西部交通建设科技项目
合同号：2002 318 000 15
膨胀土路基设计、加固与施工
技术研究
研究报告简本
长沙理工大学
2007年6月
膨胀土路基设计、加固与施工技术
研究报告简本
长沙理工大学
摘要：依托广西、云南、湖南三省、区多条高速公路，通过广泛、深入的调研和系统的土性试验，认识了膨胀土公路路基病害的发生机理及破坏特点和规律。创造性地提出改进CBR试验方法并建立新的膨胀土填料分类指标体系，按照保湿防渗的基本原则，科学合理地运用封闭包盖技术，在三个省、区四条高速公路上成功修筑多段路堤实体工程，系统提出膨胀土路堤物理处治新技术。抓住干湿循环作用导致膨胀土路堑边坡破坏的本质特征，采用柔性支护结构，直接用膨胀土作加筋体填料，成功治理了膨胀土路堑边坡滑坍地质灾害。以非饱和土理论原理为基础，考虑干湿循环对膨胀土工程性质与力学参数的影响，建立工程实用型非饱和膨胀土本构模型、路基设计与稳定性分析方法。最终形成膨胀土地区公路路基设计、加固与施工的成套技术。1引言
膨胀土是一种多裂隙并具显著胀缩性的地质体，分布十分广泛。修筑在典型膨胀土分布区的路基常常是“逢堑必滑，有堤必坍”，其破坏还具有反复性和长期潜在危害性，被称之为“工程中的癌症”。中国是世界上膨胀性岩土分布最广的国家之一，据专家分析，膨胀土地质灾害为西部公路建设中最突
出的工程问题之一。2002年6月交通部专门立项，开展“膨胀土地区公路修筑成套技术研究”，目的是要解决好长期困扰我国公路建设尤其西部高速公路建设即将面临的更为严重的膨胀土地质灾害问题。长沙理工大学为该项目的牵头单位并承担第二分题“膨胀土路基设计、加固与施工技术研究”。
2项目研究目标与内容
2.1研究目标
（1）通过系统的室内试验、模型试验和现场试验，建立膨胀土直接用作路堤填料的分类分级标准以及压实控制方法，形成系统的膨胀土路堤处治技术及其设计和施工方法；
（2）深刻认识膨胀土路堑边坡破坏规律和机理，研究提出干湿循环显著影响区及其快速测定方法，按照保湿防渗原理，研究开发新型柔性支护综合处治技术，并建立相应的设计及稳定性验算方法。
（3）按照非饱和土理论，在系统试验的基础上，建立工程实用型非饱和膨胀土力学模型，并应用于膨胀土路基工程数值模拟分析，为有效处治膨胀土路基提供参考和依据；
（4）总结提出膨胀土路基设计、加固与施工技术，建立配套的设计和施工指南，指导膨胀土地区新建公路建设，确保工程质量和公路交通的畅通与安全。
2.2主要研究内容
（1）膨胀土土性及物理力学特性试验研究
（2）干湿循环显著影响层深度快速测定方法研究
（3）膨胀土路堤设计与施工技术研究
（4）膨胀土路堑设计与施工技术研究
（5）膨胀土路基防排水设计技术研究 （6）膨胀土地区路基和路面结构协调设计
3 主要研究成果
项目以典型膨胀土分布区广西、云南、河南和湖南的多条在建高速公路为依托，历时5年，通过现场调研、系统的大规模室内外试验、理论计算分析、实体工程修筑、检测和长期跟踪监测，取得极具工程实用价值的突破性成果，不仅解决了长期困扰公路建设的膨胀土工程问题，而且在工程应用和推广中已产生巨大经济和环保效益。
3.1 针对路基破坏的显著特点和非饱和土本质特性，创造性地设计并开展了系列室内试验并进行理论分析，提出工程实用型非饱和膨胀土本构模型，为膨胀土路基设计、施工与数值分析提供了实用参数和理论依据。
因吸力这一应力状态变量的引入使得非饱和土本构模型更加复杂，获取其渗透、变形、强度等参数难度大耗资费时，造成非饱和土理论难于在工程中应用。为搭建非饱和土理论与工程应用间的桥梁，以非饱和土基本原理为基础，抓住基质吸力与含水率之间由土水特征曲线表征的相关性，将各参数受吸力影响转化为受含水率的影响，利用常规仪器和试验方法确定其渗透、强度和变形参数，进而提出工程实用型非饱和膨胀土本构模型。 （1）膨胀土饱和－非饱和渗透特性及其参数
由压力板和收缩试验，运用VG 模型拟合以及非饱和渗透系数分析技术，获得非饱和膨胀土渗透系数随含水率的变化规律。得到重塑土渗透系数k 和孔隙率n 的关系：n =a1g k +b ；非饱和渗透系数与含水率的关系：θθb w ae k -=)(。
（2）膨胀土变形特性和膨胀量预估数学模型
膨胀土遇水膨胀失水收缩，膨胀受限时产生膨胀力，造成路基工程破坏。
针对广西宁明膨胀土，用常规固结仪和收缩仪开展有荷膨胀量、膨胀力和收缩试验，得到含水率、干密度和上覆荷载等因素影响下膨胀土膨胀量、膨胀力和收缩变形的变化规律，建立预估模型（式1～式3）；
膨胀量预估模型：
()000000.3431ln 0.1044ln 2.25880.6629
0.1422ln 0.0512ln 2.13750.5915
spw w p p w w p p w w w ε=
--+--+- （1）
胀限含水率预估模型：
'000.1422ln 0.0512ln 1.13750.5915w w w p p =--+
（2）
膨胀系数预估模型：
7937.10062.0)432.50623.0+?-??-?-=P W P （β （3）
（3）膨胀土强度特性及其参数
影响膨胀土抗剪强度的因素多且非常复杂。用常规直剪和三轴试验得到其饱和抗剪强度和残余抗剪强度指标；用GDS 非饱和三轴试验系统研究吸附强度随吸力变化规律，开展不同含水率状态下膨胀土直剪试验，获得抗剪强度随含水率的变化规律（见图1）：ωωb ae C -=)(；ωω?d ce -=)(。
1.71.81.9
2.02.12.22.3
20%
22%
24%
26%
28%
30%
w
l g
C
0.91.01.11.21.31.41.520%
22%
24%
26%
28%
30%
w l g φ
图1 膨胀土抗剪强度指标随含水率的变化
（4）非饱和膨胀土本构模型
对膨胀土复杂性质面面俱到的表述必导致模型形式的复杂而失去实用价值。基于经典饱和土弹塑性本构模型，考虑湿度场的变化，提出工程实用型本构模型，其本构关系为：
ωωβεεε?++=),(P d d d p
ij e ij ij
（4）
式中：ij ij m ij ij e
ij dS E
d E dS G K dI d μ
δσμδε++-=+=
1212191为弹性应变项，
参数E 、μ为体积应力和含水率的函数，由不同含水率和围压下常规三轴K 0固结和弹性模量试验获得（图2和图3）：
0.10
0.150.200.250.300.350.400.45
100
200
300400
体积应力P （kPa ）
泊松比
0.15
0.200.250.300.350.400.458%
12%16%20%24%28%
含水率
泊松比
图2 泊松比随体积应力和含水率的变化曲线
20406080100
1200
50100150200250
体积应力P （kPa ）
弹性模量（m P a ）
0204060801001208%
12%
16%20%24%28%
含水率
弹性模量（m P a ）
图3 弹性模量随体积应力和含水率的变化曲线
4231
022*******.050050000020),(.)
.(w- +e
..p+ .= w p μ--
?
121.9) + (-447.48 0.1959) - 4.7889 + (-15.206),(2w p+w w =w p E ?
()ωωβ?,P 为膨胀土湿胀变形项，系数()ωβ,P 由有荷膨胀量试验测得。 （5）膨胀土承载力及水稳性
为确定膨胀土填筑路堤的合适状态和控制指标，进行了不同击实功下干法和湿法击实试验，浸水和不浸水条件下CBR 和回弹模量试验，共计216组，获得有价值的结论：湿法重型击实试验的最佳含水率接近膨胀土天然含水率，其CBR 及回弹模量最大，水稳性最好，工程中宜用湿法重型标准进行压实控制。
（6）膨胀土与筋材界面间的相互作用
项目研究并实施的路基处治方案多采用土工加筋技术，有必要研究土与
隔栅相互作用，为此开发了先进的大型数控拉拔试验系统（见照片1，试验箱内腔长120cm，宽50cm，高50cm），通过大量不同条件下试验，获得筋土界面摩擦强度、作用系数、似摩擦系数（图4）等设计和计算参数。
照片1 大型数控拉拔试验系统图4 似摩擦系数随上覆压力变化曲线
3.2系统研究了大气作用下膨胀土的胀缩活动规律，首次提出干湿循环显著影响区概念及其快速测定方法，为膨胀土工程的处治设计奠定了基础。
大气环境下，膨胀土的活动层深度是决定路基边坡稳定与有效支护的关键。在分析研究传统地质理论确定膨胀土风化层深度的基础上，以宁明膨胀土为对象，分别于干湿两季对6处路堑边坡进行3次标准贯入试验，得到水分变化显著影响的深度范围，据此提出膨胀土干湿循环显著影响区的概念并建立以标准贯入击数为指标的快速测定方法。通过对相邻路堤试验段含水率和变形长期跟踪观测，验证了其有效性。该方法可为合理确定“保湿防渗”有效封闭厚度提供依据。
3.3通过改进CBR试验方法，重新认识了膨胀土路用性能，建立新的填料分类指标体系。针对路堤的破坏规律和特点，坚持保湿防渗原则，合理运用封闭包盖技术，在不同地区成功修筑多段膨胀土路堤实体工程，总结提出膨胀土路堤物理处治技术。
（1）论证了膨胀土直接用作路堤填料的可行性
鉴于膨胀土土性及在路堤填筑中的实际工况，标准CBR试验方法不能真实评价其路用性能，开展不同胀缩等级膨胀土与非膨胀土系列对比试验及分析论证，从浸水方式、泡水时上覆荷载、试样制件含水率三个方面改进了标准CBR试验方法并开发相关设备。研究表明，改进试验方法测得的CBR 能更准确地表征膨胀土的承载能力，CBR峰值对应的含水率接近其天然含水率，且中、强膨胀土能直接用作路堤填芯材料。
（2）膨胀土路堤处治的实体工程及现场试验
在室内外试验的基础上，研究提出非膨胀性粘土包边（图5）、土工格栅边部加筋（图6）、石灰改良膨胀土、土工布加固膨胀土路堤处治技术并在云南、
图5 非膨胀性粘土包边法图6 土工格栅边部加筋
广西、湖南四条公路的十一段、全长1120m膨胀土路堤实体工程中实施。对南友路四段实体工程进行回弹模量、弯沉检测，各膨胀土堤芯填筑层上的回弹模量为40MPa～80MPa，回弹弯沉为173.06×10-2mm～199.47×10-2mm；堤顶回弹弯沉值为97.0×10-2mm～181.0×10-2mm。布设7个观测断面并埋设大量监测元件进行了长达一年半的湿度、变形、应力和沉降跟踪监测。结果表明路堤是稳定的；边坡土体湿度剧烈变化以及胀缩变形仅限于水平向3m范围以内，验证了路堤边坡处治厚度的可靠性。
（3）地下水对膨胀土路堤的影响
室内修建足尺模型（长7.72m ，宽3.0m ，高3.7m ）埋设元件进行长期监测，获得地下水对堤底的影响：毛细水影响范围约为0.5m ，有压水影响范围约为1m ；近水区含水率增大使水平膨胀压力明显增大；堤内土体温度变化与大气温度基本一致；获得物理处治膨胀土路堤应处治的基底范围。 （4）物理处治技术的提出 根据大量试验和众多实体工程的成功修筑，建立以改进CBR 、CBR
膨胀量CBR δ和稠度c ω三指标的填料
分类体系（见表1），总结提出以保
湿防渗为基本原则的膨胀土路堤物理处治技术，并制订了相应的设计及施工技术指南。
3.4 在系统滑坍边坡调查、地质勘探和室内外试验的基础上，认清了膨胀土堑坡破坏规律和失稳机理并总结出其破坏模式，分析了路堑边坡的湿度场分布与变化特征，通过大型模型实验对边坡的干湿循环特征进行深入研究，抓住干湿循环导致浅层破坏这一本质特征，采取封闭包盖、刚柔相济的技术思路，创造性提出并实施了保湿防渗、柔性支护等处治措施，成功解决了膨胀土“逢堑必滑”技术难题。
（1）膨胀土路堑边坡的变形与破坏机理
对滑坍边坡进行系统调查、地质勘探，总结提出其破坏模式及分类，即受风化作用控制、受裂隙软弱结构面控制的浅表层破坏和受层间软弱结构面控制的破坏模式。得到膨胀土路堑坡破坏一般规律：浅层性、顺层性、平缓性、季节性、滑面形态多为折线。
通过室内模型研究膨胀土路基边坡水损害机理。裂隙水、地表水的入渗
降雨48小时后 降雨24小时后 降雨12小时后
表1 膨胀土填料分类指标体系 等级
CBR （%） CBR δ
（%） c ω
可否直接 填筑
Ⅰ
>9 <1 ≥1 可
Ⅱ 6-9
1～2
是诱发路基水损害的直接外因，而气候干湿循环作用则是主导因素。针对土的非饱和特性，考虑渗透系数随瞬态湿度场的变化，利用温度场代替湿度场，模拟了降雨入渗条件下膨胀土边坡增湿变形过程（图7），表明边坡表层是严重湿化区，且水分易聚集于土岩界面，致使边坡体沿土岩界面滑动。因此，必须全面采用有效防排水措施。
此外采用生死单元法和工程实用型本构模型模拟边坡干缩开裂变形过程，获得前述三种破坏模式的机理，为提出工程处治方法提供了理论依据。
（2）膨胀土路堑边坡的有效处治方案
通过土性、边坡破坏原因和规律研究，考虑水文地质特点和环保要求，对大量方案进行性价比分
则，突破膨胀土路堑边坡
主要采用刚性加固防护处
治的传统模式，提出不同
破坏模式下路堑边坡处治
方案，在广西南友路、河
南南邓路上，用支撑渗沟
（图8）和柔性支护（图9）等综合处治技术成功修筑7段实体工程，近一年的变形跟踪监测表明各处治工程坡面变形小，边坡稳定。
柔性支护以其完备的防排水体系最能体现保湿防渗原则，能确保路堑边坡的稳定（稳定系数由处治前的0.75提高到2.5），并具有技术可靠、经济合理、
节约资源、生态环保且
施工简便的特点，其中
直接用膨胀土作加筋体填料更体现其优越性，已在广西多条高速公路上推广。因此建立和完善其设计方法至关重要，项目组通过深入研究加筋土体力学行为，提出加筋设计方法以及整体和局部稳定性验算方法，
3.5首次研究了膨胀土路基路面协调设计问题，提出膨胀土路堤、路堑增湿变形与路面结构强度要求的相互协调技术和控制标准、路基承载能力协调设计方法，并成功地应用于南友路。
研究表明，为防止路基路面出现变形不协调，路基顶面下1～1.2m应换填满足CBR要求的填料，并设置隔水层，边沟下需设置渗沟以汇集和排出地下水。
4创新点
（1）对宁明膨胀土的土性有了全新的正确认识。改进了CBR试验方法并开发配套仪器、制定试验规程，建立了新的填料分类、分级新标准以及路堤压实控制方法。系统总结提出膨胀土路堤修筑的物理处治新技术。
（2）通过系统室内试验和理论研究，提出工程实用型的非饱和膨胀土本构模型，并在膨胀土边坡稳定性分析的数值模拟中得到应用。
（3）提出干湿循环显著影响区的概念并建立了相应的快速测定方法。
（4）在系统膨胀土滑坍边坡调查、地质勘探和破坏原因分析的基础上，总结出其破坏模式及其分类。创造性提出并成功实施保湿防渗、柔性支护综合处治技术，建立了设计和施工方法及其稳定性验算方法。
（5）研究并提出膨胀土路基路面协调设计与施工方法。
（6）获得了8项专利技术，
5研究成果所产生的经济社会效益
项目提出的膨胀土路堤、路堑处治新技术在广西南友路膨胀土路段得以成功应用，并在广西、湖南、云南、河南等省（区）十多条高速公路上100公里膨胀土路段得到大范围、大规模推广，使长期困扰公路建设的膨胀土地质灾害问题得以彻底解决，节约大量土地，有效改善了公路沿线的生态环境，带来显著经济、社会和环境效益，分别为广西南宁～友谊关、南宁～百色和百色～罗村口高速公路建设节省直接工程费7717万元、13405万元和6270.24万元。在湖南的醴陵～湘潭、常德～张家界、湘潭～衡阳、常德～吉首等几条高速公路上的应用共节省直接工程费4132万元。新技术已累计产生直接经济效益3.14亿元。此外，直接用膨胀土做加筋体填料，可有效遏制公路建设造成的水土流失，产生良好的生态环保效益。如该技术能全面推广到西部膨胀土地区3300公里的新建公路，将节约数十亿元工程投资，并对西部地区脆弱生态环境的保护产生难以估量的作用。
为积极宣传和推广项目成果，2004年项目组成功举办了第二届全国膨胀土学术研讨会并出版论文集；研究期间，项目组在国内外学术期刊、会议上发表学术论文96篇。该成果还引起美国土木工程师协会极大关注，于2007年3月在《Civil Engineering》杂志上用大篇幅将它向全世界作了推介。
膨胀土地基处理方法 膨胀土地基的处理应根据地基土的胀缩等级和性能特点，膨胀土的埋深、厚度，气候条件，场地的工程、水文地质情况，建筑物的结构类型，上部荷载等诸多因素，尽量消除或减缓膨胀土的不良特性，保持膨胀土工程特性的相对稳定性，改良膨胀土的本身性质以克服其湿敏感性，通过改变基础形式、埋置深度等几种有效途径。结合施工经验、现场条件及当地资源分布状况进行综合评定，因地制宜确定安全经济、合理可行的方案。有针对性地选择一种或几种方法综合处理膨胀土地基，处理方法如下。 桩基础 采用桩基础可使地基的持力层穿透膨胀土层坐落在稳定土层上；小
高层及高层建筑由于上部结构传递的荷载较大，采用条形基础、独立基础、整体筏形基础时地基承载力不能满足要求，一般情况下小高层及高层建筑在非膨胀土地基上也大多采用桩基础。 换填法 换填法通常用于多层建筑，换填厚度通过变形计算确定，一般应大于大气影响层深度，用非膨胀性换填材料换填膨胀土，如粘性土、砂土、灰土和砂砾石等，消除或减小地基胀缩变形，从根本上消除基土胀缩的不良特性。施工工艺简单，材料来源广，采用人工或机械将基础下部一定深度范围内的膨胀土挖掉，然后分层摊铺、碾压非膨胀性换填材料，严格控制填料的含水量、干密度、摊铺厚度、碾压机械的质量、碾压遍数，可以满足多层建筑的地基承载力，同时采取一些辅助排水措施，能从根本上彻底消除膨胀土的危害，是一种简单而有效的处理方法。 垫层法 垫层法通常用于1~3层的低层建筑，上部结构荷载相对小。与换填法施工工序基本相同，铺设每边宽出基础250?mm以上，300~600?mm厚砂垫层、砂石垫层可以减小地基胀缩变形和调节膨胀土地基沉降量，具有一定的补偿功能，抑制膨胀土胀缩变形产生的危害，砂垫层同时还可防止地下水通过毛细作用上升，避免地基遭受湿胀作用的影响。 土质改良法 常规做法是在膨胀土中掺入一定比例（具体掺量由试验确定，通常5%左右）的石灰、水泥和粉煤灰等固化材料或其他化学固化剂，通过一系列的物理、化学反应，改变膨胀土中矿物成分的组成结构，降低或消
公路膨胀土路基施工处理措施 1、公路路基膨胀土结构现状 膨胀土主要是由强亲水性粘土矿物蒙脱石和伊利石组成的，是具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土。膨胀土在天然状态下常处于较坚硬状态，对气候和水文因素有较强的敏感性，这种敏感性对工程建筑物会产生严重的危害。膨胀土胀缩引起建筑物的破坏常常具有多次反复性和长期潜在的危险性，会给人类造成灾害。膨胀土问题直到30年代后期才被土力学工程师们所认识，工程界逐渐领悟到结构物的破坏，除了沉降的原因外，有时还有膨胀土胀缩的原因。随着经济建设的迅速发展，膨胀性粘土研究越来越引起了人们的注意。膨胀土性质研究主要是从微观结构、渗透性、强度和变形四个方面来进行的。笔者认为，膨胀土的研究还需从以下几方面着手: 1．1 进一步加强膨胀土微结构方面的研究，认识其胀、缩变形和破坏机理，以指导其他方面的研究； 1．2 加强非饱和土理论，特别是荷载、含水量、吸力之间关系的研究，从而真正揭示膨胀土的强度和变形特性； 1．3 加强现场测试，通过现场试验，发展新的应用性的数值分析计算理论和方法；
1．4 加强膨胀土工程处理方面的研究，以解决工程实际问题。 2、膨胀土的工程特性 在交通部部颁现行《公路路基设计规范》(JTJ013-95)中采用粘粒含量小于2μm的百分比和自由膨胀率及膨胀总率三个指标，把膨胀土分为强膨胀土、中膨胀土和弱膨胀土三个级别。膨胀土的工程特性大致可以归纳如下。 2.1 胀缩性 膨胀土吸水后体积膨胀，使其上面的建筑物或路面隆起，如膨胀受阻即产生膨胀力；失去水分后体积收缩，造成土体开裂，并使其上面的建筑物下沉。 2.2 崩解性 膨胀土浸水后体积膨胀，在无侧限的条件下则发生吸水湿化。不同类型的膨胀土其崩解性不一样，强膨胀土浸入水后，几分钟内很快就完全崩解；弱膨胀土浸入水后，则需要经过较长的时间才能逐步崩解，且不完全崩解。
路基设计原理论文 题目：膨胀土路基病害及其处理防治方法姓名：朱英珍 学号：2012121269
膨胀土路基病害及其处理和防治方法 【摘要】通过对膨胀土的分类进行了详细的讨论，并对膨胀的土力学性质和工程特性进行了分类解析，提出了膨胀土地区公路遭受的主要病害及产生病害的原因。提出了几种常用的病害处理方法，并从设计施工方面提出了防治措施。 【关键词】膨胀土；分类；工程特性；路基病害；处理技术；防治措施 Abstract:According to the detailed discussion of bulgy soil classification, the bulgy soil is analyzed in two respects: mechanical and engineering. Firstly, proposed the major subgrade disease and discussion is made on the roads suffered from the bulgy soil performance. Secondly, It suggested some prevention and control measures from the aspects of design and construction. Key words:bulgy soil; category; property；subgrade diseases;prevention and control measures 为适应我国经济的迅猛发展，公路的修建及其技术标准的相应提高显得越来越重要。在我国高速公路尤其在我国西部高速公路建设中，经常遇到要穿越膨胀土地质的情况。膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂缝并具有显著膨胀特性的土体，它的成分主要有强亲水性矿物(蒙脱石和伊利石)组成。膨胀土吸水膨胀、失水收缩，并有反复变形的性质以及土体中杂乱分布的裂缝，对工程结构物具有严重的破坏作用。特别是对高等级公路路基工程和大型结构物所产生的变形破坏作用，往往具有长期、潜在的危险，由于对膨胀土膨胀能力估计不足而造成公路病害的损失是相当惊人的。几十年来有近二十个国家遇到膨胀土的危害问题，其中美国、印度、南非、以色列、中国、澳大利亚和加拿大等国家尤为突出。据报道，在美国山于膨胀土问题造成的损失，比洪水和地震所造成损失的两倍还多[]1。因此，研究膨胀土的分类及性质对正确采取工程措施确保工程质量，以及预防膨胀土的灾害具有重要意义。 1 膨胀土的分类 在膨胀土地区进行工程建设，必须正确识别膨胀土，并准确判断膨胀土膨胀的强弱和工程的性质、特点，然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。以往的工程建设经验已经证明:有一部分工程病害是因为对膨胀土的判断失误，使得对膨胀土没有正确的处理，而导致工程病害的发生[]2。因此要对膨胀土进行处置，首先必须对膨胀土进行正确的分类。 迄今为止，国内外提出的用于膨胀土胀缩等级评判的指标和相应的评判标准
*柯尊敬.膨胀土筑坝情况的调查.南水北调中线工程膨胀土的情报资料,1994,161~170 收稿日期:1996-10-28 作者简介:徐永福 男 博士 岩土工程专业 主要从事非饱和土(膨胀土)、软土力学与工程性质的研究 已发表5非 饱和膨胀土的结构性强度的研究6等40余篇论文 膨胀土地基的处理方法 徐永福 (河海大学土木工程学院 南京 210098) 摘 要 研究了膨胀土地基的处理方法,把膨胀土地基处理方法分为膨胀土性质改良法、保湿法及换土法三类.其中膨胀土性质改良法是改变膨胀土的亲水性、热敏性和胀缩性的方法,包括机械改良法(又称夯实法)、物理改良法及化学改良法.保湿法是保持膨胀土地基土中水分不改变,克服膨胀土吸水膨胀、失水收缩性质的方法.同时分析比较了几种方法的优缺点、适用性和加固机理. 关键词 膨胀土;地基;加固方法 中图号 T U 443 膨胀土是颗粒高度分散、成分以粘土矿物为主,对环境的湿热变化敏感的高塑性粘土.土体吸水增湿时,体积膨胀并产生膨胀力,其值介于50~300kPa;土体干燥失水时,体积收缩,形成收缩裂缝,升降幅度达30~80m m [1].膨胀土分布十分广泛,它在世界上40多个国家都有分 布.图1 膨胀土的击实特性 我国先后发现有20多个省、区分布有膨胀土.根据 不完全统计,我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达 1000万m 2 以上,铁路、公路受其危害的程度就更严重 了,穿越膨胀土的铁路路堤竟有/逢堑必崩,无堤不塌0 之说.下面介绍膨胀土地基的处理方法,并加以评述.1 土性改良方法 膨胀土性质改良有三类方法:(a)夯实法;(b)物理 改良法;(c)化学改良法. 111 夯实法 夯实法又称压实法或击实法,其实质是一样的,即 将膨胀土压实到所需要的性状. 柯尊敬*研究了膨胀土的击实特性.研究结果表明: 随着击数增加,膨胀土的最大干密度和最优含水量分别呈直线增大和减小;当击数超过50次时,最大干密度和最优含水量趋于定值(图1).对于膨胀土地基而言,膨胀土的干密度增大同时含水量减小,导致其凝聚力和内摩擦角增大,地基承载第26卷第6期 1998年11月河海大学学报JO U RNAL OF HOHAI U N IV ER SI T Y Vol 126No.6Nov.1998
2.膨胀土填芯路基施工工法- - 副本 膨胀土填芯路基施工工法 申报单位：山东鲁桥建设有限公司申报时间：二〇一二年四月 17 膨胀土填芯路基施工工法 山东鲁桥建设有限公司 徐景岩郭瑞鹏李景军陈凯军郭明章 1.前言 膨胀土在我国分布极广，目前已在20多个省、市、自治区发现膨胀土。其主要分布在云贵高原至华北平原间各流域形成的平原、盆地、河谷阶地以及河间地块和丘陵等地区。其中，珠江流域的东江、桂江、郁江、南盘江水系，长江流域的长江、汉水、嘉陵江、岷江、乌江水系，淮河、黄河、海河流域各干支流水系等地区膨胀土分布最为集中。由于膨胀土具有明显的胀缩性、超固结性和多裂隙性，如直接用以填筑路基或在改良和填筑施工过程中质量控制不当，都会对路基稳定性带来相当大的危害。因此，在大规模、高标准公路建设的工程实施中，必须高度重视膨胀土改良技术和改良膨胀土路基施工技术。 临枣高速公路项目地处山东省南部，路线内丘陵顶部及丘间洼地相对较为平坦，多辟为耕地，属膨胀土集中地区，该项目路基填筑方量大，仅临枣高速五合同段借土填方就达326万方，土源极其紧张。经勘察表明五合同K64+207～K66+404段可利用的土场全为弱膨胀土。在建设单位、监
理和设计单位的支持下，我公司与山东省交通科研所针对膨胀土路基施工进行了技术攻关，在充分考虑技术、安全及临枣高速建设具有的特殊性质、外部条件等的前提下，根据现场土性分析、施工条件、结构特点的不同，制定了一套新型施工方法——膨18 胀土填芯、改性土包边方案。该方案首先在临枣五合同进行了试验性施工，并在试验施工中开展了“膨胀土填芯路基施工质量控制”项目科学试验研究工作，对改性土包边膨胀土路基施工工艺进行了探索和研究，试验证明膨胀土填芯路基施工方案既能满足规范要求，保证工程质量，又能节约工程投资。经过试验段施工，我们对膨胀土填芯路基施工方案进行了总结、完善，并在随后整个临枣高速公路的膨胀土路基施工中得到全面推广和应用。 2.工法特点 包边法是一种路基结构性措施，包括路基两侧的包边、以及膨胀土土芯的上、下封层处理，通过将未加处理的膨胀土芯与外部环境一定程度的隔离和平衡，降低了环境湿度变化、大气降水、地下水位变化对膨胀土芯的影响，从而保证路基整体的稳定性。其特点如下： 2.1膨胀土土芯直接利用膨胀土填筑，避免了远距离取土，降低了直接工程费用，生态环保效益良好。 2.2膨胀土包边结构，在路基填土高度为6～8m、弱膨胀、路基坡度为1:1.5～1:1.75、上下封层结构合理的前提下，结构稳定性良好。 2.3使用改性膨胀土包边，中间直接填筑素膨胀土进行路堤施工，路基可全断面同时布土、推平、碾压等，只在碾压前增加了改性土包边路拌
【小议公路膨胀土路基试验及控制措施】膨胀土路基处理方法 【摘要】公路建设中，路基的土质条件是影响公路工程建设的重要一环，不良地质路基对公路的结构性影响是相当巨大的，本文就公路膨胀土路基的来源，影响因素等试验性因素进行总结，同时，归纳处理膨胀土路基的一般方法。【关键词】膨胀土；地基处理；控制措施 1 公路常见的膨胀土路基危害 1.1 膨胀土对既有公路的危害。在既有公路中，如果在公路的区间范围内，路基土质的含水量发生不均匀的变化，这会咋成土质的不均匀膨胀。尤其是在路基填充料中如果含有大量的膨胀土，危害是十分巨大的，由于土质中的含水量会突然增加，导致膨胀土土质会在路基其他填充土质表面流动，在雨季时，就表现为翻浆冒泥，同时在周围区域如果有较大的荷载，填充的土中的泥浆会沿着路基面的裂缝或者施工断缝中冒出来。除此之外，由于土质的通缩特性（一旦吸水后会膨胀，失水后会收缩），往返几个干湿季节后，会加速路面的风化程度，甚至会路面开裂，形成缝隙。这样又增加了路面的水分进入路基的渠道，会引发裂缝下部的路基和没有裂缝处的路基，在雨季产生不均匀沉降，一旦有重型车辆通过时，土中的膨胀力无法抵消外荷载时，会造成局部路基的塌陷、隆起危险。 1.2 膨胀土在施工建设时的危害。在施工过程中，如果路堑坡面的松散土层暴露在自然中，在降雨时或者有地表水流经时，会沿着路堑的坡面冲刷，继而会造成对路堑坡面的破坏。在泥流的作用下，路堑坡面的完整性会被破坏，严重的话会造成沟边或者涵洞堵塞，甚至冲毁路基、掩埋路面。对整个公路施工影响极大。 2 公路膨胀土路基试验性分析。 2.1 膨胀土的特性研究。 2.1.1 膨胀土的广泛分布。我国膨胀土的分布较广，有大概二十多个省份和自治区均发现有膨胀土的分布，其中主要集中在四川、陕西、湖北、云南等几个省份。 2.1.2 膨胀土的高塑性。除膨胀土分布的地域特点之外，膨胀土还有其他的特性，膨胀土中的粘土矿物成分中，亲水性粘土矿物含量较大，这部分含量决定了膨胀土路基在夏季雨量充沛时会显著的膨胀并软化，而到了旱季缺水季节，路基又会
浅谈软土路基的处理方法林永峰 发表时间：2017-11-03T14:36:15.403Z 来源：《基层建设》2017年第21期作者：林永峰 [导读] 摘要：由于软土难以压实、水稳定性差、易冲刷、强度低，导致路基路面病害更加严重，这些病害的出现严重影响了公路、铁路等设施的使用性能和使用寿命，为此本文根据以往施工经验对软土路基的各项处理方法进行分析和总结。 广州市公路工程公司广东广州 510000 摘要：由于软土难以压实、水稳定性差、易冲刷、强度低，导致路基路面病害更加严重，这些病害的出现严重影响了公路、铁路等设施的使用性能和使用寿命，为此本文根据以往施工经验对软土路基的各项处理方法进行分析和总结。 关键词：软土；路基；处理方法 0、引言 随着我国经济的快速发展，交通运输行业发展迅速，尤其是超载车辆的大量出现，路基病害层出不穷，特别是软土地区，由于软土难以压实、水稳定性差、易冲刷、强度低，导致路基路面病害更加严重，这些病害的出现严重影响了公路、铁路等设施的使用性能和使用寿命。因此，研究如何处理软土路基和防治路基病害非常重要。 1、软土路基的区分 软土是指湖沼、滨海、谷地、湿地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。具有孔隙比大、含水量高、压缩性强、固结系数小、固结时间长、抗剪强度弱、灵敏性强、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。主要包括冲填土，杂填土，淤泥质土以及其他高压缩性土等。 目前经常采用的原位测试技术有十字板剪切试验、静力触探试验、标准贯入试验等。近年来，一种新的原位测试手段-孔压静力触探试验（CPTU）得到了广泛的应用，并有很好的推广前景。适用土的类型为地下水位以下的各种软土及非密实性砂、黄土、素填土等。 2、软土路基处理方法 2.1土工格栅 土工格栅具有耐热性和耐寒性高、强度大、模量高、耐腐蚀、膨胀系数低和尺寸稳定性好等特点。在软土地基上修筑路堤时，在地基与路基中铺设一定量的土工格栅，然后在其上进行填土压实处理。可增强土体整体性，降低不均匀沉降，提高地基和填土的强度，阻抗土体破坏面的形成，从而达到加固土体，快速施工和快速通车的目的。土工格栅加固路基是一种机械式的土体加固方式，并没有改变填料的颗粒成分和相互连接等基本性状，其主要通过土工格栅对加固土体的侧向约束作用、网兜效应及摩擦作用等一系列作用来达到加固的目的。 2.2砂垫层法 砂垫层是浅层处理最常用的方法，这种方法是在软土地基上铺设厚度为0.5～1.2m左右的砂垫层。其主要目的在于加速土体的排水固结过程，提高路基承载力，减小沉降量，分散地基所承受的压力等。施工时应做到摊铺均匀，注意不要有很大的集中载荷作用。当路堤透水性不好、路堤坡脚附近砂垫层被路提覆盖时，可能会阻碍侧向排水，所以必须做好砂垫层端部的处理。 2.3塑料排水板 塑料板排水处理软土地基是根据排水通道（插入塑料排水板），缩短排水距离的原理在地基上施加荷载，土中孔隙水通过塑料排水板通道排出，从而使土中孔隙水体积逐渐减少，地基土固结变形，同时随着超静孔隙水压力逐渐消散，有效应力提高，地基强度得到增长。该法处理软土路基，既有排水固结作用，又能挤密地基；且施工设备简单，施工速度快，造价低。但应密切注意排水通道的畅通，确保软基中的水能够即时排出。 2.4堆载预压：堆载预压要有便宜方便的原材料，卸载后易于处理和利用。实际上，填方工程开始即对地基逐步进行了加载预压。但为了考虑通车以后的活荷载作用所引起的沉降，所以，尽管堆载到了路基面，还需要计算这些汽车荷载作用。具体应按换算土柱加足土方才算满荷。此后再加载时称为超载。超载后静置的时问为三个月，实测沉降达到要求并稳定后撤除。现在在堆载预压时经常附以砂垫层、砂井或塑料排水板等排水措施，以增强其排水能力，加快固结速度。 2.5降水预压法：通过井点抽水使地下水位降低，从而增加土的自重应力，以达到预压的目的。由于使用了降水法，就不需控制加荷速率，也不会有因孔隙水压力增高，而使地基破坏的情况，因此施工速度可以提高。 2.6真空预压：真空排水预压法，就是先在加固 土中布置砂井与砂垫层，然后在砂垫层上铺设不透气的塑料薄膜，通过真空泵抽气，造成塑料薄膜具有一定的真空度，使土中产生负的孔隙水压力，从而吸出孔隙水达到预压固结的目的。 2.7振冲挤密法 振冲挤密法是将类似于混凝土振捣棒的“振冲器”插入土中，一方面利用振冲器内旋转的偏心块对周围土体施加横向挤紧作用，使地基土颗粒挤密，孔隙减小，提高了桩间土的承载力；另一方面利用振冲器的上下喷口喷水（或喷气）协助成孔并护壁，孔内填以碎石。在砂土中直接产生振动液化，振密砂土。振冲碎石桩一般按三角形或方形进行平面布置，但要结合填土路堤的宽度及软土情况而定，并应特别注意桩的对称性、受力均匀性以及与路堤荷载的对应性，以防止路基产生不均匀沉降。桩的直径应按复合地基的容许承载力进行计算，桩距则可依桩径和桩数而定。桩长以地基最大剪切破坏和压缩层的深度来控制，即桩最短不浅于最大剪切破坏深度，最长不超过压缩层深度。 2.8开挖换填法 即在一定范围内，将软土挖除，用无侵蚀作用的低压缩散粒体材料置换，然后分层夯实。按软土层的分布形态与开挖部位可分为全面开挖换填和局部开挖换填两种。 2.9 强夯法 所谓强夯法，就是将数吨至数十吨的重锤从高处自由落下，对软土地基进行强力夯实，以提高其强度。用强夯法加固的土基，承载力会明显提高，沉降量也会降低。其原理在于：在强夯过程中，土体中微小气泡的体积压缩，土的孔隙减小，土体局部液化，土的结构破坏并且强度下降到最低位。随之在夯击点周围出现径向裂隙，形成树枝状的排水网络，使土体渗透性大大增加，孔隙水得以顺利溢出，加速
第3章膨胀土地基的处理 3.1 膨胀土的判别方法与标准 准确判别膨胀土及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］ 该规范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范》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 >2５ 1４—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:ＣＥC 100表示100g干土的阳离子交换量，单位为(mmol)ＮＨ ４ +。
膨胀土路基施工专项方案
扬州至绩溪高速公路溧阳至广德段路基第二合同段 膨胀土路基路拌法施工专项方案 一、编制说明及依据 （一）编制说明 本段沿线膨胀土分布较广，较好填料不充足，根据设计采用弱膨胀土掺石灰作为部分路段的填料，以改善其弱膨胀性。为保证路基填土工程质量，我部编制此施工方案旨在指导膨胀土路基试验段及填筑施工全过程。 （二）编制依据 1、《扬州至绩溪高速公路溧阳至广德段两阶段施工图设计》 2、《公路路基施工技术规范》(JTG F10-2006) 3、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004） 4、《工程测量规范》GB50026-93 5、《公路工程施工安全技术规程》（JTJ 076—95） 6．《公路工程施工工艺标准》FHEC-2011 7、《公路土工试验规程》（JTG E40-2007） 8、安徽省标准化施工管理指南。 （三）适用范围 溧广高速公路路基第二合同段膨胀土路基填筑路拌法施工。 二、工程概况 溧广高速公路路基第二合同段共有粘土、弱膨胀土路基改良处理工程156.2万m3，其中K23+075-K35+508.5主线段合计121.96万m3；誓节枢纽互通合计25.4万m3；誓节东互通8.89万m3。 路床采用5%石灰改良处理，清表后原地面和路堤处理均采用3%石灰改良处理。 三、施工总体部署 1、技术准备 1)工程开工前，组织相关施工人员熟悉施工图及相关技术规范、规程； 2)由项目技术负责人对相关施工人员进行施工技术和安全技术交底；
3)编制施工作业计划，并对施工作业人员进行交底,对参加施工人员进行上岗前技术培训，考核合格后持证上岗。 (4)制定施工安全保证措施，提出应急预案。 (5)导线点、水准点进行了加密复测，测量成果已经监理工程师批准。 2、人员准备 1)根据施工安排计划组织施工作业人员进场，以满足施工工期要求为准。 2)我部安排五个施工班组进行石灰土改良施工，每班组施工管理人员及劳动力计划如下： 序号工种人数备注 1 施工负责人 1 技术及现场管理 2 技术员 2 技术指导施工监控 3 质检员 1 质量控制 4 试验员 1 现场试验 5 安全员 1 安全监督、检查 6 推土机司机 2 持证上岗 7 平地机司机 1 持证上岗 8 挖掘机司机 4 持证上岗 9 路拌机司机 2 持证上岗 10 压路机司机 2 持证上岗 11 洒水车司机 1 持证上岗 12 汽车司机20 持证上岗 13 普工10 施工机械准备
高液限土膨胀土特殊路基处理 专项施工方案
特殊路基专项施工方案 1 编制目的 依据《XX省高速公路建设标准化管理指南》的要求，为了更好的指导特殊路基段的施工，克服质量通病，提高管理水平，保证工程质量。按照“优质、高效、安全、绿色”发展的要求，全面落实“双标管理”制度，树立单位企业形象，创造良好的信誉。 2 编制依据 2.1 XX高速XX至XX段12标两阶段施工设计图纸； 2.2 《公路路基施工规范》、《公路工程质量检验评定标准》等； 2.3 XX公司下发的有关施工管理、技术文件规定； 2.4我单位拥有的科技成果，工法成果，机械机具设备、管理水平，技术装备以及多年从事类似工程所积累的丰富经验。 3 工程概况 本标段第12标起点位于XX县小三江镇西侧与A2合同段接线，向南经文安、江灶、沿小三江水和S263南下，经大获、小利、大利、植物，至合水电站西侧，与第13标段相接，起讫里程为：K121+688.667～K133+200，标段全长11.528Km。 路线设计为双向四车道高速公路，设计行车速度100km/h，整体式路基宽26米，中央分隔带2.0米，分离式路基宽13米，桥梁与路基同宽。汽车荷载等级为公路—Ⅰ级。 3.1自然地理情况 3.1.1地形、地貌 本标段地处南岭山脉南缘，山峦起伏，总体呈北高南低的趋势。地貌为构造剥蚀中低山地貌。主要分布在K121+688.677（起点）～K133+200（纵点）。走廊带内地势较高，山体较大，山坡较陡峭，河谷下切深。地面高程为200～550m，地形最大高差100～400m。 3.1.2气候、水文情况 本标段地下水类型可分为第四系松散层孔隙水、层状岩裂隙水和块状岩裂隙
膨胀土路基施工及治理措施 摘要：本文介绍了膨胀土的特点，分析了膨胀土对公路路基的危害，提出对膨胀土的治理措施。 关键词：膨胀土公路路基治理措施 Abstract: This paper introduces the characteristics of expansive soil, expansive soil on highway subgrade is analyzed the harm, put forward the treatment measures of expansive soil. Key words: expansive soil highway roadbed treatment measures 膨胀土是指土中粘粒成分主要由亲水性矿物质组成，同时并具有吸水膨胀、失水收缩两种变形的高液限粘土。凡是液限大于或等于40%，自由膨胀率大于或等于40%的粘土可判断为膨胀土。该土具有吸水膨胀，失水收缩并往复变形的性质，对路基的破坏作用极为严重，并且构成的破坏是不易修复的。 随着交通建设的发展，为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全、舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。 1、膨胀土的主要特性大致可以归纳为以下几点： (1)土的粘土矿物成分富含有亲水性矿物成分，如蒙脱石、伊利石和高岭石等；(2)有较强的胀缩性；(3)有裂隙性结构；(4)有显著衰减性；(5)多含有钙质或铁质结核；(6)一般呈棕、红、黄、褐及灰白色；(7)自然坡度平缓，无直立陡坡； (8)对公路路基及工程建筑有较强的潜在破环作用。 2、膨胀土对公路工程的危害 2.1膨胀土填料的危害 (1)由于膨胀土具有很高的粘聚性，等含水量较大时，一经施工机械搅动，将粘结成塑性很高的巨大团块，很难晾干，随着水分的逐渐散失，上块的可塑性降低，由于粘聚性的继续作用，土块的力学强度逐步增大，从而使土快坚硬，难于击碎、压实。因此如果含水量高的膨胀土直接用作路基填料，将会增加施工难度，延长工期，并且质量难以保证。 (2)膨胀土路基遇雨水浸泡后，土体膨胀，轻者表面出现厚l0 cm 左右的蓬
市政软土路基处理的方法分析 发表时间：2019-12-26T10:12:48.720Z 来源：《建筑细部》2019年第15期作者：王烨斐[导读] 本文主要探析市政道路如何针对软土问题提出相应的处理方法。 33068219861202xxxx 摘要：随着我国城市建设步伐的加快，城市道路贯穿于整个城市，形成一张道路网，然而在市政道路施工中经常遇到一些难题，如软土地基。本文主要探析市政道路如何针对软土问题提出相应的处理方法。 关键词：市政道路；软土地基；方法；研究城市道路投入使用寿命的长短与道路地基处理的好坏有着直接的关系，甚至有决定性的作用。道路承载着各种不同的压力，因此，地基处理得不科学，不仅影响会人们的正常出行，也会给各方面的运输带来不方便，甚至导致事故的发生，使百姓的生命财产的安全受到损害。因此，为了确保路基的稳定可靠，就需要将软土处理问题摆在首位。 1 市政道路施工软土地基处理的原则 相对于其他地质而言，软土的土质硬性较低，容易埋下安全隐患，为了减少隐患发生的概率，需要遵循以下几点原则。①对地基进行加固，从而增加抗剪强度以及降低下沉的概率；②增强软土的动力性能，减少地基出现震动变形或者液化的现象；③进一步降低软土地基的压缩性，将沉降的范围尽量控制在允许的范围内；④尽量减低地基的渗透性，避免由于渗流带来的地基问题。任何问题的解决不能仅停留在表面，软土地基问题处理也一样，表面的处理只能让局部地基问题有暂时缓解，但在实际施工过程中，尽可能让地基上均匀分布填土的荷载。 2 市政道路施工软土地基常用处理方法 2.1 换填置换处理法 换填置换法主要对在一定范围和深度范围内的软土地基进行置换，该方法一般在渗水性较好的土质中进行，如砂、石。强度较好的粘土填筑也可采用此方法。主要的目的是能够提高填土的稳定性和降低沉降量。在施工的过程中需要注意一下几点：①不能随意选择换填材料，必须根据施工实地情况选择适合的材料，同时施工过程要符合施工相关规定和市政道路建设的要求，保障软土地基施工质量。 ②在进行置换工作时，需要按照步骤逐层进行换填加固和逐层压实，为了更好地达到压实标准，可以采用机械碾压的方式达到施工要求。③精确计算换填的深度和面积，通常对小于3m的软土进行挖除，对于大于3m的软土可以进行部分挖除同时进行换填工作。在市政道路建设的过程中，换填置换法被作为软土地基的常用处理方法之一，作业难度相对较小，工作内容按照软土的厚度来确定。如果施工现场的软土厚度过大，面积范围较广，利用换填置换法，使得工程费用相对较大，也同时增加施工量和提高的一定的施工难度。 2.2 机械碾压和夯实处理法 市政道路施工过程中也常采用机械碾压和夯实的方法处理软土问题。由于软土土壤中存在大量水分，采用机械碾压和夯实的外力方法挤出水分，增加土壤密度，达到加固地基的目的。在开展机械碾压和夯实前，需要对数据进行分析，进而确定碾压和夯实的力度、范围、次数等数据。在施工过程中，要先采用小吨位的碾压机进行静压，进而再用大吨位的碾压机进行震动碾压，最后才能利用光轮碾压机进行碾压。碾压时，要注意根据边线由大到中的原则进行同时要注意碾压时采用三分之一重叠的方式递进。夯实法主要靠重锤形成的外力对软土地基进行加固，该方法需要注意的是锤子的重量、起落的距离、夯实的时间间隔和夯实的遍数等因素。 2.3 砂垫层处理法 砂垫层法，顾名思义就是将砂垫铺设在软土土质的上层，进而提高土质密实程度和硬度的一种方法。砂垫层法最常使用含水量高且土层较薄的软土地基上，因为在过厚的软土地基采用此方法，会影响施工的高度，过厚的软土再加上砂垫层，则会形成施工数据出现偏差，影响施工进度。因此，在进行砂垫层铺设施工时，要注意控制数据，数据的控制要按照施工实际情况而定，一般选取砂垫层的厚度要低于1.2m，过薄则会影响功能的发挥。之所以选择砂垫层作为主要材料，最重要的是因为砂垫层具有良好的透水性，无形中为填土提供了排水层，起到良好的排水效果。砂垫层的密实度也是工作难点之一，为了使砂垫层达到均匀密实的效果，常用推土机和自卸汽车两者相结合的方法进行。但值得注意的是在进行推土时要确保力度控制在同一水平线上，如果选择了透水性较差的粉土材料，施工人员要防止该材料周边的砂垫层进行覆盖，没有妥善处理的话则会影响对沟槽的正常排水工作。 2.4化学加固处理法 化学加固处理方法主要是利用相关化学材料影响软土地基进行排水固结的方法，主要是可以提高市政工程的地基稳定。在粘性土壤的情况下，在表层添加相应的外加剂，从而提高地基的强度同时压缩性能也能得到明显的提高，确保市政道路施工工程质量。化学加固法主要通过利用深层水泥和石灰搅拌桩法、灌浆等方法通过产生化学反应，提高土壤强度。深层石灰搅拌桩法，在土中掺入石灰，进行搅拌，搅拌过程中将会产生不同程度的化学反应，加固的效果随着实际情况的不同也有所不同。深层石灰搅拌桩法主要的材料是生石灰和高炉煤灰，这两种材料对软土地基中的水分进行充分吸收，同时施工要遵循从四周到中间的施工步骤，需要注意的是在施工时，确保渗透的地表水与石灰搅拌桩没有过多的接触，石灰搅拌桩会因为吸收过多的水分而失去原有的施工效果。 3 如何提高市政道路软土地基处理水平 市政道路的修建到投入使用都需要通过多方面的测试和考验，路面承载量大，坚固的地基可以为工程的完成埋下坚实基础。软土地基处理是市政工程的关键节点，施工难度较大，因此市政道路人员需要从各方面提高施工水平，确保工程质量。 3.1 自身施工技术 软土地基在加载过大的情况下容易出现地基土塑流，为了避免该情况出现的可能性，工程技术本身需要对一下几点进行改善：①对施工速度进行严格控制把关控制，留意加载的速率，从而让施工速度维持正常水平；②防止地基软土的挤出，可以利用建筑物周边的打板桩进行控制；③通过使用反压的方法，进一步减少地基土塑流现象发生。 3.2 科学管理现场条件
浅析膨胀土地质基础处理方法 摘要:在膨胀土地区修建建筑物地基必须经过严格处理,否则往往会造成建筑物的基础外移、房屋开裂、地坪开裂等事故。本文介绍了建筑地基膨胀土的施工处理措施,并阐述了膨胀土性质分析、地基处理的方案选择和施工方法措施。 关键词：地基施工；膨胀土；地基处理 膨胀土是一种特殊土，它是在地质作用下形成的一种主要由亲水性强的粘土矿物组成的多裂隙并具有显著膨胀性的地质体。由于是具有吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土，会因为土中含水量的变化而发生相应的膨胀或收缩变形,特别是在场地膨胀性土层厚度不一,均匀性不一,不同部位处含水量的变化以及建筑物基底压力不等等原因时,就会导致地基土不均匀的隆起或下陷,使得建筑物产生墙体开裂、地面隆起或下陷等破坏。因此,必须对膨胀性土场地进行处理,以满足自由膨胀率均小于0.4的要求。美国工程界称膨胀土是“隐藏的灾害”。日本工程界称膨胀土是“难对付的土”、“问题多的土”。我国公路工程中因膨胀土发生的边坡失稳、路基变形、路面破坏、构造物开裂、倒塌等公路病害造成的经济损失也是十分巨大的。因此，研究膨胀土的工程性质，切实做好其工程勘察、设计与施工是确保工程建设质量的关键，忽视其中任何一个环节都将给工程带来隐患。 膨胀土大多分布在南方,在膨胀土地区修建建筑物地基时,如果没有采取合适的措施,往往会造成建筑物的基础外移、房屋开裂(山墙倒八字形缝,外纵墙下部水平缝)、地坪开裂等事故。 国内外膨胀土地基处理采用的措施大体上可分为五类：预湿膨胀、压实、换土、土性改良和隔水。确定处理方法应根据土的胀缩等级、地方材料及施工工艺等,进行综合技术经济比较。各种处理措施,有时单独采用,有时需综合采用。 膨胀土地基的处理应根据当地的气候条件、地基的胀缩等级、场地的工程地质及水文地质情况和建筑物结构类型等。结合建筑经验和施工条件,因地制宜采取治理措施。如果能够采用换填非膨胀土或采取化学等方法,从根本上改变地基土的性质,则是根治的最好方法。如果用桩基或深埋的办法,使基础落到含水量较稳定的土层,就能大大减少建筑物的危害;对于上部荷重较轻的小型建(构)筑物,亦可浅埋基础但必须避免扰动下部膨胀土。 由此可知,软弱膨胀土地基的处理应根据场地土胀缩性能、水文地质条件,考虑具体建筑物适应变形的能力,采取相应的处理措施。同时加强结构的整体变形能力,切断基底下外界渗水条件,以保证地基的稳定性。 地基处理应慎重研究比较,合理选择运用地基处理方案,对于保证建筑物安全可靠,节省投资,加快工程进度都具有十分具有重要的意义。 一、压实
膨胀土路基处理 膨胀土是指粘粒成分主要由强条水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全、舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。 膨胀土路基处理基本方式： （一）换土 换土是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。顾名思义换土就是挖除膨胀土，换填非膨胀土或沙砾土，换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响，该深度称之为临界深度，该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。由于各地的气候不同，各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。换土深度要考虑受地面降水影响而使土体含水量急剧变化的深度，基本上在1～2m，即强膨胀土为2m，中、弱膨胀土为1～1.5m，具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。（二）湿度控制 湿度控制法包括预湿和保持含水量稳定。为控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形，尽量减少路基含水量受外界大气的影响，需在施工中采取一定的措施。如利用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封，避免膨胀土与外界大气直接接触，尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。水利工程建设中经常采用膨胀土预湿法，用水浸泡地基土或覆盖非膨
胀土以达到膨胀土的湿度平衡。 （三）改性处理 化学固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通过与膨胀土的物理化学作用进行膨胀土的改性处理，以达到降低膨胀土膨胀潜势、增强强度和水稳性的目的。具体来说：石灰的固化作用是由于盐基交换、次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、铝酸钙等新矿物而显现出来；水泥的固化作用是由于钙酸盐与铝的水化物和颗粒间的胶结作用，胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用，从而降低膨胀土的液限，增大了膨胀土的塑限和抗剪强度；NCS固化材料除具有石灰、水泥的优点消除土的胀缩性外，还有吸水增强作用，改善土的压实性并生成微型加筋结构，提高土的强度。在以往的膨胀土地基处理中已有过许多成功的先例，利用这种处理方法的成败主要取决于固化材料的技术指标和施工工艺。 膨胀土路基的施工处理方法 第一，填高不足1米的路堤，必须换填非膨胀土，并按规定压实。 第二，使用膨胀土作填料时，为增加其稳定性，采用石灰处治，石灰剂量范围为10%～12%，要求掺灰处理后的膨胀土，其胀缩总率接近零为佳。 第三，路堤两边边坡部分及路堤顶面要用非膨胀土作封层，必要时须铺一层土工布，从而形成包心填方。 第四，路堑边坡不要一次挖到设计线，沿边坡预留厚度30～50cm一层，
膨胀土路基施工工艺 膨胀土是一种除具有一般粘性土所共有的物理、化学性质外，主要是由亲水性粘土矿物成份一蒙脱石、伊利石和高岭土所组成，同时具有吸水显著膨胀软化和失水收缩硬裂的变形特征。 根据膨胀土的物理、化学特性，膨胀土分强膨胀土、中等膨胀土和弱膨胀土 很显然，强膨胀土的土质特性最差，中等膨胀土次之，弱膨胀土较好一点我国是一个强膨胀土区域分布较广的一个国家，随着我国国民经济的高速发展，我国的公路建设进入了以高速公路为标志的快速发展阶段，为减少资源的浪 费和人为地破坏生态环境，在我国高速公路的施工建设中根据施工环境采用就地取土的原则。根据膨胀土的特性及高速公路建设的需要，强膨胀土不能够作为路基填料，中、弱膨胀土必须经改性后方可作为路基填料使用，现结合本工程路基中、弱膨胀土改性施工工艺
以供探讨和商榷。 一、原材料要求 石灰：必须具有三级及三级以上要求，并做好每批次的等级抽查工作及施工 现场堆放工作。 土料：在取土坑应清除表层有机土层，对有机质含量超过5%勺土和强膨胀土不能作为路基填料。 二、施工工艺 1根据膨胀土的本身特性，在进行膨胀土路基施工时应尽可能地避开雨季施工，对因工期要求不可能避免时必须采取有效措施。 2、根据地形特点做好路基施工前的清表，碾压和原地翻松处理工作，挖排截水沟，增 大路基表面横坡。 3、根据土场料源做好取土坑击实，试验绘制石灰剂量标准曲线，因料源不同土的最佳 含水量和最大干密度存在较大差异。不同的取土坑对应不同的击实标准。因膨胀土的特殊性宁淮高速公路施工时结合现场碾压情况，在膨胀土改性路基施工中在90 区、93区采用“干法”标准，95区采用 “湿法”标准。 4、膨胀土的改性处理是路基施工质量的保证，在膨胀土的改性过程中一般采用石灰改 性，石灰的剂量一般控制在5%~8（质量比）。掺灰的最佳剂量一般根据不同等 级对路基不同压实度及填料最小强度的要求通过反复 试验而确定的。改性处理后的改性土胀缩总率不应大于0.7，自由膨胀率不大于 40%宁宿徐高速公路的路基填料为5%石灰土，6%石灰土和7%石灰土，结合现 场实际情况及江苏高速公路的经验，采用掺2%生石灰改性。在经过平整清表处 理后的取土场内根据2%勺灰剂量进行取土坑打堆焖 土，经72小时不少于三次的翻拌后方可作为路基填料。 5、改良膨胀土路基施工应分段进行施工，分段施工长度不宜大于200m路基 施工工序应紧密衔接，连续施工。在进行分段施工前应做好试验段的施工，通过试验段的施工总结：上土工艺、石灰土的拌和工艺、土颗粒的粉碎工艺、土的含水量变化及控制、松铺系数的测定、碾压机械的优化和碾压过程中压实度增长规律、改进的石灰剂量标准曲线和快速含水量测试方法、路基压实度、灰剂量的检测方法
膨胀土路基处理 一问题的提出 膨胀土是指粘粒成份主要由强条水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。在我省陕南地区分布较为广泛。在安康生物科技工业园区道路施工图设计中，通过对该地区进行地质勘测，发现该地区出露的地层主要为膨胀土，该土具有吸水膨胀.失水收缩并往复变形的性质，对路基的破坏作用不可低估，并且构成的破坏是不易修复的。为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全.舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。所以，膨胀土的处理是本工程的重要课题。 二膨胀土的物理性质及力学性质分析 膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石为主，另一类以伊力土和高岭土为主。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊力土和高岭土则发生有限的膨胀，引起膨胀土发生变化的条件，分析概述如下： 1．含水量 膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关。如果其含水量保持不变， 则不会有体积变化。在工程施工中，建造在含水量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。当粘土的含水量发生变化，立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀。含水量的轻微变化，仅1%∽2%的量值，就足以引起有害的膨胀。在安康地区，膨胀土对人们的危害较大，建造在膨胀土上的地板，在雨季来临时，土中含水量增加引起的地板翘起开裂屡见不鲜。 一般来讲，很干的粘土表示有危险。这类粘土能吸收很多的水，其结果是对结构物发生破坏性膨胀。反之，比较潮湿的粘土，由于大部分膨胀已经完成，进一步膨胀将不会很大。但应注意的是，潮湿的粘土，在水位下降或其它的条件变化时，可能变干，显示的收缩性也不可低估。 2．干容重 粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的，干容重是膨胀土的另一重要指标。γ=18.0KN/m3的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。在安康地区，人们对这种土的评语是“硬的象石头”。这表明着粘土将不可避免地出现膨胀问题。 3．力学性质 在工程地质中，这种粘土的膨胀现象很普遍，我们通过土工实验，得出粘土的力学指标，以供土质力学上的计算。通常对膨胀土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀压力的研究后得出的。