淺析公路建設(shè)中膨脹土的處理方法
2012-12-31 00:00:00趙林曄姜云花
【摘 要】在隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和公路建設(shè)的不斷擴(kuò)展過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生一些必須通過(guò)膨脹土區(qū)域的建設(shè)。膨脹土作為公路建設(shè)中一種不良的特殊土質(zhì)，是阻礙公路建設(shè)發(fā)展的重要影響因素和工程問(wèn)題，若膨脹土處理不好會(huì)極大的影響和破壞路基和公路的使用效果。本文主要分析公路建設(shè)中的膨脹土的處理方法。
【關(guān)鍵詞】公路建設(shè)；膨脹土；處理方法
我國(guó)地大物博，有著不同地質(zhì)和不同氣候，所以在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，尤其是在進(jìn)行公路建設(shè)時(shí)，因?yàn)榻ㄔO(shè)工程量大，覆蓋面廣，在處理公路的地基時(shí)會(huì)出現(xiàn)膨脹土或黃土等影響公路建設(shè)速度。
1.膨脹土在公路建設(shè)中的影響簡(jiǎn)述
膨脹土指具備了較高的吸水性，在吸水后明顯膨脹但水分失去后又明顯收縮的高液限粘土。膨脹土主要礦物成分是蒙脫石，它是高塑性粘土，本身的承載力較大，但因具備吸水后膨脹、失水后收縮、反復(fù)脹縮導(dǎo)致變形、浸水后承載力明顯減少等特殊性質(zhì)，導(dǎo)致其性質(zhì)特別不穩(wěn)定。
膨脹土通常會(huì)使建筑物發(fā)生不均勻的豎直方向或者是水平方向的膨脹、收縮或變形，導(dǎo)致建筑物位置移動(dòng)、發(fā)生開(kāi)裂和傾斜等不良影響，而且這些現(xiàn)象出現(xiàn)頻率高。膨脹土多位于我國(guó)的河北、河南、廣東、山東、山西、云南、湖北、安徽、江蘇等地。膨脹土作為特殊的土質(zhì)，在進(jìn)行公路建設(shè)時(shí)，常用換土、改善土性、預(yù)先浸水及控制含水量等對(duì)策應(yīng)對(duì)。
2.膨脹土的鑒別指標(biāo)和方法
要鑒別一種土是不是膨脹土，通常要按照土質(zhì)自身的固定屬性鑒別區(qū)分，固定屬性是控制膨脹土特性的主要因素。
2.1鑒別指標(biāo)
鑒別膨脹土的指標(biāo)主要界限含水量、自由脹縮率、標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率及礦物成分等多個(gè)指標(biāo)。界限含水量用以說(shuō)明土粒和水之間的彼此相互作用的靈敏度，反映土的親水性；自由脹縮率用以說(shuō)明土里面的細(xì)粒含量或是土本身的分散程度；標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水率則主要說(shuō)明土質(zhì)樣品中的細(xì)粒含量和粘土礦物的相應(yīng)種類(lèi)及在土質(zhì)表面積與陽(yáng)離子形成的交換量；礦物成分則說(shuō)明當(dāng)膨脹土里面含有的蒙脫石達(dá)至5%的時(shí)候，則土的脹縮性及抗剪強(qiáng)度會(huì)受到顯著影響，如果含有蒙脫石高于20～30%時(shí)，則蒙脫石完全控制土的脹縮性用抗剪強(qiáng)度。另外還有一些如膨脹力、線縮率、漲縮率及粒度成分等也可以作為鑒別指標(biāo)。
2.2鑒別方法
通常可以按照如下的膨脹土工程呈現(xiàn)出的地質(zhì)特征進(jìn)行鑒別：土色呈灰白色、灰綠色、棕色、紅色、灰色或是黃褐色等；土質(zhì)的網(wǎng)狀裂隙已經(jīng)發(fā)育成鱗片狀隙、并有蠟面，極易風(fēng)化成為粒狀、有光滑面、有擦痕，裂隙中全是灰白和灰綠色粘土；粘土細(xì)膩，滑感強(qiáng)、粘土有粉砂和鈣質(zhì)或鐵錳結(jié)核，旱季呈堅(jiān)硬狀態(tài)而雨季粘滑；出露在階地、山前及盆地、丘陵地帶；坡面發(fā)和淺層溜坍、滑坡，形成凹形坡至新開(kāi)挖壁易坍塌；位于淺層基礎(chǔ)的建筑物發(fā)生裂縫且裂縫隨氣候呈現(xiàn)收縮變化。
3.膨脹土在公路建設(shè)中的處理方法
公路建設(shè)中的膨脹土處理方法如下：
3.1換土
換土作為公路建設(shè)中的膨脹土處理的基本方法，最簡(jiǎn)單且最有效。換土就是將膨脹土挖掉后換成以非膨脹土和沙礫土進(jìn)行填充，換土的深度通常按照膨脹土的膨脹程度和公路工程所在地的氣候特點(diǎn)綜合確定。外界氣候影響不處于相當(dāng)深度下膨脹土的含水量，這深度被稱(chēng)作臨界深度，含水量則是臨界含水量。因?yàn)楦鞯貧夂虻牟顒e，所以對(duì)應(yīng)的膨脹土臨界深度及臨界含水量也不一樣。換土深度必須充分考慮地面降水影響的土體含水量的變化幅度，約在在1～2米，意思是強(qiáng)膨脹土通常是2米，中、弱膨脹土是1～1.5米。
3.2控制濕度
濕度控制法分為預(yù)濕及保持含水量穩(wěn)定兩個(gè)方面，人為控制因?yàn)榕蛎浲翆?duì)應(yīng)的含水量變化而導(dǎo)致的膨脹、收縮及變形，采取對(duì)策盡可能降低公路工程的土質(zhì)含水量受氣候的影響程度，如使用土工布或者是粘土把膨脹土路基開(kāi)展包封，預(yù)防因膨脹土接觸外界而發(fā)生內(nèi)部濕度遷移。
3.3改性處理
膨脹土的改性處理就是利用化學(xué)手段，如使用石灰、水泥及其他材料經(jīng)由和膨脹土發(fā)生物理反應(yīng)或是化學(xué)作用改善膨脹土的性質(zhì)，以減少膨脹土的膨脹度、提升強(qiáng)度及水穩(wěn)性。石灰固化是通過(guò)內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)相互作用產(chǎn)生新的礦物；水泥固化作是經(jīng)由鈣酸鹽和水化物的膠結(jié)作用，逐漸脫水而提高了膨脹土的抗剪強(qiáng)度；NCS固化材料則消除土的脹縮性、增強(qiáng)吸水性，提升壓實(shí)性和強(qiáng)度。
3.4綜合處理
在公路工程設(shè)計(jì)中，通過(guò)改善膨脹土的物理和力學(xué)對(duì)應(yīng)的性質(zhì)，按照公路工程建設(shè)所在地的地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告和相關(guān)膨脹土的處理經(jīng)驗(yàn)，綜合設(shè)計(jì)并使用如下手段：
一是把低于1米的公路路堤填高，一定要用非膨脹土換填并壓實(shí)。
二是使用膨脹土當(dāng)填料時(shí)一定要選用石灰處理，以增加穩(wěn)定性，降低土質(zhì)的脹縮總率。
三是公路工程的路堤兩側(cè)邊坡和路堤頂面必須選取非膨脹土來(lái)封層，一定要鋪一層土工布，產(chǎn)生包心填方。
四是避免路塹邊坡一次性挖到設(shè)計(jì)線。
五是填挖路堤與路塹分界處時(shí)，應(yīng)該挖成臺(tái)階狀并翻松，檢查土質(zhì)和填土的含水量是否相近并選取壓實(shí)機(jī)具，壓實(shí)。
六是避開(kāi)雨季作業(yè)，提高公路建設(shè)施工現(xiàn)場(chǎng)的排水能力。通常公路工程的路基在開(kāi)始挖開(kāi)后，就正式進(jìn)入到了施工階段，不同的工序互相之間要緊密連接，要保持連續(xù)性施工，各工序間不要間隔時(shí)間過(guò)久，以免影響工程進(jìn)度和質(zhì)量。
七是路工程的路堤和路塹邊坡一定要根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定仔細(xì)修整，修整完成后必須馬上利用漿砌成護(hù)墻和護(hù)坡，以避免雨水將其浸泡而受到侵蝕。
八是膨脹土地區(qū)的公路工程的路床強(qiáng)度和相應(yīng)的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定進(jìn)行，要予以規(guī)范。
4.結(jié)語(yǔ)
膨脹土作為影響公路和其他構(gòu)造物的建設(shè)質(zhì)量的特殊土質(zhì)，在實(shí)際的工程施工中無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生巨大的破壞力。解決膨脹土產(chǎn)生的危害問(wèn)題，必須著手從影響膨脹土的物理性質(zhì)、力學(xué)性質(zhì)等相應(yīng)因素上充分考慮，經(jīng)由改善膨脹土的力學(xué)和物理性質(zhì)以達(dá)到使其符合施工要求的目的。
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