淺談高速公路工程中膨脹土路基的施工工藝
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論文關(guān)鍵詞：膨脹土 路基 施工工藝
論文摘要：近年來(lái)，我國(guó)高速公路有了長(zhǎng)足發(fā)展，由于高速公路行車(chē)速度較高，路基的變形會(huì)涉及到公路運(yùn)營(yíng)的安全性問(wèn)題。對(duì)于膨脹土地區(qū)的高速公路而言，由于膨脹土的濕脹干縮特性，使路基的變形問(wèn)題更難處理，本文主要介紹了膨脹土的判別與分類，以及膨脹土路基的施工工藝。
膨脹土是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中形成的一種吸水膨脹、失水收縮的高塑性黏性土，對(duì)工程危害極大。膨脹土分布十分廣泛，在世界各地的許多國(guó)家都有。近年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，新建了大量的路，在公路的設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，常常會(huì)遇到膨脹土。我國(guó)現(xiàn)行《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，膨脹土一般不能作為高等級(jí)公路路基填料。然而，由于土地珍貴，土源緊張，部分地區(qū)又必須采用膨脹土填筑路基。因此，對(duì)膨脹土進(jìn)行改性處理以滿足我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)的需要，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
一、膨脹土產(chǎn)生工程病害原因
膨脹土一直是困擾巖土工程界的重大工程問(wèn)題。膨脹土因具有遇水膨脹、失水收縮的變形特性及其邊坡浸水強(qiáng)度衰減特性在膨脹土地區(qū)的工業(yè)與民用建筑、水利、鐵道、公路等工程建設(shè)和工程運(yùn)營(yíng)中起到極大的破壞作用。近年來(lái)，我國(guó)巖土工程界在對(duì)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(duì)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(shí)可行的處理辦法。
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)時(shí)，首先必須正確識(shí)別膨脹土與非膨脹土，并準(zhǔn)確判斷膨脹土膨脹勢(shì)的強(qiáng)弱和工程性質(zhì)的特點(diǎn)，然后才能在工程設(shè)計(jì)和施工中采取切實(shí)有效的方法進(jìn)行處理，做到有的放矢。以往的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)（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(duì)膨脹土判斷失誤，沒(méi)有進(jìn)行正確的處理而導(dǎo)致工程病害的發(fā)生。對(duì)于膨脹土的判別與分類，近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外都做了大量的研究工作，并總結(jié)出了許多的判別方法。如，通過(guò)分析膨脹性礦物（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。雖然對(duì)膨脹土的判別方法目前國(guó)內(nèi)外尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)階段采用比較廣泛的是現(xiàn)場(chǎng)定性和室內(nèi)簡(jiǎn)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)來(lái)綜合判定：
1.裂隙發(fā)育，常見(jiàn)的有光滑面與擦痕面兩種情況，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)。
2.多出露于二級(jí)或二級(jí)以上階地、山前丘陵和盆地邊緣，地形平緩，無(wú)明顯自然陡坎。
3.常見(jiàn)淺層滑坡、地裂、新開(kāi)挖坑槽壁易發(fā)生坍塌等。
4.建筑物裂隙隨氣候變化而張開(kāi)或閉合。
5.自由膨脹率大于或等于40%。凡具備以上這些條件的土均可判定為膨脹土，對(duì)土質(zhì)進(jìn)行判定后，另外還要再對(duì)其進(jìn)行粘土礦物、基本指標(biāo)、力學(xué)強(qiáng)度等全面研究。
三、膨脹土路基的施工工藝
1．路基斷面。路基斷面橫坡盡可能大，必要時(shí)設(shè)防滲層；路肩盡可能寬一些，以利于保持路面下土基內(nèi)水分的穩(wěn)定，最好不小于2.0～2.5m；路肩橫坡要盡可能大一些，以利于排水；路肩與路面結(jié)構(gòu)層用相同的材料鋪砌，以利于保持路幅內(nèi)土基水分的均勻性，并鋪較薄的不透水面層或做防滲處理，以防水分下滲；邊溝適當(dāng)加寬、加深，溝底應(yīng)在土基頂面以下至少20～30cm，并盡可能離路面結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)一些；路側(cè)不應(yīng)種樹(shù)，特別是不應(yīng)種生長(zhǎng)快、吸水和蒸發(fā)量大的樹(shù)種，如桉樹(shù)等；若成排種樹(shù)，其距離應(yīng)在邊溝外側(cè)1.4～1.5倍成長(zhǎng)后的樹(shù)高以外，至少也得是成長(zhǎng)后的樹(shù)高以外，但不得小于5m。
2．路基高度。根據(jù)膨脹土風(fēng)化作用后可能出現(xiàn)濕脹干縮效應(yīng)的特點(diǎn)，為了避免膨脹土高路堤后期產(chǎn)生很大的沉陷量，則膨脹土路堤不宜過(guò)高，一般宜控制在3m以內(nèi)；如超過(guò)3m則須考慮沉降穩(wěn)定問(wèn)題；如超過(guò)6m還須考慮預(yù)留沉降量和路基的加寬。
3.路基排水。路基排水設(shè)施對(duì)膨脹土路基的穩(wěn)定尤為重要，所有排水設(shè)施均應(yīng)精心設(shè)計(jì)，要做好路基地面排水工程，使排水通暢，防止地表水下滲，浸潤(rùn)土質(zhì)。所有地面排水溝渠，尤其是近路溝渠均應(yīng)鋪砌和加固，防止沖刷滲漏。邊溝應(yīng)比一般地區(qū)適當(dāng)加寬加深，路塹邊溝外側(cè)應(yīng)設(shè)平臺(tái)，保護(hù)坡腳免遭水浸，并防止剝落物堵塞邊溝。塹頂設(shè)截水溝，以防水流沖蝕坡面和滲人坡體，截水溝縱坡應(yīng)利于排水。對(duì)于臺(tái)階形高邊坡應(yīng)在每一級(jí)臺(tái)階內(nèi)設(shè)截水溝以截排上部坡面水，且在截水溝與坡腳之間設(shè)一定寬度的平臺(tái)以利坡腳穩(wěn)定。另外還要注意防止基底蒸發(fā)失水引起膨脹土干裂收縮。
4．路塹。路塹施工前，應(yīng)先進(jìn)行截、排水設(shè)施的施工，將水引至路幅以外；邊坡施工中，宜采取臨時(shí)防水封閉措施保持土體原狀含水量；挖方邊坡不要一次挖到設(shè)計(jì)線，沿邊坡預(yù)留厚度30～50cm一層，待路塹挖完時(shí)，再削去邊坡預(yù)留部分，并立即進(jìn)行加固和封閉處理；宜用支擋結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)膨脹土邊坡進(jìn)行防護(hù)，支擋結(jié)構(gòu)基坑應(yīng)采取措施防止暴曬或浸水。膨脹土地區(qū)的路塹，高速公路、一級(jí)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(shí)，其他各級(jí)公路可用膨脹土摻石灰處治。
四、施工注意事項(xiàng)
1.使用膨脹土作為路基填料時(shí)，要求摻灰處理后的膨脹土其漲縮總率接近零為佳。
2.路基兩邊邊坡部分和路基頂部要用非膨脹土作為封層，必要時(shí)需鋪一層土工布，從而形成包心填方。
3.膨脹土的含水量應(yīng)控制在最佳含水量的3%以內(nèi)。
4.填挖交接處2米范圍內(nèi)挖方地基表面上的土應(yīng)挖臺(tái)階，翻松并檢查其含水量與填土含水量是否接近，同時(shí)選擇適宜的壓實(shí)機(jī)具，使壓實(shí)度達(dá)到規(guī)定要求。
5.施工時(shí)避開(kāi)雨季作業(yè)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)排水。
6.膨脹土路基土的強(qiáng)度及壓實(shí)度應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)規(guī)定、規(guī)范。
五、小結(jié)
膨脹土是影響道路及其它構(gòu)造物建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問(wèn)題，應(yīng)著重從影響其物理。力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上考慮，從而通過(guò)改變土的力學(xué)性質(zhì)達(dá)到處理的目的。
參考文獻(xiàn)：
[1]柳莉，魯玉芬，開(kāi)明，朱毅．高速公路膨脹土地段路基施工技術(shù)[J].露天采礦技術(shù)，2006，（1）.
[2]劉大軍，梁慶元.公路路基膨脹土填料改性處理的施工技術(shù)研究.探礦工程：巖土鉆掘工程，2004(4)．
[3]陳茂軍，劉興柱，趙霞.膨脹土路基處理的實(shí)踐與探索.科技信息：科學(xué)教研，2007(29)．
[4]李在允，李振中.談膨脹土路基處理技術(shù).河南科技，2005(5)
論文摘要：近年來(lái)，我國(guó)高速公路有了長(zhǎng)足發(fā)展，由于高速公路行車(chē)速度較高，路基的變形會(huì)涉及到公路運(yùn)營(yíng)的安全性問(wèn)題。對(duì)于膨脹土地區(qū)的高速公路而言，由于膨脹土的濕脹干縮特性，使路基的變形問(wèn)題更難處理，本文主要介紹了膨脹土的判別與分類，以及膨脹土路基的施工工藝。
膨脹土是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代中形成的一種吸水膨脹、失水收縮的高塑性黏性土，對(duì)工程危害極大。膨脹土分布十分廣泛，在世界各地的許多國(guó)家都有。近年來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的迅猛發(fā)展，新建了大量的路，在公路的設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，常常會(huì)遇到膨脹土。我國(guó)現(xiàn)行《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，膨脹土一般不能作為高等級(jí)公路路基填料。然而，由于土地珍貴，土源緊張，部分地區(qū)又必須采用膨脹土填筑路基。因此，對(duì)膨脹土進(jìn)行改性處理以滿足我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)的需要，具有十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
一、膨脹土產(chǎn)生工程病害原因
膨脹土一直是困擾巖土工程界的重大工程問(wèn)題。膨脹土因具有遇水膨脹、失水收縮的變形特性及其邊坡浸水強(qiáng)度衰減特性在膨脹土地區(qū)的工業(yè)與民用建筑、水利、鐵道、公路等工程建設(shè)和工程運(yùn)營(yíng)中起到極大的破壞作用。近年來(lái)，我國(guó)巖土工程界在對(duì)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(duì)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(shí)可行的處理辦法。
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)時(shí)，首先必須正確識(shí)別膨脹土與非膨脹土，并準(zhǔn)確判斷膨脹土膨脹勢(shì)的強(qiáng)弱和工程性質(zhì)的特點(diǎn)，然后才能在工程設(shè)計(jì)和施工中采取切實(shí)有效的方法進(jìn)行處理，做到有的放矢。以往的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)（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(duì)膨脹土判斷失誤，沒(méi)有進(jìn)行正確的處理而導(dǎo)致工程病害的發(fā)生。對(duì)于膨脹土的判別與分類，近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外都做了大量的研究工作，并總結(jié)出了許多的判別方法。如，通過(guò)分析膨脹性礦物（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。雖然對(duì)膨脹土的判別方法目前國(guó)內(nèi)外尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)階段采用比較廣泛的是現(xiàn)場(chǎng)定性和室內(nèi)簡(jiǎn)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)來(lái)綜合判定：
1.裂隙發(fā)育，常見(jiàn)的有光滑面與擦痕面兩種情況，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)。
2.多出露于二級(jí)或二級(jí)以上階地、山前丘陵和盆地邊緣，地形平緩，無(wú)明顯自然陡坎。
3.常見(jiàn)淺層滑坡、地裂、新開(kāi)挖坑槽壁易發(fā)生坍塌等。
4.建筑物裂隙隨氣候變化而張開(kāi)或閉合。
5.自由膨脹率大于或等于40%。凡具備以上這些條件的土均可判定為膨脹土，對(duì)土質(zhì)進(jìn)行判定后，另外還要再對(duì)其進(jìn)行粘土礦物、基本指標(biāo)、力學(xué)強(qiáng)度等全面研究。
三、膨脹土路基的施工工藝
1．路基斷面。路基斷面橫坡盡可能大，必要時(shí)設(shè)防滲層；路肩盡可能寬一些，以利于保持路面下土基內(nèi)水分的穩(wěn)定，最好不小于2.0～2.5m；路肩橫坡要盡可能大一些，以利于排水；路肩與路面結(jié)構(gòu)層用相同的材料鋪砌，以利于保持路幅內(nèi)土基水分的均勻性，并鋪較薄的不透水面層或做防滲處理，以防水分下滲；邊溝適當(dāng)加寬、加深，溝底應(yīng)在土基頂面以下至少20～30cm，并盡可能離路面結(jié)構(gòu)層遠(yuǎn)一些；路側(cè)不應(yīng)種樹(shù)，特別是不應(yīng)種生長(zhǎng)快、吸水和蒸發(fā)量大的樹(shù)種，如桉樹(shù)等；若成排種樹(shù)，其距離應(yīng)在邊溝外側(cè)1.4～1.5倍成長(zhǎng)后的樹(shù)高以外，至少也得是成長(zhǎng)后的樹(shù)高以外，但不得小于5m。
2．路基高度。根據(jù)膨脹土風(fēng)化作用后可能出現(xiàn)濕脹干縮效應(yīng)的特點(diǎn)，為了避免膨脹土高路堤后期產(chǎn)生很大的沉陷量，則膨脹土路堤不宜過(guò)高，一般宜控制在3m以內(nèi)；如超過(guò)3m則須考慮沉降穩(wěn)定問(wèn)題；如超過(guò)6m還須考慮預(yù)留沉降量和路基的加寬。
3.路基排水。路基排水設(shè)施對(duì)膨脹土路基的穩(wěn)定尤為重要，所有排水設(shè)施均應(yīng)精心設(shè)計(jì)，要做好路基地面排水工程，使排水通暢，防止地表水下滲，浸潤(rùn)土質(zhì)。所有地面排水溝渠，尤其是近路溝渠均應(yīng)鋪砌和加固，防止沖刷滲漏。邊溝應(yīng)比一般地區(qū)適當(dāng)加寬加深，路塹邊溝外側(cè)應(yīng)設(shè)平臺(tái)，保護(hù)坡腳免遭水浸，并防止剝落物堵塞邊溝。塹頂設(shè)截水溝，以防水流沖蝕坡面和滲人坡體，截水溝縱坡應(yīng)利于排水。對(duì)于臺(tái)階形高邊坡應(yīng)在每一級(jí)臺(tái)階內(nèi)設(shè)截水溝以截排上部坡面水，且在截水溝與坡腳之間設(shè)一定寬度的平臺(tái)以利坡腳穩(wěn)定。另外還要注意防止基底蒸發(fā)失水引起膨脹土干裂收縮。
4．路塹。路塹施工前，應(yīng)先進(jìn)行截、排水設(shè)施的施工，將水引至路幅以外；邊坡施工中，宜采取臨時(shí)防水封閉措施保持土體原狀含水量；挖方邊坡不要一次挖到設(shè)計(jì)線，沿邊坡預(yù)留厚度30～50cm一層，待路塹挖完時(shí)，再削去邊坡預(yù)留部分，并立即進(jìn)行加固和封閉處理；宜用支擋結(jié)構(gòu)對(duì)強(qiáng)膨脹土邊坡進(jìn)行防護(hù)，支擋結(jié)構(gòu)基坑應(yīng)采取措施防止暴曬或浸水。膨脹土地區(qū)的路塹，高速公路、一級(jí)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(shí)，其他各級(jí)公路可用膨脹土摻石灰處治。
四、施工注意事項(xiàng)
1.使用膨脹土作為路基填料時(shí)，要求摻灰處理后的膨脹土其漲縮總率接近零為佳。
2.路基兩邊邊坡部分和路基頂部要用非膨脹土作為封層，必要時(shí)需鋪一層土工布，從而形成包心填方。
3.膨脹土的含水量應(yīng)控制在最佳含水量的3%以內(nèi)。
4.填挖交接處2米范圍內(nèi)挖方地基表面上的土應(yīng)挖臺(tái)階，翻松并檢查其含水量與填土含水量是否接近，同時(shí)選擇適宜的壓實(shí)機(jī)具，使壓實(shí)度達(dá)到規(guī)定要求。
5.施工時(shí)避開(kāi)雨季作業(yè)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)排水。
6.膨脹土路基土的強(qiáng)度及壓實(shí)度應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家相關(guān)規(guī)定、規(guī)范。
五、小結(jié)
膨脹土是影響道路及其它構(gòu)造物建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問(wèn)題，應(yīng)著重從影響其物理。力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上考慮，從而通過(guò)改變土的力學(xué)性質(zhì)達(dá)到處理的目的。
參考文獻(xiàn)：
[1]柳莉，魯玉芬，開(kāi)明，朱毅．高速公路膨脹土地段路基施工技術(shù)[J].露天采礦技術(shù)，2006，（1）.
[2]劉大軍，梁慶元.公路路基膨脹土填料改性處理的施工技術(shù)研究.探礦工程：巖土鉆掘工程，2004(4)．
[3]陳茂軍，劉興柱，趙霞.膨脹土路基處理的實(shí)踐與探索.科技信息：科學(xué)教研，2007(29)．
[4]李在允，李振中.談膨脹土路基處理技術(shù).河南科技，2005(5)