高速公路膨胀土路基施工处理方法

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浅议高速公路膨胀土路基的施工处理方法
摘要:膨胀土具有显著的胀缩性, 对保证道路在较长时间内路基稳定和路面的平整度都会产生一定的影响, 文章根据高速公路膨胀土路基处理基本方法, 并结合施工管理实践经验提出了一些施工处理办法。

关键词:高速公路膨胀土处理
中图分类号:u412.36+6 文献标识码:a 文章编号:
前言
由于膨胀土边坡土体强度的衰减变化不是用一个规律或一道公式能确定的, 它具有多重规律性, 它会因时、因地而发生不同的变化, 产生不同的表现形式。

这就需要我们在勘察阶段对所遇到的膨胀土及其相关环境进行详细的调查, 尤其是其中的层间结构面状况, 是膨胀土边坡的勘探、试验和分析中首先应注意的对象,本文根据湖北省荆门至宜昌高速公路的膨胀土的物理性质及力学性质,以及地质勘测的翔实报告及有关处理膨胀土的经验, 谈谈如何利用合理施工方法去处理膨胀土的体会。

一,工程状况
湖北省荆门至宜昌高速公路是杭州至兰州国家重点干线公路的组成部分, 本项目的建设对支援三峡工程建设、服务西部大开发和旅游经济的发展都具有重要意义。

其中仅k67 + 825 ~ k70 + 600 段就有近70 x104m3 膨胀土。

不经处理难以满足高速公路路基填筑要求, 如果弃之不用, 换取工程性质较好的填料, 不仅会造成极大
的浪费, 而且对周边环境造成较大的污染。

二、膨胀土用于路基填料的改性处理及施工方法
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, 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。

针对以上的问题, 我们根据多条道路的施工试验提出将膨胀土改性填筑路堤的施工方法。

1 膨胀土改性试验成果分析
试验方法采用gbj123- 88、gbj128- 88、sd128- 84 等。

将三种典型的膨胀土土样风干后碾碎过20mm 筛, 按照土的重量掺入不同
配比的石灰, 根据不同的含水量( 16% ~ 30%) 喷水拌和土样。


验结果显示, 随着石灰的掺入, 土体的物理、化学、力学性质以及水理发生了较大的变化。

(1)物理性质的变化
掺入石灰以后, 三种膨胀土的颗粒成分均发生了相应的变化,
随着掺入量的增加, 砂粒组含量增加, 粘粒组、胶粒组的含量则明显减少。

掺灰量与塑性指数和掺灰量与自由膨胀率之间的关系见图
1 和图2。

随着石灰剂量的增加, 膨胀土的可塑性发生变化,液限变化较小, 而塑限有较大程度的增加, 塑性指数明显降低, 亲水性大大减弱。

2 掺石灰后膨胀土工程性质的变化
经过改性后的膨胀土, 自由膨胀率、膨胀量、膨胀力、线缩率、体缩率、收缩系数各有不同程度的下降, 缩限呈明显上升趋势( 表1) 。

3 膨胀土的胀缩总率与掺灰量之间的关系根据5公路路基设计规范6 ( jt j 013 - 95) , 掺石灰、粉煤灰的最佳配比, 以其掺灰
后胀缩总率不超过0. 7 为宜。

根据室内膨胀土的改性试验, 三种
膨胀土的胀缩总率与掺灰量的关系如图3 所示。

从图3 可以看出, 按胀缩总率接近于零取值, 对于弱膨胀土的
最佳掺灰量为4%, 对于中膨胀土的最佳掺灰量为7% , 现场施工时, 土块粉碎、石灰储存、拌和以及压实后养护条件都达不到室内条件的要求, 因此现场石灰掺和量要比室内石灰掺和量大1%。

4 掺改性剂水溶液试验结果
其原理是利用改性剂和少量石灰掺配成水溶液后, 使水分子离
解成h+ 、oh- , 从而与膨胀土表面附带的大量活跃的金属阳离子
交换, 使吸附在土粒上的水化学键破坏形成自由水, 使石灰土形
成链状和网状结构, 加快反应和离子交换, 水分通过重力, 蒸发、压实作用而排出, 减弱其膨胀势能, 改变膨胀土颗粒结构特性,
使土相互吸引形成团粒, 导致土体永久性能的改变, 从而提高土
体的抗剪强度, 且具有比石灰土更稳定、更持久的效果。

边坡改性试验见表2 所示。

由表2 可见, 注入改性剂后边坡土体各项指标均有不同程度的
改善, 特别是c 值提高得最为明显。

2 膨胀土改性施工工艺
(1)清除路基地表杂物、设置路拱、疏干地表水分,如路基下地表为膨胀土时, 应掺生石灰粉并翻拌25~30 cm、整平碾压至规定密实度, 然后再行填筑路堤。

(2) 根据压实机具试验确定的松铺厚度进行摊铺。

一般采用重型压路机时松铺25~ 30 cm 为一层, 用推土机推运摊铺, 进行初步推平。

(3)按掺拌剂量计算出每个断面所用灰量, 用方框标线标明, 并摆放袋装生石灰粉, 然后撒铺。

(4)用旋耕机翻拌2~ 4 遍, 闷料24h, 使生石灰粉充分吸收土中水分, 水化消解。

然后根据土团粒径大小再用旋耕犁打碎1~ 3 遍。

对于用改性剂改性的膨胀土, 在按土的2% 的重量比掺加石灰并拌和均匀后, 即可同时喷洒改性剂水溶液, 使土达到最佳含水量或最佳含水量+3%, 拌匀后用平地机整平, 无须闷料。

(5)现场取土样测定含水量, 在接近最佳含水量范围时, 用平地机或推土机推平, 而后采用(先轻后重、先静压后振压、最后静压)的原则进行碾压至规定密实度, 对于路肩应多压1~ 2 遍, 以保证边缘有足够的密实度。

其后每层填压按此工艺流程循环, 直至路基设计高度。

经过多年的工程实践, 工程界对用膨胀土填筑场地已取得一定的共识, 一般是将强膨胀土废弃, 采用弱~ 中等膨胀土改性处理
后进行分层填筑。

但需要注意的是在现场施工中, 同一取土场地或开挖断面, 不同的深度, 膨胀土的性质可能产生较大的差异, 这
就要求施工中对要作为路堤填料的膨胀土土性进行充分跟踪检验
和改性试验, 确定满足工程要求的最佳配合比和采用最佳的施工
方案。

三、膨胀土路堑段边坡
从设计的角度看, 膨胀土边坡与一般粘土边坡的设计计算是有
根本区别的。

膨胀土边坡的陡度与高度并不完全遵从极限稳定平衡理论, 而是由膨胀土类别和土体结构特征所决定的, 它与土的胀
缩效应, 风化效应和施工效应密切相关。

因此, 确定膨胀土路堑边坡陡度, 必须以路基工程地质分类为依据, 并结合工程措施合理
选择。

结束语
膨胀土一直是困扰岩土工程界的重大工程问题。

随着我国高速公路建设日新月异, 许多公路路线不可避免会通过膨胀土地区。

膨胀土遇水膨胀、失水收缩的变形特性及其边坡浸水强度衰减特性对膨胀土地区的工程建设和工程运营中有着极大的破坏作用。

参考文献
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