公路路基施工膨脹土處理淺析

摘要:膨脹土具有很高的膨脹潛勢(shì),對(duì)保證道路在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)路基穩(wěn)定和路面的平整度都會(huì)產(chǎn)生一定的影響,文章對(duì)公路膨脹土路基處理方法進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞:公路路基;膨脹土;土工實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào):TV741 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1674-1145(2009)29-0155-02

一、問題的提出

膨脹土是指黏粒成分主要由強(qiáng)水性礦物質(zhì)組成,并且具有顯著脹及縮性的黏性土。在廣西某口岸道路施工圖設(shè)計(jì)中,通過對(duì)該地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘測(cè),發(fā)現(xiàn)該地區(qū)出露的地層主要為膨脹土,該土具有吸水膨脹、失水收縮并往復(fù)變形的性質(zhì),對(duì)路基的破壞作用不可低估,并且構(gòu)成的破壞是不易修復(fù)的。為了保證道路在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)路基的穩(wěn)定和路面的平整度,達(dá)到安全、舒適行車的目的,必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。所以,膨脹土的處理是該工程的重要課題。

二、膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)分析

膨脹土按黏土礦物分類,可以歸納為兩大類:一類以蒙脫石為主,另一類以伊力土和高嶺土為主。蒙脫石黏土在含水量增加時(shí)出現(xiàn)膨脹,而伊力土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹,引起膨脹土發(fā)生變化的條件,分析概述如下:

(一)含水量

膨脹土具有很高的膨脹潛勢(shì),這與它含水量的大小及變化有關(guān)。如果其含水量保持不變,則不會(huì)有體積變化。在工程施工中,建造在含水量保持不變的黏土上的構(gòu)造物不會(huì)遭受由膨脹而引起的破壞。當(dāng)黏土的含水量發(fā)生變化,立即就會(huì)產(chǎn)生垂直和水平兩個(gè)方向的體積膨脹。含水量的輕微變化,僅1%～2%的量值,就足以引起有害的膨脹。在安康地區(qū),膨脹土對(duì)人們的危害較大,建造在膨脹土上的地板,在雨季來臨時(shí),土中含水量增加引起的地板翹起開裂屢見不鮮。

一般來講,很干的黏土表示有危險(xiǎn)。這類黏土能吸收很多的水,其結(jié)果是對(duì)結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞性膨脹。反之,比較潮濕的黏土,由于大部分膨脹已經(jīng)完成,進(jìn)一步膨脹將不會(huì)很大。但應(yīng)注意的是,潮濕的黏土,在水位下降或其他的條件變化時(shí),可能變干,顯示的收縮性也不可低估。

(二)干容重

黏土的干容重與其天然含水量是息息相關(guān)的,干容重是膨脹土的另一重要指標(biāo)。γ=18.0kN/m3的黏土,通常顯示很高的膨脹潛勢(shì)。在有些地區(qū),人們對(duì)這種土的評(píng)語是“硬的像石頭”。這表明著黏土將不可避免地出現(xiàn)膨脹問題。

(三)力學(xué)性質(zhì)

在工程地質(zhì)中,這種黏土的膨脹現(xiàn)象很普遍,我們通過土工實(shí)驗(yàn),得出黏土的力學(xué)指標(biāo),以供土質(zhì)力學(xué)上的計(jì)算。通常對(duì)膨脹土的力學(xué)分析,主要是對(duì)其膨脹潛勢(shì)和膨脹壓力的研究后得出的。

1.膨脹潛勢(shì):簡(jiǎn)單地講,就是在室內(nèi)按AASHO標(biāo)準(zhǔn)壓密實(shí)驗(yàn),把試樣在最佳含水量時(shí)壓密到最大容重后,使有側(cè)限的試樣在一定的附加荷載下,浸水后測(cè)定的膨脹百分率。膨脹率可以用來預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環(huán)境條件,如潤(rùn)濕程度、潤(rùn)濕的持續(xù)時(shí)間和水分的轉(zhuǎn)移方式等。因此,在工程施工中,改造膨脹土周圍的環(huán)境條件,是解決膨脹土工程問題的一個(gè)出發(fā)點(diǎn)。

2.膨脹力,也就是膨脹壓力。通俗地講,就是試樣膨脹到最大限度以后,再加荷載直到回復(fù)到其初始體積為止所需的壓力。對(duì)某種給定的黏土來說,其膨脹壓力是常數(shù),它僅隨干容重而變化。因此,膨脹力可以方便的用作衡量黏土的膨脹特性的一種尺度。對(duì)于未擾動(dòng)的粘土來講,干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時(shí)土的膨脹壓力可以直接用來論述膨脹特性。

(四)土工實(shí)驗(yàn)

為了全面地了解膨脹土的物理及力學(xué)特性,指導(dǎo)該道路路基的施工設(shè)計(jì),特對(duì)該地區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)勘察,并進(jìn)行了一系列土工實(shí)驗(yàn)。從實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)含水量、干容重等外部及內(nèi)部因素對(duì)膨脹土所產(chǎn)生的力學(xué)變化。以下土工實(shí)驗(yàn)由廣西交通勘察設(shè)計(jì)院完成。

綜上所述,膨脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個(gè)內(nèi)在的因素外,壓力與含水量的變化則是兩個(gè)非常重要的外在因素。準(zhǔn)確地了解膨脹土的特性及變化的條件,就有可能估計(jì)到建造在這個(gè)地基上的路基及構(gòu)造物將會(huì)產(chǎn)生怎樣的變形,從而采取相應(yīng)的地基處理措施。

三、膨脹土路基處理

在對(duì)道路工程設(shè)計(jì)中,針對(duì)膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì),根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)的翔實(shí)報(bào)告及有關(guān)處理膨脹土的經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)中采用了綜合處理的思想,并進(jìn)行了針對(duì)性的研究,提出如下措施:

1.填高不足1米的路堤,必須換填非膨脹土,并按規(guī)定壓實(shí)。

2.使用膨脹土作填料時(shí),為增加其穩(wěn)定性,采用石灰處治,石灰劑量范圍10%～12%,要求摻灰處理后的膨脹土,其脹縮總率接近零為佳。

3.路堤兩邊邊坡部分及路堤頂面要用非膨脹土作封層,必要時(shí)須鋪一層土工布,從而形成包心填方。

4.路塹邊坡不要一次挖到設(shè)計(jì)線,沿邊坡予留厚度30～50cm一層,待路塹挖完后,再削去予留部分,并以漿砌花格網(wǎng)護(hù)坡封閉。

5.路堤與路塹分界處,即填挖交界處,兩者土內(nèi)的含水量不一定相同,原有的密實(shí)度也不盡相同,壓實(shí)時(shí)應(yīng)使其壓實(shí)得均勻、緊密,避免發(fā)生不均勻沉陷。因此,填挖交界處2米范圍內(nèi)的挖方地基表面上的土應(yīng)挖成臺(tái)階,翻松,并檢查其含水量是否與填土含水量相近,同時(shí)采用適宜的壓實(shí)機(jī)具,將其壓實(shí)到規(guī)定的壓實(shí)度。

6.施工時(shí)應(yīng)避開雨季作業(yè),加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)排水。路基開挖后各道工序要緊密銜接,連續(xù)施工,時(shí)間不宜間隔太久。路堤、路塹邊坡按設(shè)計(jì)修整后,應(yīng)立即漿砌護(hù)墻、護(hù)坡,防止雨水直接侵蝕。

7.膨脹土地區(qū)路床的強(qiáng)度及壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)規(guī)定、規(guī)范。

四、結(jié)語

膨脹土是影響道路及其他構(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,從而通過改變土的力學(xué)性質(zhì)達(dá)到處理的目的。一個(gè)工程有其自身的特點(diǎn)及建設(shè)條件,在該口岸道路設(shè)計(jì)中,處理膨脹土的措施正在施工中應(yīng)用,許多措施已顯示出良好效果。

作者簡(jiǎn)介:陸建平(1975- ),男(壯族),廣西南寧人,廣西壯族自治區(qū)桂西公路管理局助理工程師,研究方向:公路橋梁施工技術(shù)。