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膨胀性软土地基处理与实例分析研究南宁市以高海拔平地为主的地层，主要为赋存稳定的淤积第四系为主。
因为第四系土层较软，流沙层赋存稳定，地下水补给系统较为完整，所以，文章研究方法以划出孤立地下水控制块切断膨胀土的膨胀动力。
在较复杂第四系上施工高标准道路，必须严格控制施工质量，才可以保证膨胀土在道路基础部分的膨胀率在控制范围内。
标签：地下水活动；软土；地基处理；实例分析引言南宁位于广西壮族自治区南部偏西，位于东经107°45′～108°51′，北纬22°13′～23°32′之间。
南宁地貌以高海拔平地为主，北部有顶部海拔600米低山一座，东部分布较低丘陵若干。
山地及丘陵占市区总面积的20%左右。
西江自西而东穿过南宁市区，另有郁江、右江、左江、红水河、武鸣河、八尺江等在区域内流经或者汇集。
南宁市平地第四系较厚，90%以上平地第四系厚度0.6米以上，40%以上的平地第四系厚度在2.0米以上。
但同样因为南宁地区丰富的水系和相对肥沃的土壤，南宁地区往往需要在流动性和膨胀性较强的土地上进行施工。
1 工程概况本研究工程为某二级公路系统，公路连接永安路与X027县道，永安路是连接西宁市政道路与G7211机场高速的主要道路，而此公路虽然在较厚的第四系土层上建设，但其主要功能是联结马头山开发区与G7211机场高速及西宁市区。
道路宽度30米，长度3千米，设计通车量每天7000辆。
工程压覆第四系土层厚度3.6～7.2米，以道路中线两侧扩展1500米为考察区，考察区内第四系厚度0.6～11.4米，丰水期区域内浅层地下水受到西江等水系直接补给，枯水期区域内浅层地下水向西江等水系反补给，所以区域内浅层地下水埋深变化幅度在地表下4～8米变化。
这使得工程区域地陷地质灾害严重，土壤的周期性膨胀压力对道路路基的损坏作用较为严重。
地表以下约1.3～1.5米有1层赋存稳定的含水流沙层（底板），该流沙层厚度0.2～0.3米深，是地表土壤含水量补给的主要脉络。
膨胀土地区地基处理与变形控制技术实践经验总结解析在建筑工程行业中，膨胀土地区的地基处理与变形控制是一个重要而复杂的问题。
对于建筑师、工程师和装修人员来说，了解并掌握相关的技术实践经验是至关重要的。
本文将从实践经验的角度出发，对膨胀土地区地基处理与变形控制技术进行总结和解析，以供读者参考。
首先，在膨胀土地区的地基处理中，了解土壤的特性和膨胀机理是关键。
膨胀土具有高含水量，容易在遇水时发生体积膨胀的特点。
因此，在设计和施工过程中，必须充分考虑膨胀土的特性，采取相应的措施来控制地基变形。
其次，选择合适的地基处理方法是确保建筑安全和稳定的关键。
常见的地基处理方法包括加固地基、降低地表湿度、引导地下水流动等。
加固地基可以采用灌浆、地基加固桩等方式，增加地基的稳定性。
降低地表湿度可以通过排水系统的设计和建设来实现，以减少地下水对地基的影响。
引导地下水流动则可以通过建设排水系统或调整地下水位来达到控制地基变形的目的。
此外，监测地基变形的方法和手段也是重要的。
在膨胀土地区的地基处理过程中，应使用先进的监测技术，如全站仪、倾斜计和应变片等，及时监测地基的变形情况。
根据监测数据的分析，可以及时采取措施来修正地基处理方案，以确保建筑物的安全和稳定。
结合个人多年的建筑和装修经验，我发现在膨胀土地区的地基处理与变形控制中，还应注意以下几点：首先，与专业人员和相关部门进行充分的沟通和协作。
在地基处理和变形控制方面，需要了解相关的法规标准和技术要求。
与专业人员和相关部门的沟通和协作可以帮助我们更好地理解和应用这些标准和要求，从而更好地处理地基问题。
其次，注重施工质量与细节。
地基处理和变形控制过程中的细节问题往往会对整个工程产生重大的影响。
因此，在施工过程中，必须严格按照设计要求和标准进行操作，并加强质量监督和验收工作，确保施工质量和安全。
最后，不断学习和更新知识。
建筑工程行业发展迅速，新的地基处理和变形控制技术不断涌现。
作为建筑师、工程师和装修人员，我们需要保持学习的态度，不断更新自己的知识和技能，以适应行业的发展需要，并提供更好的服务。
膨胀土地基处理质量通病及防治措施说到膨胀土，真是个让人又爱又恨的家伙。
很多朋友可能没听过这个名词，但其实它跟我们的生活息息相关，尤其是盖房子的时候。
这膨胀土就像是个调皮捣蛋的小孩，遇到雨水就膨胀，天一干又收缩，结果弄得基础不稳，真是让人头疼。
想象一下，房子一晃一晃的，住着都觉得不踏实，像是坐在摇摇车上，心里别提有多忐忑了。
说到常见的通病，哎呀，那可真是五花八门。
有的地方房子开裂了，有的地方地面凹下去了，简直就像是被大象踩了一脚。
朋友们肯定会问，这些裂缝到底是从哪来的？很多时候就是膨胀土在作怪。
这种土壤，吸水的时候就像海绵，肆意膨胀，结果把房子的基础顶得高高的，裂缝就此登场。
可一旦干燥，又缩得紧紧的，这一涨一缩，房子可就受不了啦。
再说说防治措施，其实这方面也有不少小窍门。
选土要讲究，最好找点儿稳定性好的土壤。
就像我们挑朋友一样，得找个靠谱的。
设计的时候，基础要做得稳稳的，像扎根深厚的大树。
没错，基础就像房子的脚，脚稳了，整个人才不晃悠嘛。
处理膨胀土最常用的一个方法就是打桩。
听起来有点儿高大上，其实就是在地面下打入一些柱子，稳住整栋房子。
就像给房子穿上了“铠甲”，让它不怕风雨。
这桩子也得选对地方，不能随便乱打，得根据土壤的情况来，真是讲究得很。
治理膨胀土还有其他方法，比如改良土壤。
用一些化学药剂，或者是混合其他土壤，让它的性质更稳定。
这就像我们平时调理身体，吃点补品，让身体强壮，膨胀土也是要“保养”的嘛。
不过，这种方法也得谨慎，搞不好可能适得其反，让问题更严重。
大家知道吗，监测也是非常重要的一环。
就像我们上班前先检查一下包里有没有漏掉什么重要的东西。
定期检查地基的情况，看看有没有新的裂缝出现，能及时发现问题，这样才能避免更大的麻烦。
说到这里，大家肯定在想，处理这些通病真的那么麻烦吗？确实有点儿复杂，但只要用心去做，细节不能马虎，问题自然就会减少。
就像在生活中，处事要细心，才能过得顺风顺水。
想想那些经验丰富的老工匠，他们做事情可都是一丝不苟，连细微的地方都不会放过。
第3章膨胀土地基的处理3.1 膨胀土的判别方法与标准准确判别膨胀土与评价膨胀势大小是膨胀土地基处理首要解决的问题.若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土,会给工程埋下隐患；若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土为强膨胀土,会造成经济的巨大浪费.已有的工程教训证明,许多膨胀土的工程危害是由工程人员对膨胀土误判造成.目前,国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多,我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同.国内工程设计常用的判别标准主要有以下3类.第4类为本设计建议使用的判别标准.⒈原国家建委标准[3]该规X以自由膨胀率为判据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定自由膨胀率大于40%,或蒙脱石含量大于7%时,可判定为膨胀土.其后的《建筑地基基础设计规X》也有相近内容的规定.膨胀上的分级标准见表3-1表3-1 膨胀土级别标准<原国家建委>自由膨胀率〔%〕蒙脱石含量〔%〕膨胀土级别自由膨胀率〔%〕蒙脱石含量〔%〕膨胀土级别>100 60—100>2514—25强膨胀土中膨胀土40—607—14弱膨胀土2.铁道部行业标准[4]规则中,膨胀土的判别分为初判和详判.初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段.初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限.土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率Fs≥40%,液限Wl≥40%时,判定为膨胀土.膨胀土的现场宏观地质特征详见《规则》.详判时,使用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量3项指标.当符合其中2项指标时,判别为膨胀土.注:CEC100表示100g干土的阳离子交换量,单位为<mmol>NH4+.3.交通部标准[5]规X中,要求自由膨胀率大于40%和液限大于40%的黏土质,可初判为膨胀土,但这并不是惟一的,最终决定因素是"胀缩总率与膨胀的循环变形特征,以与与其他指标相结合的综合判别方法〞.其膨胀土工程地质分类见表3-3.表 3-3 膨胀土工程地质分类<交通部>分类野外地质特征主要黏土矿物成分>0.002mm黏粒含量〔%〕自由膨胀率〔%〕膨胀总量〔%〕强膨胀土中膨胀土弱膨胀土灰白、灰绿色,黏土细腻,滑感特强,网状裂隙极发育,有蜡面,易风华成细粒状、鳞片状以综、红、灰色为主,黏土中含少量粉砂,滑感较强,裂隙较发育,易风化成碎粒状,含钙质结核黄褐色为主,黏土中含较多粉砂,有滑感,裂隙发育,易风华成碎粒状,含较多钙质结核或铁锰质结核蒙脱石伊利石蒙脱石伊利石蒙脱石伊利石高岭石>5035—50<35>9065—9040—65>42—40.7—2.0注:胀缩总率为土在50kPa压力下的膨胀率与收缩率之和.4.建议使用的公路膨胀土判别与分级标准上述原国家建委、铁道部膨胀土判别与分级标准均要求定量测定膨胀性黏土矿物,如蒙脱石的含量.这种微观矿物含量的测定一般只有研究单位的专门试验室才能完成,且花费时间较长,给工程设计与施工带来很多困难.事实上,设计与施工单位很少采用.交通部《规X》膨胀土评价标准中的胀缩总率指标来自考虑地基承载力的房屋建筑部门.它完全不符合公路工程低荷载或零荷载的工程状况,且确定该指标所需要的一些参数又很难获取.我国交通部第二公路勘察设计研究院<以下简称"中交二院〞>通过大量研究工作,提出以标准吸湿含水率与塑性指数2个分类指标作为膨胀土的判别与分级标准.所谓标准吸湿含水率指,在标准条件下<温度25℃±2℃,相对湿度60%±3%>,膨胀土试样从天然含水量脱湿至平衡后的含水量.标准吸湿含水量与蒙脱石含量、阳离子交换量与比表面积之间具有良好的线性相关性,反应了膨胀土的本质特性.塑性指数很好地反映了粒度组成、分散特性与阳离子与黏土矿物之间的相互作用.采用标准吸湿含水率与塑性指数对土的膨胀势分级的指标见表3-4.标准吸湿含水率测定的具体方法见参考文献[7]或文献[15]中《膨胀土的判别与分类新方法》一文.表3-4 土的膨胀势分级指标<中交二院>膨胀势分级非膨胀土弱膨胀土中等膨胀土强膨胀土标准吸湿含水率ws〔%〕塑性指标Ip〔%〕自由膨胀率Fs〔%〕Ws<2.5Ip<15Fs<402.5≤ws<4.815≤Ip<3040≤Fs≤604.8≤ws<6.830≤Ip<4560≤Fs≤906.8≤ws45≤Ip90≤Fs注:自由膨胀率仅为参考指标,不作为控制指标.中交二院研究提出的膨胀势分级判别指标反应了膨胀上的本质,并具有测定简单、便捷,所获数据可靠、重现性好的优点,便于设计与施工单位广泛应用.3.2 处理方法针对膨胀土的工程特性与膨胀土地基的病害特点,并考虑工程的经济性,可以从换填、改性、隔水封闭、渗沟排水4个角度,归纳总结膨胀土地基处理措施与技术方法[6].1.换填与膨胀土掺灰改性法换填与浅层膨胀土掺灰改性法适用于浅层平面地基<路基基底>条件,一般处理深度不大于3.0m.与其他方法相比,一般换填法的造价最低.但换填方量过大时,废土可能占用大量土地,并引发生态环境问题；某些地区可能还存在借土困难或借土成本过大的问题.这时,可考虑膨胀土改性法或石灰桩加固法.2.有机大分子溶液改良法改良技术既适用于斜面地基<堑坡>,又适用于平面地基<路基基底>,一般多用于膨胀土堑坡的浅层稳定性处理.目前,国内比较成熟的有机大分子溶液改良技术有UAH改良液等.3.石灰桩或灰土桩加固法石灰桩或灰土桩加固法对于斜面地基<堑坡>和平面地基<路基基底>均适用.对于厚度较大的膨胀土软基处理时,石灰桩或灰土桩加固法具有独特的优势,一般用于厚度大于2.0m的膨胀土软基.4.隔水封闭与渗沟排水法隔水封闭是采用土工防水布、石灰与猫土混合料等材料对地基或坡面进行隔水封闭,阻止气候干湿循环对膨胀土含水量的影响,达到稳定路基或边坡的目的.由于隔水封闭法的施工质量控制标准要求较高,建议设计时慎用.采用隔水封闭措施,必须同时使用排水渗沟或其他排水措施,两者缺一不可.排水渗沟也可作为换填与掺灰改性、有机大分子溶液改良、石灰桩加固措施的辅助手段使用.该方法包括常用的路基基底使用的平面状渗沟与堑坡防护使用的支撑渗沟两种类型.平面渗沟作用在于排掉汇流到路基的地下水;而支撑渗沟不仅可以排水,并且具有阻止膨胀土边坡变形破坏的功能.3.3 浅层换填与掺灰改性法当公路路基的基底为劣质土<或者说土的变形或承载力不符合要求>,且劣质土层的厚度又不很大时,将原地表以下处理X围的劣质土部分或全部挖去,换填为性能稳定或强度较大、无侵蚀性的其他材料,并分层压实至要求的密实度,这种地基处理方法称为换填法.膨胀土掺灰改性是将原地膨胀土翻松,掺加一定比例的石灰后,分层压实的方法.该方法经过一段时间的养护,可以很好地消除或减小膨胀性,提高土体强度,降低土中的含水量[7].3.3.1 原理和适用X围1.浅层换填法与掺灰改性法的原理与适用X围换填掺灰改性法适用于公路的所有平面地基,既适用于填方路堤基底的处理,也适于挖方路面下的地基处理.具体换填设计时,若换填方量过大,应考虑借土与废方对生态环境的不良影响.填方与挖方路段两者的换填与掺灰改性原理也有所不同.填方路堤,特别是高路堤的基底承受路堤与路面重力的压力较大,基底换填是以强度较高的材料代替膨胀土地基,掺灰改性是将低强度的膨胀土地基改性为高强度的灰土,两者以提高地基的承载力,避免地基破坏为目的.小于1m填方路堤基底的换填或掺灰改性目的主要是为了消除膨胀土基底的胀缩变形.从施工角度考虑,一般要求换填或掺灰改性的膨胀土地基深度不超过 3.0m.当膨胀土地基厚度超过3.0m,应考虑其他措施,如石灰桩等.当膨胀土地基的地下水位较高,或所处地理位置为汇水的低洼地带时,应认真作好排水设一计,包括地面排水与地下排水.地下排水的渗沟设计见后文.挖方与零填方路段的地基同时担任路床的角色.通过地基膨胀土换填或掺灰改性,一方面可以消除路面以下膨胀土胀缩变形对路面的破坏作用,另一方面可以提高处理深度X围内土的强度与变形模量,使CBR值<加州承载比,是一种衡量道路弯沉量的试验值>达到高等级公路上路床的标准要求,即CBR≥8.大于1m填方路堤的基底换填或掺灰改性设计时,主要考虑因素是膨胀土地基的承载力；小于lm填方路堤的基地换填或掺灰改性设计时,主要考虑因素是基底的膨胀变形量或膨胀力；挖方与零填方路段地基换填或掺灰改性设计时,考虑的主要因素是路床的变形与强度要求标准,与换填深度对下伏膨胀上膨胀性的抑制作用.2.石灰改性膨胀土的机理石灰对膨胀土的改性机理表现为5种作用：阳离子交换<cationic exchange>；凝聚<ag-glomeration>；细凝反映<flocculation>；碳酸岩化<carbonation>；胶结或凝硬作用<cementationor pozzolanic reaction>.膨胀土组成以蒙脱石、伊利石、高岭石等勃土矿物为主.黏粒表面吸附有大量的金属阳离子,当掺人石灰后,由于土中产生过量的Ca2+离子,同时Ca<OH>2分子电离的OH-离子形成强碱环境,使得Ca2+置换了膨胀土黏粒表面的某些阳离子,如K+,Na+,Fe2+等<Mg2+除外>,由此改变了黏粒表面的带电状态,结果使膨胀土颗粒很快地凝聚起来而提高了土的初期强度.细凝过程与阳离子交换过程同时发生.由于孔隙中电解质浓度的增加,Ca2+离子被吸附在豁土的表面,蒙脱石晶层间的水向外溢出,土体体积减少.掺灰改性土的石灰碳酸岩化反应生成的CaCO3在掺灰土中多形成长短不等的棒状物、针状物与网状物,它们将豁土颗粒联结或包裹起来,集聚成粉粒或更大的团粒.这些大颗粒的粒径多集中于0.05—0.005mm之间.石灰的碳酸岩化是促使赫粒集聚、消除胀缩性、提高强度,并保持长久稳定的根本原因.掺灰改性土的典型化学式方程表达如下：CaCO3：除了本身具有较高强度外,它与铝酸钙作用也可起到加固土的作用.由于这个反应过程缓慢,对于改善土的工程性质初期作用不大,但随时间的延长改善作用会越来越明显.胶结或凝硬反映相当复杂,也需要很长时间.胶结或凝硬反映使土中相当一部分SiO2形成SiO2水溶性胶体粒子,氧化铝也可形成一些胶体粒子.这些生成物聚凝后也会改善膨胀土的工程性质,主要作用是提高石灰土的后期强度与耐久性.该过程类似于水泥的水化反应过程,CaO与水发生反映放出的热,在初期加快了凝硬反映.同时,实验表明,石灰土浸水后强度还会提高,某种意义上可将其视为水硬性材料.3.3.2 设计计算公路膨胀上地基浅层换填与掺灰改性设计分为3类:℃大于等于lm高度路堤的基底换填与掺灰改性设计；℃挖方路段,包括小于lm高度填方、零填方路段的换填与掺灰改性设计；℃公路桥涵地基与基础设计.公路桥涵地基与基础设计参考《规X》[8].⒈路堤基底换填与掺灰改性设计浸水后膨胀土的强度与变形指标急剧降低,承载力一般在80—150kPaX 围内.因此,对于填方路堤高度大于3.0m 的膨胀土软基应进行工程处理.目前,公路行业标准在《规X 》[9]中对桥涵地基的设计给出了使用地基允许承载力的具体方法与标准.但对路堤设计的基底承载力或基底允许承载力没有明确规定.在《规X 》[10]中,要求"在软土地基上修筑路堤,应进行稳定验算与沉降计算〞,来检验软土地基的强度与变形是否满足要求.建筑部门通过多年的工作经验,已经积累了大量有关地基承载力或地基允许承载力的资料或经验确定值,借鉴使用这些资料或经验确定值非常简单、方便,对初步确定填筑路堤基底的强度与变形具有非常重要的意义.一般来讲,将建筑部门的地基允许承载力用于公路路堤基底偏于保守或不经济.⑴膨胀土软基承载力确定与使用膨胀土软基承载力可通过荷载试验法、计算法、经验法确定.荷载试验宜采用浸水荷载试验.计算法采用三轴不排水快剪试验确定土的抗剪强度,再根据国家现行的岩土工程勘察规X 或建筑地基基础设计规X 计算地基的承载力.经验法可参考《规X 》[10]对于一般工程经验确定值.承载力确定后,可根据式<3—1>初步判断膨胀土软基的强度与变形是否满足路堤的要求：em p k h p f γ+≥〔3—1〕式中：—路堤高度,m ；—路堤填土平均重度,kN/m 3； —路面压强,kPa ； —膨胀土软基承载力,kPa.若根据上式初步判断膨胀土软基不满足要求,则需按《规X 》[10]中要求,进行稳定验算与沉降计算,来进一步确定其强度与变形是否满足要求.⑵换填材料选择或改性膨胀土掺灰率设计换填材料可选用强度较大、水稳性与透水性好的圆砾、角砾、碎石、砂土、砂性土,也可选用无侵害性、无环境污染,且工程性质符合要求的矿渣、煤渣等材h emγpP k f料.受取土条件限制时,也可使用无病害黏性土.但使用黏性土时,应作好地下排水设计,如路基渗沟设计等.膨胀上改性掺灰量通过CBR击实试验确定.采用重型标准击实试验时,要求85%压实度时,CBR值大于8.一般3%的掺灰率,各种膨胀土均可达到上述要求.与采用勃性土换填类似,采用膨胀土掺灰改性措施时,应作好地下排水设计,如路基渗沟的设计等.⑶换填或掺灰改性厚度确定采用换填浅层掺灰改性措施时,宜将浅层的膨胀土软基全部挖出,直至承载力满足要求的下卧层.从施工角度考虑,一般要求换填或膨胀土掺灰改性深度不超过3.0m.换填宽度与路堤基底宽度一致.⒉挖方路段与小于lm高度填方路段的换填与掺灰改性设计⑴换填材料选择或改性膨胀土掺灰率设计换填材料一般选用压实度、强度<CBR值>、最大粒径可达到《规X》[10]要求且稳定性能好的无病害土,包括碎石、砂土、砂性土、豁性土等,也可选用无侵害性、无环境污染,且工程性质附和要求的矿渣、煤渣等材料.膨胀土掺灰量通过灰土的膨胀性试验与CBR击实试验确定,以完全消除膨胀性,且CBR值达到规X要求时的掺灰量为设计标准掺灰量.国内外已有的研究成果表明,虽然膨胀土的种类存在差异,但改性膨胀土的最优掺灰率变化不大,一般介于3%—8%之间.掺灰膨胀土的强度提高先于膨胀性改善.当掺灰率达到3%时,改性土的强度发生显著提高；当掺灰率为5%时,膨胀性才会有显著消弱.此外,由于掺灰改性土的工程性质的特殊性,本设计建议：℃掺灰膨胀土混合料应在样品养护1—3d后进行击实试验,来确定最大干容重与最佳含水量.℃由于石灰土的强度和变形模量均比一般天然土高很多,在满足强度与变形要求的前提下,掺灰改性土的压实可以低于上路床填土的压实度,即低于95%的压实度.一般而言,采用重型击实标准时,灰土的85%压实度即可满足路床的强度与变形要求.⑵换填或掺灰改性厚度确定《规X 》[11]中规定：高速公路与一、二级公路路基填土高度小于路面与路床的总厚度,基底为膨胀土时,宜挖除地表0.3—0.6m 的膨胀土,并将路床换填非膨胀土或掺灰处理.换填或掺灰改性厚度可以通过非扰动土有荷载膨胀量试验确定.试验取地表下80cm 深处天然含水量非扰动土进行.通过系列有荷载膨胀量试验,可以求得试样在1%膨胀量变形时的膨胀力,该膨胀力称作膨胀力标准值.可换填或掺灰改性厚度以式<3-2>计算确定.若计算值小于30cm,则取30cm.()h p e p p h -=〔3—2〕式中：—设计换填土或掺灰改性土的厚度,m ；—换填土层或掺灰改性土层底面下膨胀土的膨胀力标准值<试样在1%膨胀量变形时的膨胀力>,kPa ；—路面结构层压强,kPa ；—压实后换填土层或掺灰改性土层容重,kN/m³. 3.4 石灰桩或灰土桩法石灰桩是房屋建筑部门常用的地基处理方法.它采用机械或人工方法在地基或堑坡中成孔,然后灌人生石灰或生石灰与粉煤灰、火山灰、水泥等的掺和料与少量外加剂,并振密或夯实而形成桩体.石灰桩与经改良的桩周土组成石灰桩复合地基,以支撑上部建筑物.石灰桩的加固深度可以从几米到十几米.本章的石灰桩法主要用于公路路堤的膨胀土基底加固或膨胀土堑坡的稳定性加固.用于公路膨胀土地基处理的石灰桩与房屋建筑使用的石灰桩,在工作机理与设计计算上略有差异.用于公路膨胀堑坡稳定的石灰桩更偏重于石灰对膨胀土的改性作用.因而,稳定膨胀土堑坡的石灰桩较建筑地基处理的石灰桩孔径更小,桩体更密.3.4.1 原理与适用X 围石灰桩既适用于厚度超过2.0m 的膨胀土软基,也适用于弱与中等膨胀土开挖堑坡.但两者的加##理与设计原则存在一定差异.用于处理膨胀土软基的石灰桩一h e p p p hγ般为2—10m.1.石灰桩加固膨胀土软基原理石灰桩对膨胀土软基的加##理可归纳为：桩周土的改性与胶结作用、置换作用、排水固结作用、桩与桩间土的高温效应、膨胀挤密作用.℃桩周土的改性与胶结加固作用桩孔中的生石灰与桩周接触的膨胀土会发生离子交换、化学与凝胶反应等,从而对桩周膨胀土起到改性与胶结加固作用.石灰对膨胀土的改性机理具体参看上节的"石灰改性膨胀土的机理〞.在##清代道台衙门旧址建筑物下曾发现石灰桩对土的胶结作用证据.该桩长3050cm不等,性状上大下小,如钟形.发现时,桩中心仍然呈软膏状,但桩周约2cm的土却形成了一层坚硬的外壳,近于陶土的色调.生石灰对膨胀土的改性作用X围更宽.℃置换作用石灰桩较桩间土具有更大的强度<抗压强度约500kPa>,其作为竖向增强体与桩间土形成复合地基.石灰桩在复合地基中发挥着桩体作用.当承受荷载时,刚度较大的桩承担较大的应力,约分担了30%的荷载<在正常置换比下>.根据国内实测数据,石灰桩复合地基的桩土应力比一般为2.5—5.0.石灰桩这种置换作用在膨胀土地基具有独特功用.当桩间浅层膨胀土吸水膨胀时,桩分担的荷载将部分退还转移给周围的膨胀土,从而抑制浅层膨胀土的胀缩变形.℃排水固结作用试验表明,石灰桩体的渗透系数一般为10-5—10-3cm/s,相当于细砂的渗透系数.由于石灰桩间距较小<一般为2—3倍桩体直径>,水平路径很短,具有很好的排水固结作用.从建筑物沉降观测记录表明,建筑竣工使用时,其沉降已基本稳定,沉降速率在0.04mm/d左右.当桩体掺和料采用煤渣、矿渣、钢渣等粗颗粒料时,排水固结作用更加明显.℃桩与桩间土的高温效应软基膨胀土含水量较高.1kg生石灰的消解反应要吸收0.32kg的水,同时放出1164kJ的热量.加掺和料的石灰桩,桩内温度可高达200—300℃,桩间土的温度最高可达到40—50℃,从而使膨胀土产生一定的汽化脱水,膨胀土中含水量下降,土粒靠拢挤密,强度提高.℃膨胀挤密作用石灰桩的生石灰吸水膨胀,使桩间膨胀软土受到强大的挤压力,这对地下水位以下软土的挤密起主导作用.测试结果表明,自然状态下,生石灰熟化后的体积可增加到原来的1.5—3.5倍,质量好的一等钙石灰的体胀约为3—3.5倍.2.石灰桩稳定膨胀土堑坡原理石灰桩对膨胀土堑坡的稳定原理可归纳为：桩周膨胀土的改性作用,边坡的分隔加固作用、排水作用.℃桩周膨胀土的改性作用石灰对膨胀土的改性机理具体参看上节的"石灰改性膨胀土的机理〞,用于稳定膨胀土石灰桩具有桩径小、桩体密的特点.这样,生石灰对桩周的膨胀土改性作用面积大大增加.以生石灰离子在膨胀土中渗透与影响距离15cm计算,则桩径15cm、桩距60cm、正三角形排列的石灰桩,其换土与膨胀土改性总面积可达51%.桩周膨胀土的改性作用与桩本身的换土作用,较好地增强了膨胀土堑坡浅层土体的整体强度,改善了整体的胀缩性.℃边坡表层的分隔加固作用由于膨胀土中大量地、不均匀地分布着各种尺寸的结构面<如裂隙、构造软弱面、断裂滑面>,使其路堑边坡破坏并表现出某些随机性质,既可以发生在坡脚、玻腰或坡顶,也可以发生在任何局部地段.针对这种局部破坏,有效的防护措施就是分隔支护.堑坡上的石灰桩以自身为结点,组成一个类似于三角形网格状结构,将堑坡的浅层膨胀土分隔加固,可以有效地阻止膨胀土的随机局部破坏和边坡的分级逐次破坏.分隔加固的优点在于,即使某一个网内的膨胀土发生变形与破坏,也不会将这种变形与破坏扩散到其他部位,极大地减少了膨胀土浅层病害的发生规模与次数.℃排水作用石灰桩体的渗透系数一般为10-5—10-3cm/s,相当于细砂的渗透系数.这样,堑坡某一部位土体中的渗水很快可以通过其下游的石灰桩顺利排出,从而减少了土中积水引发的膨胀土变形与破坏.设计计算℃用于公路膨胀土地基处理的石灰桩设计分为3种类型：℃挖方路段膨胀土堑坡加固的石灰桩设计；℃填方路段膨胀土软基的石灰桩加固设计；℃公路桥涵地基与基础设计.公路桥涵地基与基础设计参考《规X》[10].℃膨胀土堑坡加固的石灰桩设计计算℃石灰桩设计℃材料选用新鲜的生石灰,并需过筛,一般要求石灰粒径20mm左右,含粉量不得超过总重量的20%,Ca0含量不得低于70%,夹石含量不大于5%.℃桩径的设计根据施工工艺确定,一般为10—30cm.为了防止桩中心的软化现象,本设计建议取15cm.灰土桩可取较大直径,建议取30cm.℃桩距一般取3.5—5倍的桩径.具体设计时可根据膨胀土的膨胀性强弱与气候变化剧烈程度,在此区间选择桩距.弱膨胀土可选择桩径5倍的桩距,中等膨胀土可选择3.5倍的桩距.℃桩长根据膨胀土类型与当地大气风化深度确定.原则上讲,桩长应大于膨胀土强风化层厚而小于强风化层厚与弱风化层厚之和.强风化层厚一般为0.4—1m,弱风化层厚一般为1—1.5m.一般桩长取1.0—1.5m.℃建议桩体竖直布置,桩孔在坡面上采用正三角形排列.⑵其他配合措施设计包括边坡表层排水、浆砌块石或混凝土骨架、植草等设计.⒊石灰桩加固膨胀土软基的设计计算膨胀土软基承载力确定与使用填方路堤膨胀土软基的承载力确定与使用,参考"浅层换填与掺灰改性法〞有关内容.。
膨胀土区域涵洞软弱基础处理方法探讨【摘要】在随着我国经济的不断发展和公路建设的不断扩展过程中，经常会发生一些必须通过膨胀土区域的建设。
膨胀土作为铁路建设中一种不良的特殊土质，是阻碍铁路建设发展的重要影响因素和工程问题，若膨胀土处理不好会极大的影响和破坏路基和铁路的使用效果。
本文主要分析铁路建设中的膨胀土的处理方法。
【关键词】铁路建设膨胀土处理方法膨胀土是一种具有裂隙性、胀缩性和超固结性的高塑性粘土，具有失水收缩开裂，吸水膨胀软化，强度可大幅度变化等特征，其矿物成分以蒙脱石、高岭土和伊利石为主。
本文根据某新建铁路第20标段膨胀土区域涵洞施工的经验教训，对膨胀土区域涵洞软弱基础加固处理方法做一些初步探讨。
1.工程概况某新建铁路第20标段DK323+600～DK325+400段属低山剥蚀地貌，线路行走于阿蓬江左岸的山坡上，沿线纵向地表起伏较大。
上覆残积粘土，下伏基岩为侏罗系中、下统马鞍山组泥岩夹砂岩，泥钙质胶结，易风化。
岩层产状为N45°E/25°NW（24°），与线路夹角约10°左右。
另外，本段位于濯水镇向斜区，岩层斜角自坡脚向上逐渐变陡。
本段设计有8座涵洞，全部处在冲击形成的沟槽位置，为陡坡涵洞。
地表一般为淤泥质粘土，覆层下为粘土夹杂块石，土质比较差。
软弱土层的厚度普遍在3米以上，最深达到15米左右。
2. 工程实例2.1DK324+376.5 1-1.5M 钢筋混凝土盖板涵原设计资料涵洞所在位置表层软塑性粘土δ0=010MPa，厚度为1～3米不等，覆层下为硬塑性粘土δ0=0.15MPa。
涵洞基底置于换填砂夹卵石层上，换填平均厚度50CM，要求换填层基底承载力不小于0.13MPa，即将表层软塑粘土挖除，在硬塑性粘土上进行换填。
2.2DK324+7171-3.0 M 钢筋混凝土盖板涵该涵与DK324+376.5 涵洞情况基本类似，并且同时开工。
涵洞基础开挖时发现涵洞所在位置表层淤泥厚度在0.5～3.0米之间，且呈左薄右厚的倾斜状。
浅谈膨胀土地基处理方法摘要：膨胀土是一种特殊的不良建筑地基。
本文主要介绍其特性,并根据多年来对膨胀土地基有效处理的实践经验,提出了一些膨胀土地基的处理方法。
关键词：膨胀土、地基、地基处理膨胀土是一种粘粒成分,主要由亲水性矿物质组成,具有较大的吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性。
由于膨胀土对建筑物的危害,人们称膨胀土为“隐藏的灾害”。
因此,关于膨胀土的问题早已引起国际、国内工程界的极大重视。
而在我国对膨胀土的研究,仅仅只有20余年的历史。
通过对膨胀土特性的分析,结合笔者多年的膨胀土地基上建筑的工程设计实践经验,提出一些实用的膨胀土地基处理方法。
一、膨胀土基本特性膨胀土是指土的粒径为0.002mm的颗粒成分主要由强亲水性矿物(如蒙脱石、伊利石) 组成且具有显著的胀缩可逆特性的粘性土。
我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一,且先后发现有膨胀土危害的地区已达20多个省、市、自治区。
膨胀土又称裂隙粘土或裂土,是粘土的一种,因而具有粘性土的一般性质。
但它作为一类特殊的粘土,又具有一般粘土所没有的一些特性。
1、超固结性我国的裂土多沉积于更新世第三纪,系陆相沉积土,在漫长的地质年代中承受了上覆地层压力,处于超固结状态,卸荷后土的抗剪和抗压强度均有降低,风化破碎后强度更低。
当开挖地下洞室使土体具有临空面时,超固结力得以释放而表现为洞室的顶部、边墙、底部的过大变形,使工程结构物破坏。
2、强膨胀性膨胀土的膨胀性与组成它的粘土的矿物成分有关。
我国的膨胀土主要是蒙脱石及伊利石粘土矿物组成。
此两种强亲水性粘土矿物遇水后产生的膨胀效应比普通粘土显著得多,对建筑物具有相当强的破坏作用。
膨胀土的膨胀性除与组成它的粘土的矿物成分有关外,还与水的作用直接有关,水分在土粒中的迁移是产生土体膨胀与收缩的直接原因。
由于裂土的裂隙发育,水的渗入使土体产生膨胀,边坡开挖后因卸载引起的应力释放均使边坡土体变形鼓出,甚至使已有的圬工防护建筑开裂。
