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【硕士学位论文】浅谈公路路基膨胀土施工技术(论文案例)

星级: ★★★★★ 期刊: 《中国高新技术企业》作者:张锦满浏览量:5008 论文级别:优质本章主题:路基和路堤原创论文: 5156论文网时间:2013年9月25日审核稿件编辑:Haley本文版权归属:www.5156chinese.cn 分享次数:1274 评论次数: 9973

导读:现在请大家一起欣赏本篇文章路基和路堤专业方面的毕业论文范文,为广大学生们写作毕业论文是提供参考帮助。

张锦满

(广西新桂交通工程质量检测有限公司,广西南宁530000)

摘要:膨胀土具有受水侵湿后易膨胀,失水后易收缩的特性,很容易引起公路路基的收缩和胀裂,破坏路基的整体强度和稳定性,形成公路的早期破坏,造成经济损失.针对膨胀土对路基的危害,文章对膨胀土的特性进行了分析并阐述了成功处理膨胀土路基的方法,从而避免公路的早期破坏,保证行车安全.

关键词:公路路基;膨胀土;施工技术

中图分类号:U416 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2010)07-0107-02

膨胀土是在漫长的地质年代中形成的一种吸水膨胀、失水收缩的高塑性黏性土,对工程危害极大.膨胀土分布十分广泛,在世界各地的许多国家都有.近年来,随着我国基础设施建设的迅猛发展,新建了大量的路,在公路的设计、施工过程中,常常会遇到膨胀土.我国现行《公路路基设计规范》规定,膨胀土一般不能作为高等级公路路基填料.然而,由于土地珍贵,土源紧张,部分地区又必须采用膨胀土填筑路基.因此,对膨胀土进行改性处理以满足我国高等级公路建设的需要,具有十分显著的经济效益和社会效益.

一、膨胀土对路基的危害

膨胀土有受水侵湿后膨胀,失水后收缩的特性,很容易引起公路路基的收缩和胀裂,破坏路基的整体强度和稳定性,造成公路的早期破坏,影响行车安全,造成很大的经济损失,常见的病害有:基床翻浆冒泥、路肩鼓胀、路堑侧沟壁挤出等,边坡浅层滑坍和深层滑动的比率也较大,而且具有渐进性和长期性的特点.

二、膨胀土的主要特征

1.膨胀土的黏土矿物成分主要

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由亲水性矿物组成,如蒙脱石、伊力土和高岭土等.另外,膨胀土粘粒含量很高,其中0。002mm的胶体颗粒一般超过20%,黏粒成分主要由水矿物组成;土的液限WL>40%,塑性指数Ip>17,多数在22~35之间;自由膨胀率一般超过40%.按工程性质分为强膨胀土、中等膨胀土、弱膨胀土三类.

2.有较强的胀缩性.膨胀土有显著的吸水膨胀,失水收缩两种变形特性,一般强度较高、压缩性低,易被误认为是较好地基土.

3.有多裂隙性结构.膨胀土中的裂隙,主要可分为垂直裂隙、水平裂隙与斜交裂隙三种类型.这些裂隙将土体层分割成具有一定几何形状的块体,如棱块状、短柱状等,破坏了土体的完整性.膨胀土路基边坡的破坏,大多与土中裂隙有关,且滑动面的形成主要受裂隙软弱结构面控制.

4.有显著的强度衰减期.膨胀土的抗剪强度为典型的变动强度,具有峰值强度极高、残余强度极低的特性.由于膨胀土的超固结性,其初期强度极高,随着土受膨缩效应和风化作用时间的增加,抗剪强度将大幅度衰减.强度衰减的幅度和速度,除与土体的物质组成、土的结构和状态有关外,还与风化作用,特别是膨缩效应的强弱有关.

5.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.当膨胀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.

6.膨胀土的力学性质:(1)膨胀潜势,就是在室内按AASHO标准压密实验,把试样在最佳含水量时压密到最大容重后,使有侧限的试样在一定的附加荷载下,浸水后测定的膨胀百分率.膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量;膨胀量的大小主要取决于环境条件,如润湿程度、润湿的持续时间和水分的转移方式等.因此,在工程施工中,改造膨胀土周围的环境条件,是解决膨胀土工程问题

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的一个出发点.(2)膨胀力,即膨胀压力,就是试样膨胀到最大限度以后,再加荷载直到回复到其初始体积为止所需的压力,其是可以方便的用作衡量粘土的膨胀特性的一种尺度.

7.膨胀土的风化特性:膨胀土受气候因素影响,极易产生风化破坏作用.因此按其风化程度,一般划分为强、中、弱三层

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.强风化层,位于地表或边坡表层,受大气作用与生物作用强烈,干湿效应显著,土体碎裂多呈砂砾与细小鳞片状,结构联结完全丧失,厚度1。0~1。5m;弱风化层,位于地表浅层,大气与生物作用有所减弱,但仍较强烈,干湿效应也较明显,土体割裂多呈碎块状,结构联结大部分丧失,厚度约1。0~1。5m;微风化层,位于弱风化层下,大气与生物作用已明显减弱,干湿效应亦不显著,土体基本保持有规则的原始结构形体,多呈棱块状、短柱状等块体,结构联结仅部分丧失,厚度为1。0m左右.

三、膨胀土路基的施工工艺

1.施工原则.在膨胀土地区进行道路路基施工,应遵循旱季施工、雨季前竣工、先排水后主体、快速开挖、及时支挡与封闭的原则.

2.路堤填筑.强膨胀土稳定性差,不应作为路填料;中等膨胀土宜经过加工、改良处理后作为填料;高速公路、一级公路、二级公路等采用中等膨胀土用作路床填料时,应作掺灰改性处理,改性处理后要求胀缩总率不超过0。7为宜;弱膨胀土可根据当地气候、水文情况及道路等级加以应用,对于直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时,应及时对边坡及顶部进行防护;在填筑时,应将膨胀性较强的土填在最下面,膨胀性弱的土填在上面,同一种土填在同一层次上,且厚度要均匀,以免引起不均匀变形;膨胀土路基填筑松铺厚度不得大于300mm,土块粒径应小于37。5mm.

高速公路、一级公路用中等膨胀土填筑路堤时,路堤填成后,应立即作浆砌底护坡封闭边坡;当填至路床(路面下80~100cm范围)底面时,应停止填筑,改用符合规定程度的非膨胀土或改性处理的膨胀土填至路床顶面设计标高并严格压实.如当年不能铺筑路面,作为封层的填筑厚度,不宜小于30cm,并做成不小于2%的横坡.

3.路基断面.路基断面横坡尽可能大,必要时设防渗层;路肩尽可能宽一些,以利于保持路面下土基内水分的稳定,最好不小于2。0~2。5m;路肩横坡要尽可能大一些,以利于排水;路肩与路面结构层用相同的材料铺砌,以利于保持路幅内土基水分的均匀性,并铺较薄的不透水面层或做防渗处理,以防水分下渗;边沟适当加宽、加深,沟底应在土基顶面以下至少20~30cm,并尽可能离路面结构层远一些;路侧不应种树,特别是不应种生长快、吸水和蒸发量大的树种,如桉树等;若成排种树,其距离应在边沟外侧1。4~1。5倍成长后的树高以外,至少也得是成长后的树高以外,但不得小于5m.

4.路基高度.根据膨胀土风化作用后可能出现湿胀干缩效应的特点,为了避

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免膨胀土高路堤后期产生很大的沉陷量,则膨胀土路堤不宜过高,一般宜控制在3m以内;如超过3m则须考虑沉降稳定问题;如超过6m还须考虑预留沉降量和路基的加宽.

5.路基排水.为了使膨胀土路基路面稳定,在施工时应精心设计排水设施,以避免地面水和地下水积存危害路基路面稳定,则所有地面排水沟渠,特别是近路沟渠,均应铺砌和加固,以防冲、防渗;边沟应较一般地区适当加宽、加深;路堑的边沟深度不得小于80cm,外侧应设平台,以保护坡脚免遭水浸,并防止边坡剥落物堵塞边沟.

6.路基碾压.根据膨胀土自由膨胀率的大小,选用工作质量适宜的碾压机具,碾压时应保持最佳含水量,压实土层松铺厚度不得大于30cm;土块应击碎至粒径5cm以下;在路堤与路堑交界地段,应采用台阶方式搭接,其长度不应小于2m,同时采用适宜的压路机具,碾压密实;因膨胀土路堤压实后的紧密程度比一般土填筑的路堤更重要,故规定压实度检验点数增加1倍.

7.路堑.路堑施工前,应先进行截、排水设施的施工,将水引至路幅以外;边坡施工中,宜采取临时防水封闭措施保持土体原状含水量;挖方边坡不要一次挖到设计线,沿边坡预留厚度30~50cm一层,待路堑挖完时,再削去边坡预留部分,并立即进行加固和封闭处理;宜用支挡结构对强膨胀土边坡进行防护,支挡结构基坑应采取措施防止暴晒或浸水.膨胀土地区的路堑,高速公路、一级公路的路床应超挖30~50cm,并立即用粒料或非膨胀土分层回填或用改性土回填,按规定压实,其他各级公路可用膨胀土掺石灰处治.

8.原地面处理.高速公路、一级公路堤原地面处理,应填高不足1m的路堤;当填土高度小于路面和路床的总厚度,基底为膨胀土时,宜挖去地表30~60cm的膨胀土,换填非膨胀土,并按规定压实;当地表为潮湿土时,必须挖去湿软土层换填碎、砾石土、砂砾或挖方坚硬岩石碎渣,或将土翻开掺石灰稳定并按规定压实.

9.土基加固.在膨胀土路堑内,或在路堤上使用膨胀土填筑路床时,均应考虑采用石灰、水泥或无机结合料对土基一定深度的膨胀土进行改良加固,以保证土基稳固,所用剂量视膨胀土的性质与改良加固的要求而定,使用石灰时一般以4%~6%为宜;所需厚度视膨胀土性质、公路等级与当地气候条件而定,一般为40~60cm(必要时可增加到80cm);如当地有其他经济、适用的材料,亦可采用换填的办法.

四、结语

综上所述,由于膨胀土是一种具有很强的胀缩性、多裂性结构和显著的强度衰减期等特征的高塑性粘土,在一般情况下不应做路基填料,但在膨胀土中掺加石灰进行改性处理,且达到施工规范要求时,仍然可以进行路基施工,但要求公路施工技术人员要高度重其施工技术,按规范进行操作,使之能铺设出一条安全、平稳、使用寿命长的公路.

[ 参考文献 ]

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