(jī)結(jié)合料對膨脹土公路路基進(jìn)行加固和改良;也可用開挖換填、堆載預(yù)壓對路基進(jìn)行加固
現(xiàn)在很多工程都放棄了傳統(tǒng)的改良方法,采用了土壤固化劑,土固精土壤固化劑做路基施工材料時可以不必挖除、運棄設(shè)計路面的現(xiàn)有土壤不需要鋪設(shè)大量的砂石料,表層不受霜凍、濕熱等自然條件的影響,使用道路現(xiàn)場的土壤就可以處理成堅實耐久的公路路基,其抗壓強度等各項性能指標(biāo)是用傳統(tǒng)施工材料施工的數(shù)倍,大大的超過了國家標(biāo)準(zhǔn)。更重要的是延長了公路的使用壽命,縮短了大量工程,節(jié)省了將近一半左右的建設(shè)成本,保護(hù)了環(huán)境,減少了以后的重復(fù)建設(shè)。
國內(nèi)已使用土壤固化劑作為公路路基改良的新材料有數(shù)十年的歷史,但是目前市場上的大多數(shù)的土壤固化劑均是呈酸性的,施工很不安全。雖然堿性的土壤固化劑僅僅只有土固精牌土壤固化劑,但其安全性、板結(jié)效果都比酸性強的多,而且同時具有萬能兼容、高斥水性、無側(cè)限抗壓等指標(biāo)遠(yuǎn)超國標(biāo)等獨有的優(yōu)勢。特別值得一提的是環(huán)保節(jié)能。
經(jīng)濟(jì)環(huán)保重要,自己掂量掂量吧!
膨脹土主要由具有吸水膨脹性或失水收縮性貓土礦物組成,該類土具有較大的塑性指數(shù)。
在堅硬狀態(tài)下該土的工程性質(zhì)較好。但其顯著的脹縮特性可使路基發(fā)生變形、位移、開裂、隆起等嚴(yán)重的破壞。
膨脹土壤路基應(yīng)主要解決的問題是減輕和消除公路路基脹縮性對路基的危害,可采取的傳統(tǒng)的措施包括用灰土樁、水泥樁或用其他無機(jī)結(jié)合料對膨脹土公路路基進(jìn)行加固和改良;也可用開挖換填、堆載預(yù)壓對路基進(jìn)行加固現(xiàn)在很多工程都放棄了傳統(tǒng)的改良方法,采用了土壤固化劑,土固精土壤固化劑做路基施工材料時可以不必挖除、運棄設(shè)計路面的現(xiàn)有土壤不需要鋪設(shè)大量的砂石料,表層不受霜凍、濕熱等自然條件的影響,使用道路現(xiàn)場的土壤就可以處理成堅實耐久的公路路基,其抗壓強度等各項性能指標(biāo)是用傳統(tǒng)施工材料施工的數(shù)倍,大大的超過了國家標(biāo)準(zhǔn)。更重要的是延長了公路的使用壽命,縮短了大量工程,節(jié)省了將近一半左右的建設(shè)成本,保護(hù)了環(huán)境,減少了以后的重復(fù)建設(shè)。
國內(nèi)已使用土壤固化劑作為公路路基改良的新材料有數(shù)十年的歷史,但是目前市場上的大多數(shù)的土壤固化劑均是呈酸性的,施工很不安全。雖然堿性的土壤固化劑僅僅只有土固精牌土壤固化劑,但其安全性、板結(jié)效果都比酸性強的多,而且同時具有萬能兼容、高斥水性、無側(cè)限抗壓等指標(biāo)遠(yuǎn)超國標(biāo)等獨有的優(yōu)勢。
特別值得一提的是環(huán)保節(jié)能。經(jīng)濟(jì)環(huán)保重要,自己掂量掂量吧。
公路軟基處理的有:換填、強夯、水泥攪拌樁、CFG樁、砂袋井等,普通路基主要是達(dá)到設(shè)計要求的壓實度即可。不良土質(zhì)路基的處理方法特別是土路基、土石基,使用土壤固化劑是非常不錯的選擇,使用土壤固化劑做路基施工材料時可以不必挖除、運棄設(shè)計路面的現(xiàn)有土壤不需要鋪設(shè)大量的砂石料,表層不受霜凍、濕熱等自然條件的影響,使用道路現(xiàn)場的土壤就可以處理成堅實耐久的公路路基,其抗壓強度等各項性能指標(biāo)是用傳統(tǒng)施工材料施工的數(shù)倍,大大的超過了國家標(biāo)準(zhǔn)。更重要的是延長了公路的使用壽命,縮短了大量工程,節(jié)省了將近一半左右的 建設(shè)成本,保護(hù)了環(huán)境,減少了以后的重復(fù)建設(shè)。
國內(nèi)已使用土壤固化劑作為路基處理的新材料有數(shù)十年的歷史,但是目前市場上的固化劑均是呈酸性的,施工不是很安全,堿性的土壤固化劑僅僅只有土固精牌土壤固化劑,其安全性、板結(jié)效果都比酸性強很多,同時具有萬能兼容、高斥水性、五冊限抗壓等指標(biāo)遠(yuǎn)超國標(biāo)等獨有的優(yōu)勢。
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