膨胀土施工技术

膨胀土施工技术（精选12篇）

膨胀土施工技术 第1篇

关键词：膨胀土,侵限处理,施工技术

1 工程概况

1.1 工程概况

新张家沟隧道起迄里程Dxh K312+724~Dxh K312+960, 全长236m, 最大埋深16m。全隧均为Ⅴ级围岩, 隧道地处汉江河谷区, 线路走行于汉江右岸二级阶地, 山势较缓, 自然坡度多在6°~40°, 相对高差20~40m。地表公路、房屋较多, 交通较方便。隧道内为12.5‰的单面下坡, 隧道进口至Dxh K312+822.40位于R-800m曲线及缓和曲线上, 其余部分位于直线段。

1.2 工程地质

膨胀土 (Q3al9) :褐黄色, 广泛分布于洞身段地表, 地表大部分为房屋建筑及耕地, 厚度10~22m, 土质尚均, 含礓石, 硬塑, 局部软塑, II级普通土, σ=250k Pa。

粉质黏土 (Q3al1) :浅黄色, 透镜状分布于Dxh K312+964端洞口附近, 厚约1.2m, 成分以黏粒为主, 结构较紧密, 硬塑, II级普通土,

细砂 (Q3al4) :浅棕黄色, 透镜状分布于Dxh K312+964处洞口, 厚约0.7m, 成分以石英、长石为主, 砂质不均, 含黏性土及少量砾石, 中密, 潮湿, Ⅰ级松土, σ=200k Pa。

含粉质黏土粗圆砾土 (Q3al6) :浅黄色为主, 广泛分布于洞身地段, 厚度大于9m, 砾石成分以石英岩、片岩为主, 粒径组成:φ20~40mm约占10%, φ40~60mm约占40%, 直径大于60mm约占5%, 含零星漂石, 余为砂类土、粉质黏土及风化岩屑充填, 粉质黏土约占25~30%, 磨圆度中等, 呈圆棱状, 中密, 潮湿, Ⅲ级硬土, σ=350k Pa。

1.3 水文地质

本隧道所在范围内地质构造不发育。地下水主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水, 砂层及圆砾土层中含有丰富的地下水, 但埋深较大, 一般在隧道路基面以下5~10m, 主要受大气降雨和汉江补给, 取附近地表水分析结果为HCO3--Ca2+型, 对混凝土无侵蚀性。

2 侵限情况描述

新张家沟隧道2011年5月6日14时30分Dxh K312+937掌子面开挖出现滑塌, 掌子面已被坍塌土体已完全覆盖, 同时下台阶变形引起Dxh K312+943、Dxh K312+948初期支护出现环向裂缝, Dxh K312+948处裂缝宽度约为20-30mm, Dxh K312+943处裂缝宽度约为10-15mm。截止2011年5月7日11时30分, 围岩观测点Dxh K312+942拱顶累计下沉302mm, Dxh K312+947拱顶累计下沉195mm, 地表累计下沉为404mm。

3 侵限原因分析

本隧道为中~强膨胀性土质浅埋隧道, 隧道洞身均位于膨胀土内, 膨胀土具有遇水膨胀、失水干缩的性质, 因此隧道开挖后极易发生初期支护变形、开裂、膨胀突出、坍塌冒顶等现象。

由于现场施工坍塌及变形的诱因是掌子面开挖, 掌子面坍塌原因, 其一是拱部出现的裂隙渗水, 膨胀土具有遇水膨胀;其二是核心土预留高度较低。上台阶Dxh K312+943处开裂, 其原因是上台阶开挖中对预留的核心进行开挖, 没有及时进行临时仰拱施做。

4 侵限处理

4.1 为确保初期支护安全, Dxh K312+950-937段下台阶反压回填至拱脚以上0.5m。

4.2 为防止钢拱架继续变形, 在上台阶立即施作临时仰拱钢架, 在Dxh K312+948、+947.

4、+942.6、+942.0处每榀增设φ42锁脚锚管12根, 每榀6组12根, 长度L=3.5m, 采用M20水泥浆锚固。

4.3 侵限地段进行初期支护拆除处理, 在原有钢架之间凿槽施

做H150钢拱架, 钢架在钢拱架拱脚、最大跨处 (钢拱架连接处) 、内轨顶面标高处每榀初期支护钢拱架分别增设φ42锁脚锚管2根, 每榀6组12根, L=4.5m, 注水泥浆锚固。

4.4 原设计的系统锚杆变更为φ42小导管注浆加强支护, 长度及间距按照原设计的系统锚杆参数施作。

中台阶左右各增设4根φ42锁脚小导管, 每榀增设16根, 长度为3.5m。

5 处理效果

反压回填后其一解决了Dxh K312+950-937段钢拱架边墙的临空, 其二防止掌子面破裂面过高继续坍塌, 其三是为换拱处理提供了工作平台。

施做临时仰拱尽早地封闭围岩主要是稳定围岩变形, 同时抵抗初期支撑的不均匀受力, 消除了两侧应力集中与增加承载力。

在凿除已变形段中间开槽有效的降低了膨胀土暴露面积和时间, 进一步降低了施工安全风险。

在以上措施的正确指导下, 隧道施工于2011年3月8日至12日安全高效的换拱完成, 围岩经过量测变形控制在允许范围内。

6 结论

6.1 膨胀土围岩的“遇水膨胀, 失水收缩”特性, 特别是在富水洞

段, 隧道容易发生塌方, 因此膨胀土隧道超前地质预报尤为重要, 便于提前预测工作面前方围岩工程地质和水文地质情况。

6.2 膨胀土围岩隧道在开挖过程中或过程后, 周边土体容易向

洞内膨胀突出, 导致初期支护变形开裂及局部失稳, 所以必须加大初期支护刚度以抵抗膨胀土开挖初期所产生的膨胀力, 控制初期支护变形, 将隧道围岩监控量测纳入工序管理。

6.3 膨胀土隧道围岩应力释放是导致隧道塌方的主要原因, 采取合适的开挖方式最为重要。

新张家沟隧道膨胀土围岩洞身开挖方式考虑到围岩压力在开挖时的应力重分布效应, 选择了三台阶 (上台阶预留核心土法) 开挖, 避免了围岩的长时间暴露。实践证明此种开挖方式能够较好的控制膨胀土开挖面的应力释放。当后续工序滞后, 或因安全距离超标等原因造成暂停施工时, 应及时封闭掌子面。

6.4 立钢拱架之前, 要严格控制隧道中线, 当拱架与初喷之间存

在空隙时, 必须采用同级别的喷射混凝土回填密实, 必要时应在初支拱顶预留注浆孔, 进步一回填密实钢架背后的空隙。

6.5 排水的处理, 严格控制施工用水管理, 防止积水浸泡隧道拱脚、边墙和基底。

洞外地下水应集中引排, 不能造成漫流或散流, 流水槽不能设在边墙附近, 槽下应铺设防水材料, 防止下渗软化土体。

6.6 膨胀土围岩隧道在开挖完成之后, 围岩变形一般在2~3周内发生, 隧道的仰拱应及早进行封闭, 二衬紧跟。

膨胀土施工技术 第2篇

95区石灰土处理膨胀土路基施工质量控制

结合邕浦二级公路的路基施工,本文较系统地论述了石灰混合料作为路基填筑材料,在处理膨胀土路基时的`质量控制技术,在文中说明施工过程中关键工序的工艺要点,对膨胀土的上路床及上路堤的施工具有一定的指导意义.

作 者：刘善化 作者单位：南宁市邕宁公路局,广西,南宁,530219刊 名：科技信息英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：2009“”(13)分类号：U4关键词：石灰土 处理 膨胀土 路基 质量控制

膨胀土填芯路基施工技术探究 第3篇

【摘 要】目前，在我国大多地区都有膨胀土的存在，膨胀土具有胀缩性、超固结性和多裂隙性，如果在施工过程中质量把关不严，会影响路基的稳定性因此，在公路建设的具体工程实施中，膨胀土改良技术和膨胀土改良路基施工技术显得尤为重要。本文主要是采用包边法和护层法对膨胀土的改良工艺和工艺参数研究，并提高了厂拌法、集中路拌法的效率和质量，对膨胀土路基填筑施工工艺进行了研究，指导改良膨胀土路基的施工。

【关键词】膨胀土；改良膨胀土；路基；施工技术

0.引言

膨胀土一般是指粘粒成分主要由亲水性矿物组成，并且具有明显的吸水膨胀和失水收缩的胀缩特性的特殊性粘土。我国的膨胀土分部广、类型多、性质复杂。这给我国的各类工程，特别是公路工程带来严重的危害[1]。膨胀土对公路路基造成影响的原因主要有以下几个方面：一是膨胀土自身的亲水性和干缩湿涨特性，导致其反复变形，强度下降；二是外部的自然条件，主要是水和气候的影响，使其变形风化碎裂。三是机动车作用下膨胀土软化后造成的变形不均匀下沉。四是施工设计、施工工艺控制不严。这些问题对公路工程造成了很大危害[2]。

因此，对膨胀土地区高等级公路施工工艺和处理方法进行研究，对治理膨胀土病害，提高高等级公路路基的工程质量，十分重要的研究价值和实践意义。

1.改良膨胀土

1.1判别膨胀土

膨胀土根据其膨胀率大致可分为弱、中、强三级，可以依据实验测定，具体指标和分类如下：弱膨胀土，液限40%～50%、塑性指数15～28，标准吸湿含水率2.5%～4.8；中膨胀土，液限50%～70%、塑性指数28～40，标准吸湿含水率4.8%～6.8%；强膨胀土，液限大于70%、塑性指数大于40，标准吸湿含水率6.8%。

1.2改良膨胀土的方法

1.2.1石灰改良膨胀土

用石灰改良膨胀土，是从根本上改变膨胀土的膨胀性、高塑性、高液限、和亲水性的特性，使之达到一般粘性土的指标之后再用于路基填筑[3]。

使用石灰改良膨胀土的应注意以下几点：一是石灰等无机结合料的用用量：标准，要经过实验计算；二是注意施工控制和质量检测，按照相应的评价体系实时改进施工方法和工艺。应用此技术有以下特点：一降低了膨胀土的膨胀特性；二提高了膨胀土的强度，使之有高刚性和高稳定性；三提高膨胀土的砂化性，有利于施工粉碎，提高了粉碎质量。同时使用这种方法也会有一定的缺点比如直接的施工成本相对较高，掺灰很难搅拌均匀，相关的施工控制标准、指标和方法、质量检测与评价体系不够成熟。

1.2.2包边法改良膨胀土

包边法就是路基两侧的包边、以及膨胀土土芯的上、下封层处理。实际就是把没处理的膨胀土芯引外部环境进行隔离。减少了环境湿度变化、地下水位、大气降水对膨胀土芯的影响，从而保证路基的稳定性[4]。一般使用土工合成材料加筋边坡或者固化剂改良土加固边坡，这样降低了膨胀土含水量变化后的张缩变形，从而提高了路基的稳定性。使用该技术应注意以下几点：一对膨胀土包边结构的稳定性、可靠性的评价；二据包边土周围环境湿度变化影响厚度等，确定包边粘土的厚度，以及上、下封层材料和尺寸；三膨胀土直接填筑包边的施工工艺的配合组织。应用包边法改良膨胀土有以下特点：一降低直接工程费用，因为膨胀土土芯直接利用膨胀土填筑，环保生态效益好；二免了掺灰搅拌均匀的施工难点；三膨胀土包边结构性良好。使用包边法也有一些缺点：如果填筑的土过湿，或者塑性较高，会造成晾晒周期长、土块粉碎困难等问题，同是在施工过程中，大气降水等对施工及施工周期的负面影响显著。

1.2.3互层法处理膨胀土

互层法就是利用膨胀土与砂性土互层，这样可以有效减少膨胀土胀缩特性对路基整体结构层的影响，同时砂层的排水作用可以提高膨胀土填筑时的控制含水量，加快路基中水的排出。膨胀土混砂后的胀缩特性，将显著降低，排水渗透性能将明显提高。

1.3改良膨胀土的基本原理

石灰改良膨胀土主要通过料掺入改变膨胀土的性质；包边法改良膨胀土，主要是采用膨胀土填筑体与潮湿交替环境的有效隔离：互层法则是改性与包边的技术组合，具有多重功能。

用石灰改良膨胀土要考虑膨胀土生成条件和组成成分的不同，事先对土源性质调查，即应考虑对石灰改良膨胀土的改性效果与路用性能的试验分析。以确定石灰改良膨胀是否可行，以及所用石灰剂量。

对于过湿性、高液限膨胀土的改良，应综合考虑路基强度和稳定性。

包边技术，应首先与石灰改良技术在成本、施工难度等方面进行对比分析，在确有明显优势的条件下，还应该分考虑封包膨胀土与环境的影响，如膨胀土塑性很强施工粉碎困难等问题。还应对所选用的膨胀土基本性质进行事先分析。

上、下封层的处理技术，注意材料的选择、尺寸的确定、一级结构类型。当前下封层一般采用透水性材料，砂砾垫层厚度应不小于50cm。上垫层一般采用工程特性良好连土填筑为主，或采用石灰改良土填筑，或土工合成材料，上封层厚度一般150cm。结构形式，采用50cm砂砾层，上面覆100cm石灰改良稳定土，这起到隔离反射裂缝、上封层、以及强度过渡等多重作用。

2.膨胀土填芯路基施工方法

2.1改良膨胀土施工拌和法

改良土的施工方法一般采用以下三种：一就地拌合法。使用这种方法要求是要改良的膨胀土铺在下承层上，在其之上摊铺掺入料，然后用路拌机进行拌合，最后进行整平和压实；二移动式拌合机沿路拌合法，这种方法适用于大的工程；三中心站式拌合法或称集中拌和法，即集中在某一场地，用固定式拌合机拌合石灰土混合料，用自卸卡车将拌成的混合料运送到铺筑工地，然后进行摊铺和压实。

2.2改良膨胀土施工工艺及流程

改性土施工工藝流程为：填筑材料及地基试验、检验现场生产性试验、基底处理、土场取土、布土、初平、路拌、精平、碾压、检测。

2.3改良膨胀土施工质量控制

填筑路基用的弱膨胀土含水率须接近其最佳含水率，偏差在1%～2%内，膨胀土料最大粒径不能大于5cm。改良土水泥掺量由试验确定，并保证水泥与土料混合均匀。改性后的改性土强度必须满足规范规定的路基填料最小强度要求[3]。

2.4效益分析

改良包边膨胀土路基填筑施工技术，可以有效利用原土场里的填筑土料，减少从别处借土方及土场征用面积，能节省投资、保证工程进度； 改性掺料的石灰水泥来源丰富，成本低廉，经济效益明显。

3.结论

本文以膨胀土为研究对象，对膨胀土膨胀机理、膨胀土改良现状研究的基础上通过膨胀土及包边土改良试验，得出了以下结论：一包边法将未加处理的膨胀性土芯与外部环境一定程度隔离和平衡，降低环境湿度变化、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。二改良包边膨胀土路基填筑施工技术在高速公路上的具体应用得到实践，根据当地土壤的特征以及实验，确定路床的上封层为150cm，采用水泥剂量4%“水泥改性膨胀土”填筑，下封层为50cm，采用水泥剂量3%“水泥改性膨胀土”填筑，包边区域采用水泥剂量5%。三有效利用原土场里的填筑土料，减少从别处借土方及土场征用面积，能节省投资、保证工程进度； 改性掺料的石灰水泥来源丰富，成本低廉，经济效益明显。 [科]

【参考文献】

[1]段星吴.浅谈膨胀土填心路基施工技术，2011.

[2]胡拔香.随岳高速公路膨胀土路基施工技术研究，2011.

[3]张树军.改良膨胀土填筑路基的施工工艺及质量控制技术研究，2006.

浅谈膨胀土路基施工技术 第4篇

1 膨胀土的性质分析及判别

膨胀土主要成分由亲水性矿物质组成，有较强的胀缩性，多含有钙质和锰质结构，一般呈棕、黄、褐色及灰白色。膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类：一类以蒙脱石土为主，另一类以伊利石土和高岭土为主。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊利石和高岭土则发生有限的膨胀，引起膨胀土发生变化的条件。

1.1 膨胀土的物理性质及力学性质分析

1.1.1 含水量

膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小和变化有关。在工程施工中，当含水量保持不变时，建造在该粘土之上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏，而当粘土的含水量发生变化，仅1%～2%的量值的轻微变化，也足以引起有害的膨胀。

1.1.2 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。一般来讲，很干的粘土表示有危险。

1.1.3 力学性质

在工程地质中，膨胀土是一种常见的土质。通常对这类土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀压力的研究后得出的。

1）膨胀潜势

膨胀潜势是指在室内按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的一个出发点。

2）膨胀力

膨胀力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。对某种给定的粘土来说，其膨胀压力是常数，它仅随干容重而变化。因此，膨胀力可以方便用作衡量粘土膨胀特性的一种尺度。对于未扰动的粘土来讲，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重时土的膨胀压力可以直接用来论述膨胀特性。

1.2 膨胀土的判别

在膨胀土地区进行工程建设，首先必须准确判断膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点，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。而膨胀土的判别，目前国内外尚不统一。但比较广泛采用的是现场定性与室内简易定量指标相结合的方法，即同时具备：液限ωL≥50%(76g锥测定位40%)和自由膨胀率Fs≥40%的黏土，膨胀总率>0.7%。用粘粒含量小于2μm的百分比及自由膨胀率和膨胀总率三个指标将膨胀土分为强、中、弱三个级别。分类如下：

2 膨胀土路基施工技术要求

2.1 路基填料要求

膨胀土具有很高的粘聚性，当含水量较大时，施工机械的搅动会使土粘结成塑性很高的巨大团块，很难晾干。而水分的逐渐散失时，土块的可塑性会降低，由于粘聚性的继续作用，土块的力学强度逐步增大，从而使土块坚硬，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。尤其在强雨水和干燥等极端的季节下，膨胀土路基局部会坍塌、隆起或裂缝的现象。这就要求在路基施工过程中需要进行特殊的填料操作。

在多层膨胀土分布的地区，应选择膨胀性最弱的土层用做填料。在有砾石层出露或膨胀土中有结核层分布的地区，应尽可能选用砾石料或结核料填筑路基。地表经过风化、流水淋滤和搬运，或已被耕种的表层土，一般膨胀性较弱，可用做路堤填料，只用于路基下层，而不用于路床。

2.2 膨胀土路堑施工和防护处理要求

在高速公路等路基工程建设中，应该结合膨胀土斜坡破坏类型、路堑边坡形式及水文地质条件，考虑膨胀土变动强度和强度衰减的特性，对深路堑边坡应进行稳定性验算，从而得出满意的处理方案。路堑施工应该尽量选在旱季进行，并遵循先排水、后主体、集中力量、连续快速开挖。在路堑正式开挖前，应先开挖截水沟、天沟或吊沟，以截流路堑坡顶的表面径流，使坡顶汇积的雨水排离两边，并与涵管连通。同时，对所有排水沟渠均应进行铺砌。及时防护，自上而下，分层逐级施工的原则。在施工开挖上，尽量不要挖到设计线，沿山坡预留30～50cm一层，待路堑挖完时，再剥去边坡预留部分，并立即浆砌护坡封闭。同时边坡宜采用台阶形，减弱地面水对坡面的冲蚀。在边坡坡度的选择上，按设计坡比或以1∶1.5的坡比修整即可。

3 结语

膨胀土作为影响道路建设及其它构造物建设的一种特殊土质，如果处理不好将会产生严重的危害。因此在实际工程施工中，应从膨胀土的物理性质和力学性质方面分析入手，并进行经济和技术比较，制定出科学合理的施工技术方案。同时在施工过程中严格控制，严格管理，尽可能降低或避免其对公路建设造成的危害。

参考文献

[1]刘特洪.工程建设中的膨胀土问题[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.

[2]陈兆君.膨胀土路基施工技术与检测技术[J].四川建材, 2007.

膨胀土施工技术 第5篇

摘要：结合新响沙湾隧道工程实例，通过对隧道膨胀土洞段塌方的研究，分析隧道塌方原因，详细阐述了塌方处理方案、施工注意要点，对同类围岩隧道施工具有一定的借鉴意义。

关键词：膨胀土塌方原因分析处理技术

1工程概况

1.1工程概况新响沙湾隧道全长3430m，除进口1057m，出口129m位于直线上，其余均位于半径为4500m的曲线上，纵坡11.5‰。隧址区地震烈度Ⅷ地震动峰值加速度0.20g。

1.2工程地质和水文地质

1.2.1工程地质新响沙湾隧道为鄂尔多斯台地剥蚀丘陵区，沟谷纵横，切割强烈，地形起伏较大。围岩为白垩系下统（K1），紫红色、姜黄色、灰绿色含砾泥质砂岩，砂石含量5～20%左右，泥质胶结，砂状结构，薄层～中厚层构造。局部夹薄层状紫红色泥岩。强风化层约10～30米。地层产状近水平。

1.2.2水文地质特征地下水主要为赋存在河床冲洪积砂层中的空隙潜水，水量较丰富，膨胀土地带地下水丰富，基岩裂隙水不发育。

2塌方过程描述

9月27日早7时，新响沙湾隧道GDK48+885～GDK48+950段边墙出现多条裂缝，裂缝内有水渗出，部分拱脚出现向外挤出的.现象。209月28日～年10月9日期间，GDK48+885～GDK48+950段不时出现钢筋断裂的声音，多处出现环向裂纹，多处喷射混凝土面崩裂。边墙从拱脚以上1.7米处钢架整体被压断，拱顶边墙变形严重。掌子面已经全断面塌方封堵；缝宽1cm以上的裂纹有十多条，最大裂缝宽度达到60cm；拱墙部位格栅钢架大部分挤出变形，最大变形达80cm；裂缝处渗漏水现象严重。2008年10月10日下午15时10分GDK48+885～GDK48+950段出现整体坍塌，塌方过程无人员伤亡。

3塌方原因分析

塌体段为白垩系下统灰绿色泥质砂岩，泥质胶结，砂状结构，薄层～中厚层构造，水平层理极其发育，经铁四院检测后发现该种砂岩为膨胀性质，且属于中度膨胀。由于膨胀土围岩具有“吸水而膨胀，失水而收缩”的特性。塌体段为富水段，围岩遇水极易软化崩解，围岩中度膨胀性加速、加大围岩应力释放，造成围岩松动圈范围大，在初期支护支撑力不够的状态下，由于围岩压力和膨胀压力的综合作用，使围岩产生局部破坏，然后逐渐牵引周围土体连续破坏。

4塌方处理方案

处理塌体的总体方案：首先对塌体进行大管棚施工，然后在已施工完毕大管棚上方进行混凝土造壳，在混凝土壳体的掩护下，实施四台阶开挖，并且加强支护，具体措施如下：

4.1对GDK48+893.5～GDK48+898.5段塌方部位用塌方碴料从两侧向中间进行回填，回填至拱顶设计标高后对剩余空洞采用轻质材料进行填塞，以形成内模。

4.2回填工作完毕之后在靠近塌方段处并排架设三榀I22工字钢作为管棚支承钢架，工字钢钢架之间焊接牢靠。

4.3拱部90°范围内架设108管棚，管棚间距为30M，外插角为15°，长度为6米（伸入塌方部位5米，外露1米），管棚与钢架焊接牢靠。 4.4管棚施做完毕之后，对塌方部位进行混凝土浇筑，混凝土标号为C35，厚度为1m，在开挖轮廓线以外形成壳体。

4.5回填混凝土浇筑完毕且终凝之后，对塌方体按照四台阶法进行开挖，第一台阶开挖高度为2m，第二台阶开挖高度为2.5m，第三台阶开挖高度为2.5m，第四台阶开挖高度为2.71m，具体见《塌方体开挖示意图》

4.6塌方体开挖完毕结束后立即进行初期支护，钢架设置为I22工字钢钢架，间距40M/榀，上台阶钢架脚部采用40槽钢垫底，钢架各单元连接处采用6m长42钢管锁脚，每处不少于4根，拱脚与槽钢间的空隙采用混凝土楔块顶紧，确保钢架脚部整体稳定，各钢架间采用100*100角钢进行纵向连接，环向间距40cm，钢架脚部均采用22槽钢焊接牢靠，确保钢架脚部整体稳定。边墙部位喷射C25混凝土并确保钢架后空洞喷填密实，喷射混凝土与φ42锁脚钢管及纵向槽钢形成系统稳定的脚部加固系统。第一台阶施工完成后，再依次施工第二、第三、第四台阶，左右侧马口交错开挖，循环长度不大于80cm。

4.7GDK48+898.5～GDK48+950段塌方体处理施作三次大管棚，管棚每环42根，外插角为12°～15°，长度为15米，管棚与钢架焊接牢靠；每环大管棚施工结束后，采用四台阶法对塌方体进行开挖，台阶尺寸与工序5相同；塌方体开挖结束后立即进行初期支护，支护参数与工序6相同；

4.8钢架落底单侧、单榀施作，并与仰拱钢架封闭成环，仰拱与塌方体开挖掌子面距离不大于15m，二次衬砌与塌方体开挖掌子面距离不大于30m；

4.9初期支护后每隔10m布置一检测断面，变形量测在每次开挖结束后进行，测点布置见《观测点示意图》

5结论

新响沙湾隧道GDK48+885～GDK48+950塌方段围岩属于中度膨胀，地质条件复杂，且处于富水段，因此，此次塌方较大。经过我单位人员严密组织以及采取合理的处理方案新响沙湾隧道膨胀土塌方段安全顺利处理完毕。通过新响沙湾隧道膨胀土段的施工和塌方段处理，有以下几点体会：

5.1膨胀土围岩的“吸水膨胀，失水收缩”特性，特别是在富水洞段，隧道容易发生塌方，因此膨胀土隧道超前地质预报工作必须进行，以便提前预测工作面前方围岩工程地质和水文地质情况。

5.2膨胀土围岩隧道在开挖过程中或过程后，周边土体容易向洞内膨胀突出，所以膨胀土隧道围岩监控量测尤为重要。

5.3膨胀土隧道围岩应力释放是导致隧道塌方的主要原因，采取合适的开挖方式最为重要。塌方处理完毕后，新响沙湾隧道膨胀土围岩洞身开挖方式为三台阶（上台阶预留核心土法）开挖，实践证明此种开挖方式能够较好的控制膨胀土开挖面的应力释放。

渠道中等膨胀土换填施工工艺 第6篇

关键词：膨胀土开挖 施工排水 换填

0 引言

河北省南水北调建管局第四工程建设部管辖范围内，膨胀土沿渠道轴线剖面渠底线以上累计分布8.798km，中等膨胀土累计3.78km，弱膨胀土5.018km。其中，渠道桩号118+769～121+985为中等膨胀土，且地下水水位较高，是我部膨胀土施工的难点。本文以该段渠道为例论述膨胀土施工工艺。膨胀具有吸水膨胀、失水收缩的特性。根据各方治理膨胀土经验，采取“以防为主，支挡为辅”的处理措施。在防水的同时，结合坡面排水设施，及时疏排坡面积水，防止地表径流入边坡土体。过水断面的膨胀土采取换土封闭和压重双重措施，确保过水断面边坡稳定。桩号118+769～121+985渠道过水断面左右边坡及渠底填反滤料，铺设软式透水管等排水设施；过水断面粘土换填厚度为垂直坡面2.5米，渠道衬砌过水断面坡比为1:3.5。

1 工程概况

渠道桩号118+769～121+985，为冰水积垄岗地貌，地形起伏较大，地面高程82.1～94.5m，渠底高程77.95～77.816m，渠道挖深5～16.6m。地层岩性：为下更新统Q1冰水积及湖积而成的粘砂砾多层结构，表层为薄层砾质粘土覆盖，厚度1.0～3.0m；下部为厚层具胀缩性壤土、粘土夹粉砂、中砂，壤土、粘土厚度3.0～15.0m，自由膨胀率36％～99％，以中等膨胀潜势为主。粉砂、中砂厚度1.5～8.0m。渠坡主要由具中等膨胀潜势的Q1壤土粘土夹粉砂及中砂构成，渠坡长期稳定性差。渠底及坡脚多处为粉砂。地下水分布极不均匀，水位高于渠底约1.5m～12m。

2 施工控制

2.1 总体安排。膨胀土换填施工安排在非雨季施工。施工前，在基坑顶部周围修建截流沟和挡水坎，防止外部地面径流进入工作面。为防止冻结，负温情况下不进行膨胀土换填施工。为避免开挖成型的的坡面长期暴露，防止边坡失稳。换填施工一经开始，不得无故停止；因故停歇时间较长时，对工作面采用塑料布等进行覆盖。

2.2 工序控制。膨胀土换填施工程序:施工排水→膨胀土开挖→渠基排水施工→分段、分层回填→削坡清基。以下详述各工序质量控制方法。

2.2.1 施工排水。渠道118+769～121+985段在施工期间出现了不同程度的夹层水，夹层水高度不一，有些部位已形成明流。在土方开挖过程中，在渠道中心位置先行开挖排水明沟，明沟深度超出开挖深度1m左右。视夹层水的流量设置集水井，井内放置污水泵排水。在开挖至渠底高程时，在渠道中心位置开挖永久排水沟，沟内填河卵石滤水。

2.2.2 膨胀土开挖。膨胀土开挖的方式和普通土开挖方式相同。采用1.0m3的反铲挖掘机开挖，15T自卸汽车运输，160kw推土机弃渣场推平。

2.2.3 渠基排水施工。渠坡排水要开挖盲沟，盲沟沿渠坡对称布设，单坡纵向布设三条，横向间隔8米全线布设。排水盲沟采用小型挖掘机开槽，开槽完成后，人工配合机械进行砂砾石反滤料的填筑。填筑分两次，第一层填至集水管底部高程，用夯机按要求夯实，然后安装软式透水管，第二层填至设计顶高程。在渠底换填土以下和换填土以上分别铺设30cm和15cm砂砾料。渠底换填0.3m厚的砂砾料，在砂砾料层中埋设横向集水管。待渠底开挖至设计高程后，开始填筑砂砾料层。用自卸汽车运输，挖掘机摊铺，推土机找平后，按要求压实。压实后人工开挖埋设软式透水管的沟槽，埋设集水管。待安装完成后，利用开挖的砂砾料回填沟槽，夯机夯实。换填土以上铺设15cm厚砂砾料，施工方法同上。

2.2.4 粘土换填。粘土换填施工程序为：施工准备→堤基处理→土料开采→堤基填筑→坡面修整。施工方法：根据碾压试验确定的施工工艺，换填采用10t自卸汽车运土，推土机和平地机整平，20t单钢轮振动压路机（凸块）静压2遍，振压6遍，自下而上分层填筑。质量标准：无不合格土进场；回填范围内的坑、槽、井已按设计要求处理；铺土厚度允许偏差0～-50mm；铺填边线允许偏差+100～+300mm；压实度不小于0.90；成型后表面无显著凹凸，无弹簧土，无松土，无杂物；质量控制：为保证换填土与原基的良好结合，换填坡面进行开蹬处理，开蹬高度与铺土层厚度相同即40cm。经检测合格的换填土料方可进入施工现场。铺土厚度采用钢钎检测，铺填边线采用全站仪检测，碾压完成后，采用环刀法检测压实度。一层的检测项目全部合格后，方可进行下一层回填施工。本段回填全部完成后，开始下一段换填施工。两段结合处的虚土全部清除，并削成1/3斜坡。

2.2.5 削坡清基。为保证设计断面内干容重达到设计要求，铺料时预留30cm余量，在换填完成后，按设计线将坡面修整平顺。削坡的方法：测设堤顶线和堤脚线，沿设计堤顶线和堤脚线挂设准线，削坡机结合人工进行削坡。

3 结语

施工过程中控制工序质量，确保优良工程。“人、机、料、法、环”的协调统一，做到“人负其责、设备配套、加强各种材料的质量控制、施工方法先进适用、保护环境”。

参考文献：

[1]《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法》（NSBD-ZXJ-4-01）.南水北调中线干线工程建设管理局.2010.12.

[2]《南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求》（NSBD-ZXJ-2-02）.南水北调中线干线工程建设管理局.2010.12.

[3]《南水北调中线一期工程渠道工程施工质量评定验收标准（试行）》（NSBD7-2007）.南水北调工程建设委员会办公室.2007.05.

膨胀土路基处理技术研究 第7篇

一、膨胀土特性分析

1. 膨缩性和崩解性

根据土质学观点, 膨胀土本身具有亲水性, 只要和水相互作用, 都具有增大其体积的能力, 土体湿度也会随着增加。如土体失水就会导致体积收缩, 伴随土中可能出现开裂, 也可能造成公路的开裂和下沉, 同时膨缩土受季节气候影响十分明显。因此, 膨胀与收缩两种变形是交互的, 不同类型的膨胀土其湿化崩解性具有不一样的特性, 这同土的粘土矿物、结构及胶结性质及土的初始含水状态有一定关系。一般由蒙脱石组成的强膨胀土放入水中后即刻发生崩解, 且几分钟内即可完全崩解。

2. 多裂隙性和超固结性

把土体层层分割成具有一定几何形态的块体, 比如棱块状和短柱状等, 则会破坏土体本身的完整性。对于膨胀土路基边坡的破坏, 大多和土中裂隙有一定的关系, 且滑动面的形成主要受裂隙软弱结构面所影响。超固结膨胀土路基开挖后, 把产生土体超固结应力进行释放, 边坡与路基面出现卸荷膨胀, 并常在坡脚形成应力集中区和较大的塑性区, 使边坡容易破坏。

3. 风化特性和强度衰减性

胀土受气候因素影响, 易产生风化破坏作用。在路基开挖后, 土体在风化应力作用下, 很快就会产生裂隙及剥落和泥化等现象, 这就使土体结构破坏, 强度降低。胀土的抗剪强度拥有典型的变动强度特性, 峰值强度极高, 残余强度模式极低, 土体吸水易软化。具有超固结性的膨胀土在成土过程中形成结构强度, 天然土体的初期强度极高, 一般现场开挖或推土机铲土都很困难。其衰减幅度和速度, 除和土的矿物组成、结构和状态有关外, 还与风化作用、胀缩效应及施工条件等有关。

二、膨胀土的危害

1. 沉陷变形

膨胀土初期结构强度较高, 施工时不易粉碎及压实, 路堤建成后因大气物理风化作用和湿胀干缩效应, 土块出现崩解, 在路面和路堤自重及汽车荷载作用下, 路堤易出现不均匀下沉现象, 路堤越高, 沉陷量就越大, 严重的可使路面变形和破坏。

2. 滑坡

滑坡一般具有弧形外貌, 有明显的滑床, 滑床后壁具有陡直特点, 前缘平缓, 主要受裂隙控制。滑坡多呈现牵引式出现, 具叠瓦状, 成群发生。一般滑体厚度是l~3 m, 多数情况是小于6 m。滑坡与大气风化作用层深度及土的类型、土体结构有着密切联系, 而和边坡的高度无明显关系。

3. 溜塔

边坡表层、强风化层内的土体吸水过饱, 在重力和渗透压力作用下, 沿坡面向下产生流塑状溜塌。溜塌多发生在雨季, 和整个边坡坡度没有关系。

4. 纵裂和坍肩

路肩部经常是机械碾压不到的地方, 实际填土达不到需要的密实度, 后期沉降量一般较大, 加之路肩是临空的, 对大气风化作用特别敏感, 干湿交替频繁, 肩部土体收缩远大于堤身, 故在路肩上常发生顺路线方向的开裂情况, 形成数十米至上百米的张开裂缝。

路堤肩部土体如压实不够, 加之又处于两面临空部位, 易受风化作用影响从而导致强度衰减的情况。如有雨水渗入, 尤其是当有路肩纵向裂缝出现时, 在汽车动荷载作用下, 易出现路肩坍塌的状况。

三、膨胀土路基处理方法

1. 换填基床

即将膨胀土换成工程性质较好的土质, 实际换填深度应根据膨胀土胀缩性的强弱及当地气候条件来确定。换土是膨胀土路基处理方法中最为简单有效的方法。在一定深度下的膨胀土含水量基本不会受外界气候影响, 该深度称之为临界深度, 该含水量称之为膨胀土在该地区的临界含水量。因各地气候状况不同, 实际膨胀土的临界深度及临界含水量也不同, 换土深度要考虑受地面降水的影响导致土体含水量急剧变化的深度, 基本上在1~2 m, 也就是强膨胀土为2 m, 中弱膨胀土为1~1.5 m, 具体换土深度要根据调查后的临界深度来具体确定。

2. 改良土质

一般普遍采用的是石灰、粉煤灰、水泥等进行改良处治, 也可采用其中的两种或三种进行综合处治。其中最为常用的方法是掺石灰改良法。石灰的固化作用是通过离子交换, 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、硅酸等新矿物而显现出来的。采用掺石灰改性膨胀土, 石灰剂量为4%~12%, 掺石灰改性后应达到胀缩总率小于0.7, 以接近零为最佳, 根据不同路段膨胀土的具体情况, 通过试验确定具体的掺灰率。

3. 预混法和封闭法

在施工前给土体浸水, 使土体充分膨胀, 并维持高含水量, 使土体体积保持不变, 就不会因土体膨胀造成建筑路基破坏, 但该方法无法保证路基所要求的足够强度和刚度。

外包式路堤法又称为包盖法。在堤心部位填膨胀土。用非膨胀土来实现对堤身的包盖。整个包盖土层厚不小于l m, 并要把包盖土拍紧, 将膨胀土封闭, 这样的目的也是限制堤内膨胀土湿度变化。一般边坡处往往是施工中碾压的薄弱部位。如封闭土层和路堤土分层填筑压实, 并达到同样的压实度, 其处理效果会更好一些, 但在实际施工操作中却很难做到。

4. 土工合成材料加固处理

采用土工布既可提高地基承载力, 同时还可以迅速排除地表水, 防止基床出现膨胀土软化的现象。改善基床的毛细排水, 预防地下水上升对路基的侵害, 可以对路基起到一定的保护作用。可采用土工格栅分层铺设在边坡中, 能起到加筋补强、防止浅层溜坍的作用, 用土工网垫铺设于路堤边坡表面, 这样能起到防止表水冲刷的作用, 用复合土工膜铺于基床表层的垫层中, 能在基床中起到隔水防渗、防止翻浆冒泥的作用。

四、结语

膨胀土是影响公路建设的一种特殊土质, 在实际工程建设中, 其不良影响是巨大的。膨胀土地区的路基处理是一项很复杂的问题, 需要考虑多种影响因素。除此之外, 因各个地区的气候特点和膨胀土的地质成因相差较大, 造成膨胀土具有显著的区域性特征, 膨胀土用作路堤填料所表现的工程特性差异较大, 因此需根据工程的具体地域特点采取合适的方法进行适当的处理。

参考文献

[1]孙惠兰, 徐培华.高级公路膨胀土地段路基施工技术[J].筑路机械与施工机械化, 2011 (16) .

[2]罗文柯, 杨果林.膨胀土处治技术在高速公路路基中的工程应用[J].湘潭大学自然科学学报, 2006 (1) .

浅谈膨胀土路基施工 第8篇

高等级公路不得已时才允许采用膨胀土或经处理后的膨胀土作为填料填筑路堤。

1.1 膨胀土路堤技术要求

1) 直线式:一坡到顶的直线形边坡, 适用于用弱膨胀土填筑的低路堤。2) 折线式:填土较高或用不同土质分层填筑的路堤, 可采用折线形边坡, 一般为上陡下缓。但边坡太高则难以保证稳定。

1.2 坡度

膨胀土路堤病害与路堑病害相似, 但由于填筑膨胀土的胀缩特性与原状土有所不同, 路堤病害比路堑病害危害性更大。因此, 路堤坡度设计必须综合考虑填筑膨胀土的类型。性质和填筑条件、工程措施以及地区气候特点等因素, 采用中等膨胀土及弱膨胀土填筑路堤,

1.3 路基高度

膨胀土填筑后, 受大气物理风化作用于湿胀干缩效应, 土块逐渐崩解, 土的强度逐渐衰减, 在行车荷载作用下, 产生压缩下沉。膨胀土高路堤后期下沉量大, 从而产生很大的沉陷量。因此, 膨胀土路堤不宜过高, 一般宜控制在3m以内。当填土高度小于1m, 基底为强膨胀土或中等膨胀土时, 宜挖除地表30~60cm的膨胀土, 将路床换填非膨胀土或将土翻松, 掺石灰处理, 并随即压实。

1.4 填料要求

膨胀土一般情况下不适合做路堤填筑材料, 但是由于公路所经膨胀土地区时, 路线长, 膨胀土分布范围广, 找不到非膨胀土填料时, 除强膨胀土外, 中、弱膨胀土也可用于路堤填料, 但必须采取相应的治理措施, 增加其稳定性。1) 在有多层膨胀土分布的地区, 应选择膨胀性最弱的土层用做填料。梦脱石含量高的白色、灰绿色膨胀土, 由于土的亲水性特强, 极易风化, 强度衰减很快, 不能用做填料。2) 在有砾石层出露或膨胀土中有结核层分布的地区, 应尽可能选用砾石料或结核料填筑路基。3) 地表经过风化、流水淋滤和搬运, 或已被耕种的表层土, 一般膨胀性较弱, 可用做路堤填料。只用于路基下层, 而不用于路床。4) 高速公路及一、二级公路采用中等膨胀土作为路床填料, 应改性处理之后方可做路堤填料。限于条件, 必须直接使用中、弱膨胀土填筑路堤时, 路堤填成后, 应立即做浆砌护坡封闭边坡;当填至路床底面时, 应停止填筑, 改用非膨胀土或用改性处理的膨胀土填至路床顶面设计标高, 并压实。如当年不铺筑路面, 作为封层的填筑厚度, 不宜小于30cm, 并做成不小于2%的横坡。可用接近最佳含水量的中等膨胀土作为包心填方, 外包层一般厚1.2~1.5m。5) 对于三、四公路可直接用中等膨胀土作路基填料。当铺筑高级路面、次高级路面时, 作为上路床填料应进行改性处理。如不得已全用膨胀土填筑时, 可将膨胀性强的土填在最下面, 膨胀性弱的土填在上面, 同一种土填在同一层上, 且厚度要均匀, 以免引起不均匀变形。

2 膨胀土路堑施工

2.1 膨胀土路堑施工技术要求

1) 膨胀土路堑边坡形式。a.直线式;b.折线式;c.平台式;2) 路堑边坡坡度。膨胀土路堑边坡坡度的确定, 是一个比较复杂的工程地质问题, 膨胀土路堑边坡应尽可能减小挖深。

高速公路、一级公路除满足上述规定外, 还应结合膨胀土斜坡破坏类型、路堑边坡形式及水文地质条件, 考虑膨胀土变动强度和强度衰减的特性, 对深路堑边坡应进行稳定性验算;层状构造膨胀土, 如层面与坡面斜交, 且交角小于45°时, 应验算层面稳定性。

2.2 膨胀土路堑施工要求

膨胀土地区挖方地段, 由于路堑开挖, 其上部或侧向荷载卸除以后, 土体内部应力逐渐释放, 孔隙水压力相应变小, 再加上边坡开挖以后, 增大了土体与大气的接触面, 地表水很容易渗入, 再被蒸发, 形成反复胀缩作用, 使土体强度衰退, 从而造成边坡溜塌或滑坡等变形, 即使施工期间及运营初期不发生变形破坏。所以说, 膨胀土路堑边坡的处理不是简单的坡比设计, 或常规的稳定性验算就能解决问题, 在处理时需要充分了解膨胀土的特性、工程地质条件、大气风化作用层深度及土体的结构性能, 才能得出满意的处理方案。1) 一般原则。路堑施工应尽量选在旱季进行, 并遵循先排水, 后主体, 集中力量, 连续快速开挖, 及时防护, 自上而下, 分层逐级施工的原则。为预防雨水冲蚀边坡, 在路堑正式开挖前, 应先开挖截水沟、天沟或吊沟, 以截流路堑坡顶的表面径流, 使坡顶汇积的雨水排离两边, 并与涵管连通。同时, 对所有排水沟渠均应进行铺砌。2) 膨胀土地区路堑开挖方法。a.挖方边坡不要一次挖到设计线, 沿山坡预留30~50cm一层, 待路堑挖完时, 再剥去边坡预留部分, 并立即浆砌护坡封闭。b.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膨胀土回填, 按规定压实。c.膨胀土边坡宜采用台阶形, 这样把高边坡降低为矮边坡的组合形式, 不仅减轻了高边坡土体对坡脚的压力, 而且减弱了地面水对坡面的冲蚀, 同时平台对坡脚有一定支撑作用。d.沿线弃土堆应设置在路堑顶部10m以外, 弃土堆成梯形横断面, 边坡不应陡于1∶1.5。3) 边坡坡度的选择。由于膨胀土工程性质极为复杂, 环境条件影响很大, 很难确定边坡坡度和破坏位置。膨胀土边坡坡度并不均是越缓越好, 坡越缓, 水分越容易渗入边坡, 越不利于防水防风化;而且, 破越缓, 边坡开挖与防护的工程量越大。所以, 对于弱膨胀土挖方边坡, 按设计坡比或以1∶1.5的坡比修整即可。4) 零填及路堑路床的处理与压实。膨胀土地区的零填及路堑路床挖到设计标高后, 对于高速公路、一级公路的路基应超挖1~1.2, 随即用粒料。非膨胀土或改性土回填, 并按规定压实。

3 膨胀土工程病害处治方案

无论采用物理方法或化学方法来改良、处治膨胀土, 其关键是保湿防渗, 即尽可能使边坡土体保持其温度不发生大幅度变化。因为膨胀土路基边坡发生破坏的重要原因是土体的干缩湿胀、表层风化, 以致抗剪强度大大降低, 所以对边坡面需快速有效封闭。处治方法有:

1) 膨胀土路基施工完成后, 在路基设计施工中必须考虑膨胀土长期保湿抗渗封闭严实, 土体不受外部气候, 雨水影响, 例如, 加固防护工程, 使路基处于整体稳定状态。2) 已出现纵向裂缝的路堤应采用非膨胀土或浆砌片石封闭堤身, 用非膨胀土包盖时厚度不少于1m。同时灌浆封闭裂缝, 有条件的地方则换填石灰土改良。3) 填挖交界处和已采用了膨胀土作路堤填料的路段需增设盲沟排水。4) 用抗滑桩、换土、挡土墙等方法处理路堤滑坡。5) 尽可能采用浆砌片石满铺护面代替采用浆砌片石骨架草皮护坡, 这是最安全的路堑边坡防护方式, 但一定要注意做好排水设施。但因其造型呆板, 应配合以爬壁藤绿化美化。6) 边坡坡顶至截水沟之间应封闭, 不得让雨水渗入。

4 结语

膨胀土作为路基填料具有很多危害, 是影响道路建设及使用的特殊土质, 在实际工程施工中, 应从影响其物理力学性质达到处理的目的, 并进行经济和技术比较, 选择最佳的施工方案。施工过程中严格控制, 严格管理, 才能降低或避免其对公路建设造成的危害。

摘要：阐述了膨胀土的主要工程特性, 总结了膨胀土的特性及危害, 并按照膨胀土处理施工方法进行了技术控制要点分析。

膨胀土渠道开挖与防护施工技术 第9篇

南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程淅川-3标段位于河南省淅川县和邓州市,渠道长6.64km,过水断面采用梯形断面。渠道设计水深8.0m,渠道底宽19.0m。渠道开挖分为全挖方,半填半挖,挖方段最大开挖深度16.4m,土方开挖量353万m3,全部为膨胀土。

2 膨胀土特性

膨胀土是一种具有特殊性质的土,它遇水膨胀,失水收缩,膨胀土体内经常还存在天然形成的蜡状裂隙滑面。在膨胀土基础上修筑工程,工程常遭破坏,而且这种破坏常常具有反复性和长期性。由于膨胀土具有很高的粘聚性,当含水量较大时,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,土块的可塑性降低,由于粘聚性的继续作用,土块的力学强度逐步增大,从而使土块坚硬,难以击碎、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。因此,膨胀土问题被称之为“地质癌症”,是工程界世界性的技术难题之一。

3 膨胀土开挖施工工法

3.1 膨胀土渠道土方开挖

(1)在渠道开挖过程中,必须采取有效防护措施减少大气环境的影响,分层、分段开挖,一次工作面开展不宜过大,分段长度宜为150~200m。

(2)膨胀土渠坡开挖与坡面防护分级跟进作业,本级边坡开挖完成后及时进行边坡防护处理,单极边坡防护自下而上进行。在上一级边坡处理完成之前,严禁下一级边坡开挖。各级马道纵向排水沟应采用分段快速作业,方式在砌石联拱施工前完成。

(3)土方开挖按照从上到下分层分段一次进行,开挖层一次不宜超过3.0m,严禁采用掏根法挖土或将坡面挖成反坡。对同一个断面、同一开挖层,由中间向渠道两侧开挖。同一区段内开挖应同时平行下降,不能平行下挖时,则两者高差不宜大于一个台阶。

(4)膨胀土渠道土方开挖应按设计开挖轮廓线预留保护层,保护层厚度应根据不同渠段的地质条件确定,建议弱膨胀土预留保护层厚度不小于30cm,中、强膨胀土预留保护层厚度不小于50cm。

(5)对于中强膨胀土,在渠道设计开挖断面轮廓的坡脚处宜预留土墩,土墩宽度(底板宽度方向)2m,高度2m,土墩边坡与开挖轮廓设计边坡相同。

(6)渠坡马道纵向排水沟施工应分段或跳槽施工,随挖随筑,严禁一次开挖到位后久置,沟槽开挖完成到砌筑并回填密实的时间间隔不应超过4h。分段长度一般控制在10-20m范围内。纵向排水沟砌筑进度不得滞后开挖5m。当天开挖部分应全部砌筑完成,不得拖至第二天。下雨期间不得进行纵向排水沟施工。

3.2 保护层开挖与削坡

(1)保护层开挖应在换填土填筑施工或一级马道以上弱膨胀土进行坡面防护施工前进行,保护层开挖应集中力量快速施工,尽量缩短建基面暴露时间,保护层开挖完成后应立即组织后续项目施工。

(2)在开挖保护层削坡时,要严格按照设计开挖轮廓进行定桩、挂线;挂线时必须将线拉紧,尽可能保持坡面平整。

4 膨胀土防护施工工法

4.1 渠道改性土防护施工工艺

结合本工程特点以及相关技术规范。拟采用水泥改性土防护进行膨胀土开挖后的防护处理。

改性土施工前,对左岸截流沟进行施工,保证渠顶以上部分不积水,附近农田雨水顺利通过截流沟排走。分段对改性土运输路线进行规划,保证施工过程中改性土顺利运至填筑作业面。改性土填筑避开雨天施工,渠道开挖施工前,对穿越工程场地的地表地下水采取截排措施,保证作业面干地施工。对于渠底及边坡出水段,填筑时采用集中埋管引排水的方式,保证作业面干地施工。对于填方部分,弱膨胀土与改性土同层填筑。

4.2 保护层削坡

对于改性土分离式施工部分,改性土铺筑前,先对边坡保护层进行削除,削坡至设计线。经四方联合验收后方可填筑改性土。

4.3 水泥土运输

采用自卸车运输至填筑工作面,采用“进占法”卸料,减少运输车辆对工作面的碾压。必要时采用推土机推送。

4.4 摊铺

摊铺时水泥改性土的含水率高于最佳含水率1%~2%(3%水泥改性土为23.2%~25.2%,4%水泥改性土为22.5%~24.5%,5%水泥改性土为21.8%~23.8%),用来补偿在摊铺及碾压过程中的水分损失。

改性土铺土厚度30cm±2cm,采用推土机铺料和平土。为保证碾压机械的工作面、确保边角压实度,铺土边线在水平面上超填,超填宽度﹥30cm。在摊铺的同时,采用推土机在坡面上推出台阶以保证土体的结合,台阶高度与铺土层厚相同,一般为30cm。台阶宽度根据坡比1∶m进行计算。在铺料过程中,严格按照碾压试验的参数控制铺料厚度,可用插钎检测。

由于受天气影响,建筑层表面风干很快。为保证层间结合,在进行上一层铺土施工之前,对结合面进行洒水。

4.5 碾压

采用凸块振动碾进行碾压。碾压机械沿渠道轴线方向前进、后退,一个来回按两遍计,碾压重叠不小于20cm,静压两遍,动压十遍。碾压速度控制在2km/h范围内。碾压层间根据天气和层面干燥情况,洒水湿润。对边角接头处大型机械碾压不到、易漏压的地带,用人工采用蛙式打夯机进行夯实。

若保护层剥离后不能及时进行处理层施工,对开挖面进行防晒保湿防护处理。

土料经摊铺、晾晒达到可上堤填筑要求后,若不能及时实施全部碾压工序,必须先完成静压工艺,以防止水分变化。

压实后振动碾留下的凹凸碾印可不做处理,但如遇雨天时,必须及时覆盖以防止表面积水。降雨时停止施工,已经摊铺的水泥土快速碾压,封面并覆盖。

每层填土完成碾压后,在四小时内完成质量检测,在6~8小时内完成上层土覆盖。如不能及时跟进的,对建基面做好防雨和保湿等施工期的保护措施,并防止大型施工设备在其上行驶。

填筑时超填,超填土料按1∶1.5放坡,严格按照碾压试验参数控制铺料厚度。

水泥改性土换填过程中,从加水拌合到碾压终了时间不超过4h。碾压过程中如有弹簧土、松散土、起皮现象,及时翻开重新碾压并检测合格。

4.6 检测

碾压结束后,环刀法取样检测压实度,检测压实度满足≧98%并经监理工程师确认后方可进行下一层的填筑。

4.7 削坡

在换填完成后,人工配合挖掘机进行削坡。由有经验的挖掘机操作人员按样槽进行削坡,削坡方向垂直于渠道轴线,由上至下顺坡进行。削坡时预留5~10cm的薄土层。预留的薄土层削坡时,将挖掘机斗齿前焊接一块厚约20mm的钢板作为“刮板”,长度同挖掘机斗宽,宽度约为15cm,前缘与斗齿齐平,开挖方向垂直于渠道轴线,沿坡长自上而下的将预留的薄土层刮除,人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清至挖掘机附近,随“刮板”拢堆。在坡面上钉木桩,每5m作为一个断面,按坡度放样,在桩位上固定尼龙线,挂线后进行钉桩加密,人工进行坡面整理,直至坡面平整度和坡度符合规范要求。

5 结束语

渠道开挖与防护施工工序繁多,使用机械较多,质量控制较难。在施工过程中要结合不同地质情况,对不同地质土采用不同施工方法,为施工进度提供便利,也为良好的施工质量打下坚实的基础。转序过程中要掌握好时间、天气情况、施工部位,对下一步施工做好准备,使改性土回填做到及时、有序,确保施工质量。

参考文献

[1]堤防工程施工规范.SL 260-1998.

[2]水泥改性土施工技术规定.NSBD-ZGJ-1-37.

[3]渠道膨胀土处理施工技术要求.NSBD-ZXJ-2-01.

[4]渠道工程施工质量评定验收标准.NSBD7-2007.

公路工程膨胀土路基施工技术 第10篇

在我国很多地方, 膨胀土是一种比较常见的土质。膨胀土具有很多特点, 比如, 吸水膨胀、失水膨胀、反复变形等。公路施工建设是一项长期且复杂的过程, 尤其是在公路路基建设中, 如果不采取科学有效的措施, 就会使路基出现严重的波浪变形、不均匀下降等问题。路基施工是公路施工的基础, 同时也是保证整个公路路面质量的关键环节。因此, 相关负责人在施工的过程中, 一定要重视膨胀土路基问题, 充分认识到膨胀土的危害, 并采用先进的膨胀土路基施工方法, 从而保证公路施工的顺利进行。

2 膨胀土的特征和工程危害

2.1 膨胀土的特征

膨胀土是一种分散性较高、遇水急剧膨胀的特殊黏土。膨胀土在我国很多地方都比较常见, 膨胀土的形成时间也比较长。经过多年的实践研究发现, 决定膨胀土收缩或者膨胀的因素主要是土内所含水分的多少。膨胀土主要是由蒙脱石组成的, 因此, 膨胀土具有很强的亲水性。目前, 随着我国公路施工建设项目的不断增多, 很多施工单位为了节省成本, 经常马虎施工, 从而使得膨胀土路基问题日益加重, 影响了工程的顺利进行并且造成了生态环境的破坏[1]。与此同时, 因为膨胀土的裂隙特性, 使得膨胀土又被叫作裂土。由此可见, 在具体的路基施工过程中, 如果采用膨胀土, 就会对整个公路施工质量产生一定影响。

2.2 膨胀土给公路工程带来的危害

从目前我国公路施工的现状来看, 膨胀土路基问题是其中比较常见的问题。在具体的施工过程中, 如果对膨胀土路基处理不当, 就会严重影响整个公路施工的质量和进度, 从而危害人们的生命安全。下面具体分析膨胀土给公路工程带来的危害都包含哪些内容。

2.2.1 路面病害

在公路施工过程中, 膨胀土能够给公路带来的常见危害之一就是路面病害, 主要表现为路面波浪变形、路面开裂等。造成波浪变形的主要原因就是在公路施工的过程中由于路基的含水量不均匀, 从而引起膨胀或者收缩, 最终形成波浪变形。其中产生路面开裂的现象主要与不同地区的气候有关, 当波浪变形达到一定范围时, 就会产生路面开裂现象[2]。

2.2.2 路堑病害

路堑病害是公路施工中的一个比较常见的问题。在具体的公路施工过程中, 坡面的表层风化会使松散的土壤表面剥落, 一旦遇到风雨交加的天气, 就会形成泥流。当泥流积累到一定程度之后, 就会冲击路基。与此同时, 当风化层内的土体遇水膨胀, 含水量达到一定程度时, 就会发生溜塌病害。溜塌病害是膨胀土边坡表层最普遍的一种病害。

2.2.3 路堤病害

在具体的公路施工过程中, 还应该注意膨胀土的压实程度, 如果出现压实不充分的问题, 就会影响公路的密实度。与此同时, 当膨胀土出现压实不充分, 在大风或者大雨的作用下, 就会使得路堤出现纵裂, 严重时会出现坍塌现象。

3 膨胀土的判断方法

众所周知, 公路施工是一项周期比较长的工程, 在施工之前, 相关的负责人应该对施工所要用到的土壤进行区分, 保证所选择的施工土壤符合施工要求。由多年的施工经验来看, 公路施工中影响最大的不是膨胀土的产生, 而是相关负责人缺乏对膨胀土的正确判断方法。因此, 相关的负责人应该重视膨胀土的判断问题。从对膨胀土的判断现状来看, 缺乏对膨胀土的严格规定, 目前我国判断膨胀土比较常见的方法是现场定性和室内简易定量指标结合的方法[3], 通俗来说, 就是按照工程地质特征来对膨胀土进行判断。 (1) 裂缝。在公路施工的过程中, 最常见的裂缝主要有两种, 一种是表面有痕迹情况下产生的裂缝, 另一种是表面光滑时出现的裂缝, 同时, 裂缝中出现的黏土一般为灰绿色或者灰白色。 (2) 一般情况下, 平坦的地方不易出现坡度问题, 出现膨胀土最为常见的地方是盆地或者丘陵地区。 (3) 施工中出现的缝隙, 一般都会随着外部的环境进行改变, 当气候比较恶劣时, 就会出现收缩状态, 当气温比较高时, 会出现扩张状态。

4 膨胀土路基施工方法

对于公路施工工程来说, 膨胀土路基施工问题显得非常重要, 只有保证了路基施工质量, 才能提高整体的公路施工效果。下面具体分析膨胀土路基施工方法都包含哪些内容。

4.1 湿度控制法

众所周知, 膨胀土路基具有很强的失水收缩和吸水膨胀的特点, 因此, 在具体的施工过程中, 相关负责人一定要充分考虑路肩土体的保湿防渗问题。湿度控制法的形式有很多, 比如, 保持含水量稳定、预湿法等。为了控制由于膨胀土含水率变化而引起的膨胀变形, 就应该防止路基中的含水量受外界大气的影响, 从而减少土体的膨胀或者收缩。比如, 利用黏土对膨胀土路基进行包封时, 应该减少膨胀土和大气的接触, 只有这样才能减少膨胀土收缩的发生。湿度控制法具有很多优点, 比如, 造价低、简单便利、对环境保护效果好等。

4.2 土质改良法

目前, 我国普遍采用的是粉煤灰、石灰等进行改良处治, 它与普通公路路基的施工有很多相似之处。在公路施工过程中, 加入石灰的作用主要是通过离子交换使得碳酸钙胶结性、石灰相互作用形成新的含水硅酸钙等。与此同时, 膨胀土改良的拌和法主要有两种形式:一种是路拌法;另一种是厂拌法。其中路拌法比较简单, 容易操作, 并且拌和的质量也高。另外, 路拌方法的另一种形式是集中路拌法, 它主要是在拌和场进行拌和。厂拌法主要指的就是在对膨胀土进行搅拌的过程中, 把破碎的填料进行拌和, 然后把拌和好的填料进行碾压。

4.3 换填法

换填法是一种很常见, 且操作简单的膨胀土路基处理方法, 换填法主要指的就是把膨胀土的土层挖除, 然后使用非膨胀土进行夯实, 从而提高公路施工的质量。一般情况下, 一定深度以下的膨胀土含水率不受外界气候的影响, 在采用换填法施工路基之前, 相关施工部门应该首先做好路基的排水工作, 以免影响路基施工的进度。相关负责人在进行开挖工作时, 一定要按照相关的规定要求进行施工, 同时在开挖的过程中一定要挖到比设计路基高度更深的距离。

5 膨胀土路基的施工处理要点

5.1 膨胀土路堤的施工要点

一般情况下, 膨胀土是不能作为路基填料的, 但是如果受到施工条件的限制, 可以选用膨胀性最弱的土层作为填料。当膨胀土用来做路床填料时, 不能直接使用膨胀土, 相关负责人应该对其进行适当的处理, 比如对其进行改性处理。另外, 在对膨胀土进行改性处理时, 应该加入石灰, 在石灰的作用下膨胀土就会发生相应的化学反应, 这样做就是要提高膨胀土的稳定性, 但是在加入石灰的过程中, 还应该注意要搅拌均匀, 如果搅拌不当就会影响膨胀土的强度。在进行路堤施工前, 还应该对周边的树根进行挖除, 切断地下水水位, 最后还要对其进行夯实。

5.2 膨胀土路堑的施工要点

膨胀土路堑的施工属于膨胀土路基的施工处理要点。一般路堑施工都会选择在干旱季节进行。在对膨胀土路堑进行施工时, 要采用相应的措施对周边的坡度进行防护, 这样做主要是为了提高坡度的稳定性。

6 结语

综上所述, 随着我国社会经济的不断发展, 对公路施工提出了更高的要求。公路施工是一项非常复杂的施工过程, 在公路施工的过程中要重视膨胀土路基施工问题, 相关负责人要充分认识膨胀土的危害, 不断采用科学的方法来施工, 从而保证我国公路的质量以保证可持续发展。

摘要：主要分析了膨胀土的特征、工程危害和膨胀土的判断方法, 重点讲述了膨胀土路基施工方法和处理要点, 希望能够对相关人员起到一定的帮助作用。

关键词：公路施工,危害,施工方法

参考文献

【1】王莹.谈高速公路工程中膨胀土路基的施工工艺[J].黑龙江科技信息, 2014 (9) :200.

【2】李辉跃.高速公路膨胀土路基的施工管理措施[J].交通世界 (建养·机械) , 2015 (7) :110-111.

膨胀土施工技术 第11篇

【关键词】路基施工；石灰；膨胀土

Application of lime modified expansive soil roadbed construction

Xia Fang

（Pingdingshan City Construction Project Bidding Management Office Pingdingshan Henan 467044）

【Abstract】There are many improved methods of expansive soils， lime modified expansive soil is one of the most common and most effective way； CBR value lime expansive soil improved greatly influenced by moisture content and ash dose， moderately expansive soil mixed with ash can make it strength increased significantly from the test data to determine the proportion of mixed gray； while ensuring the mechanical properties of road conditions， and appropriately increase the water content of 3-point construction， will help to improve the strength， stability on the water after the construction of the embankment structure more favorable .

【Key words】subgrade construction；Lime；Expansive soil

1. 引言

膨胀土是不能被直接应用在公路工程中的，它的的矿物成分主要是蒙脱石，为一种高塑性粘土，一般承载力较高， 具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定[1] 。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大；膨胀土粘粒成份主要由强亲水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。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。

目前，膨胀土改良的方法主要是化学改性，例如掺石灰、水泥、粉煤灰、氯化钠和磷酸等外掺稳定剂。其中，石灰改良膨胀土是最普遍、最有效的方法之一。挖方段遇膨胀土时，若方量较小，则直接弃掉，若方量较大时，则就地掺灰处理，就近使用；取土场遇膨胀土，则就地掺灰，然后拉走使用；清表后发现膨胀土，则先确定方量大小，数量较小时则挖弃换填，数量较大时则就地掺灰，就近使用。

2. 试验确定

（1）土性介绍。

膨胀土土质一般为褐黄色——灰黄色粘土，其膨胀土的自由膨胀率一般在32%～61%之间，体缩率14.4%～20.0%，缩限为10.8～29.1%，收缩系数为0.24%～0.42%，素土的胀缩总率为4.67%～0.91%之间，属于弱膨胀土，其中某取土坑土工试验数据如表1，由于土源紧张，此路基采用掺石灰进行改良。

（2）石灰剂量与CBR关系。

试验均按照土工试验规程执行，击实试验采用重型击实法。根据试验数据绘制关系图如图1所示：

由图可以看出在膨胀土掺入石灰后进行的室内CBR试验中，CBR随石灰剂量的增加而增大，其中石灰改良膨胀土后的CBR值相对素土显著提高，已满足路基设计要求，且在石灰灰计量为5%以内时，强度增长显著；在石灰灰计量超过5%时，则明显减缓。鉴于CBR试验没有考虑龄期的影响，在长龄期条件下，石灰改良土受类火山灰样作用等长期效应，将逐渐形成石灰改良土体的结构，从而进一步提高石灰改良土的力学性能和稳定性[2] 。

因此，采用5%石灰灰剂量改良膨胀土，其力学性能已能很好地满足路用的要求。

（3）含水量与CBR关系。

在相同击实功（重型击实仪器落锤27次），相同灰剂量（5%）下，配制灰土的不同含水量，再测其对应的CBR值，根据试验数据绘制关系图如下：

由图可以看出，CBR值在含水量不断增加的情况下，逐渐升高而后又逐渐下降，变化趋势如同击实曲线一样存在最高点，数据表明这个CBR值最高时对应的含水量为21.8%，比击实确定的最佳含水量19.0%大了2.8%，反过来也可以发现当击实最大时所确定的最佳含水量19.0%处并不是CBR最高的。

从上述试验结果的分析可知，弱膨胀土的CBR值受到含水量的影响，弱膨胀土在最佳含水量下压实，虽然可获得压实度最大的优点，但存在CBR值较小和遇水后相对干湿程度加大而使膨胀量加大的缺点。最终路基是要保证承载力的， CBR值当然是越高越好，若采用大于最佳含水量2.8%的控制标准，只要现场稍增大压实功来弥补压实度欠缺的问题，就可获得较高的压实度和最大的CBR强度，且浸水后的膨胀量也比较小，具有较好的水稳定性[3] 。endprint

3. 现场施工控制要点

通过以上试验结果，结合以往经验，得出现场施工膨胀土时应特别要注意以下几点：

（1）闷料。

取土坑焖料用设计掺灰剂量的40%的生石灰进行焖料，焖料时间3天，为防灰剂量衰减，焖料时间也不宜过长（<7天），且中途需要翻拌以保证灰、土均匀[4] 。

（2）掺灰要求。

对于动态掺灰要求的路基，在保证总灰量不变的情况下，最好能每层都掺拌石灰，总体遵循灰剂量上多下少原则，使得掺灰后的路基土层和素土层相比能大幅提高承载力。

（3）严控含水量。

碾压前除保证土的粉碎颗粒不要过大外，各个测点含水量不得低于最佳含水量，应比最佳含水量大3%，土层上下含水量要翻拌均匀，合格后及时碾压以防失水，对于碾压时间过长，表面干燥的路基，应洒水浸润表面后再行碾压，验收合格后及时上土覆盖养生。

（4）严控灰剂量。

一是量不得少，二是碾压前须保证灰、土拌和均匀，土层上下均匀。

（5）碾压要求。

应根据初选的摊铺、碾压机械及填料进行现场压实实验，确定松铺厚度和碾压遍数、机械配套方案等，实验段长度不宜小于100米。

（6）排水。

膨胀土遇水后原有状况变化迅速，因此整个施工期间要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾压前降雨，要抢先预压排水。

（7）检验方法。

压实度检查用灌砂法，灌入深度要到下一层顶面，检测频率按照膨胀土检测标准，比正常路基提高一倍。

4. 质量控制

通过一些室内试验，对石灰改良膨胀土的基本性质进行分析。石灰改良膨胀土的CBR值受含水量和灰剂量的影响较大，膨胀土的适度掺灰可使其强度大幅增加，由试验数据确定掺灰比例；同时在保证路用力学性能的条件下，适当增加施工含水量3个点[5] ，有利于强度的改善，对路堤结构的施工后水稳定性也更加有利。

5. 结束语

膨胀土是影响道路及其它构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理的目的。

参考文献

[1] 郭爱国，刘观仕.高速公路建设中膨胀土特性的试验研究〔J〕.岩土力学，2005.3

[2] 王文生，谢永利.膨胀土路堑边坡破坏型式和稳定性〔J〕.长安大学学报（自科版），2005.1

[3] 缪林昌，仲晓晨. 膨胀土的强度与含水量的关系〔J〕.岩土力学，2009.8

[4] 谭罗荣，孔令伟.膨胀土膨胀特性的变化规律研究〔J〕.岩土力学，2009.8

[5] 冯玉勇，张永双.南昆铁路百色盆地膨胀土路堤病害机理研究〔J〕.岩土工程学报，2006.10endprint

3. 现场施工控制要点

通过以上试验结果，结合以往经验，得出现场施工膨胀土时应特别要注意以下几点：

（1）闷料。

取土坑焖料用设计掺灰剂量的40%的生石灰进行焖料，焖料时间3天，为防灰剂量衰减，焖料时间也不宜过长（<7天），且中途需要翻拌以保证灰、土均匀[4] 。

（2）掺灰要求。

对于动态掺灰要求的路基，在保证总灰量不变的情况下，最好能每层都掺拌石灰，总体遵循灰剂量上多下少原则，使得掺灰后的路基土层和素土层相比能大幅提高承载力。

（3）严控含水量。

碾压前除保证土的粉碎颗粒不要过大外，各个测点含水量不得低于最佳含水量，应比最佳含水量大3%，土层上下含水量要翻拌均匀，合格后及时碾压以防失水，对于碾压时间过长，表面干燥的路基，应洒水浸润表面后再行碾压，验收合格后及时上土覆盖养生。

（4）严控灰剂量。

一是量不得少，二是碾压前须保证灰、土拌和均匀，土层上下均匀。

（5）碾压要求。

应根据初选的摊铺、碾压机械及填料进行现场压实实验，确定松铺厚度和碾压遍数、机械配套方案等，实验段长度不宜小于100米。

（6）排水。

膨胀土遇水后原有状况变化迅速，因此整个施工期间要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾压前降雨，要抢先预压排水。

（7）检验方法。

压实度检查用灌砂法，灌入深度要到下一层顶面，检测频率按照膨胀土检测标准，比正常路基提高一倍。

4. 质量控制

通过一些室内试验，对石灰改良膨胀土的基本性质进行分析。石灰改良膨胀土的CBR值受含水量和灰剂量的影响较大，膨胀土的适度掺灰可使其强度大幅增加，由试验数据确定掺灰比例；同时在保证路用力学性能的条件下，适当增加施工含水量3个点[5] ，有利于强度的改善，对路堤结构的施工后水稳定性也更加有利。

5. 结束语

膨胀土是影响道路及其它构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理的目的。

参考文献

[1] 郭爱国，刘观仕.高速公路建设中膨胀土特性的试验研究〔J〕.岩土力学，2005.3

[2] 王文生，谢永利.膨胀土路堑边坡破坏型式和稳定性〔J〕.长安大学学报（自科版），2005.1

[3] 缪林昌，仲晓晨. 膨胀土的强度与含水量的关系〔J〕.岩土力学，2009.8

[4] 谭罗荣，孔令伟.膨胀土膨胀特性的变化规律研究〔J〕.岩土力学，2009.8

[5] 冯玉勇，张永双.南昆铁路百色盆地膨胀土路堤病害机理研究〔J〕.岩土工程学报，2006.10endprint

3. 现场施工控制要点

通过以上试验结果，结合以往经验，得出现场施工膨胀土时应特别要注意以下几点：

（1）闷料。

取土坑焖料用设计掺灰剂量的40%的生石灰进行焖料，焖料时间3天，为防灰剂量衰减，焖料时间也不宜过长（<7天），且中途需要翻拌以保证灰、土均匀[4] 。

（2）掺灰要求。

对于动态掺灰要求的路基，在保证总灰量不变的情况下，最好能每层都掺拌石灰，总体遵循灰剂量上多下少原则，使得掺灰后的路基土层和素土层相比能大幅提高承载力。

（3）严控含水量。

碾压前除保证土的粉碎颗粒不要过大外，各个测点含水量不得低于最佳含水量，应比最佳含水量大3%，土层上下含水量要翻拌均匀，合格后及时碾压以防失水，对于碾压时间过长，表面干燥的路基，应洒水浸润表面后再行碾压，验收合格后及时上土覆盖养生。

（4）严控灰剂量。

一是量不得少，二是碾压前须保证灰、土拌和均匀，土层上下均匀。

（5）碾压要求。

应根据初选的摊铺、碾压机械及填料进行现场压实实验，确定松铺厚度和碾压遍数、机械配套方案等，实验段长度不宜小于100米。

（6）排水。

膨胀土遇水后原有状况变化迅速，因此整个施工期间要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾压前降雨，要抢先预压排水。

（7）检验方法。

压实度检查用灌砂法，灌入深度要到下一层顶面，检测频率按照膨胀土检测标准，比正常路基提高一倍。

4. 质量控制

通过一些室内试验，对石灰改良膨胀土的基本性质进行分析。石灰改良膨胀土的CBR值受含水量和灰剂量的影响较大，膨胀土的适度掺灰可使其强度大幅增加，由试验数据确定掺灰比例；同时在保证路用力学性能的条件下，适当增加施工含水量3个点[5] ，有利于强度的改善，对路堤结构的施工后水稳定性也更加有利。

5. 结束语

膨胀土是影响道路及其它构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理的目的。

参考文献

[1] 郭爱国，刘观仕.高速公路建设中膨胀土特性的试验研究〔J〕.岩土力学，2005.3

[2] 王文生，谢永利.膨胀土路堑边坡破坏型式和稳定性〔J〕.长安大学学报（自科版），2005.1

[3] 缪林昌，仲晓晨. 膨胀土的强度与含水量的关系〔J〕.岩土力学，2009.8

[4] 谭罗荣，孔令伟.膨胀土膨胀特性的变化规律研究〔J〕.岩土力学，2009.8

谈高速公路膨胀土路基施工技术 第12篇

1 膨胀土的构成、性质与危害

1) 膨胀土的构成。膨胀土的主要构成为蒙脱石矿物成分, 其粘粒成分为强亲水性矿物质。氢氧化铝八面体片、硅氧四面体片对土体的物理性质具有重要的影响作用。而膨胀土通常是由两个四面体片中间夹着一个八面体片重复堆积构成三层型的。由于层间水化离子具有强烈的吸附水性, 膨胀土的结构单位填充会导致晶格活动大, 从而增大了土体的膨胀性和压缩性。

2) 膨胀土的工程性质。膨胀土与其他粘性土的重点区别在于, 其具有强烈的失水收缩、吸水膨胀、强度易衰减、易固结、易裂缝等特性。因此, 高速公路建设中遇到膨胀土时, 应先处理好改性, 防止其对工程的破坏。不同条件下的自由膨胀率和压力膨胀率能够及时反映土的实际膨胀性能。而膨胀土的含水量与其膨胀率的大小是呈反比例关系, 膨胀率越低, 则其含水量越高。故自由膨胀率成为了现代膨胀土工程地质分类的最主要影响因素。按照相关法律法规, 交通部门规定:Fs≥90%的是膨胀土;90%>Fs>65%的为中性膨胀土;65%>Fs>45%的为弱性膨胀土。膨胀土的含水量是决定土体性能改性施工的重要条件。

3) 膨胀土的危害。膨胀土是岩层工程界中长期棘手与重要问题。因为遇水膨胀变形、失水收缩变形、边坡渗水强度下降等特点, 使得建于膨胀土地区的道路、桥梁、水利、工业、建筑等工程都受到了各种不同程度的损害。所幸, 在科学技术的高速发展促进作用下, 我国工程界对膨胀土的构成和工程性质等的深入研究也取得了不错的成果, 目前能够较为科学分析膨胀土的危害原因, 同时提出了不少可行性较强的施工处理方案。

2 膨胀土路基的处理方法

1) 换土。换土是膨胀土处理的最常用方法, 在换土时必须严格按照建设标准, 根据当地的实际气候和环境特点来决定具体的换土深度。临界深度是一定深度的膨胀土能够不受其他外界干扰因素的影响, 此时的含水量为临界含水量。不过因为各地的气候差异较大, 膨胀土的临界深度与临界含水量并不完全一样, 根据土的含水量来决定实际换土深度。通常, 强膨胀土的换土深度是2 m, 中性和弱性膨胀土的换土深度为1 m~1.5 m之间。

2) 湿度控制。稳定膨胀土的含水量和进行预湿是膨胀土控制其湿度的常用方法, 为防止膨胀土发生胀缩变形, 施工单位有必要采取有效措施减少路基的含水量。具体方法有:在施工中通过土工布或粘土把路基密实包封好, 隔绝膨胀土与大气的直接亲密接触, 能够大大降低膨胀土的内部湿度, 实现对膨胀土的湿度控制。

3) 改性处理。改性处理是利用膨胀土的特性与水泥、石灰或其他的固化材料实现化学固化, 从而增大膨胀土的水稳定性和强度。石灰具有很强的次生碳酸钙胶结性, 经过石灰固化作用与盐基交换后, 能够生成硅酸钙、铝酸钙等新型矿物;水泥的固化作用使其胶结物能够新生脱水结晶和矿物, 把膨胀土液限降低下来, 从而提高膨胀土塑限以及抗剪强度;NCS固化材料则能够增大膨胀土的吸水作用, 并生成相应的微型加筋结构, 从而增强膨胀土的强度。

3 膨胀土的施工处理

高速公路修筑时, 首先必须在取土场或施工现场获取土样来做膨胀性土工试验, 包括CBR值试验、液塑限试验、自由膨胀率试验等, 确定膨胀土的具体类型, 并根据试验结果结合实际施工条件选择恰当的改性措施。

1) 准备相应的下载面。先把下载面的表面浮土和其他杂物清理干净, 再用压路机纵向、横向和全面碾压3遍~4遍, 以保证下载面的压实度、平整度、标高和宽度等都能符合施工标准规范。同时根据合理的配合比设计, 把石灰和土准备好。

2) 进行施工放样。首先把中线恢复回来, 在相应的下承面设置高程指示桩, 通常是每隔20 m的直线地段就设置一个指示桩, 并认真做好标记, 同时按照相关的施工规定要求经过压实后能够达到相应高度以及填筑层的边缘位置。

3) 运输、摊铺和后续管制。原料的运输一般都选择自卸汽车把所需的原料分层运送到指定位置, 然后利用推土机和人工协助的方式把土均匀推开, 接着使用压路机碾压1遍~2遍, 确保土层的表面平整度较好, 最后通过装载机与人工配备, 在平整的表层上面把准备好的石灰进行均匀摊铺、碾压。注意碾压时, 必须按照试验的最佳结果来碾压, 确保两条相邻路基填缝的紧密性, 确保压实度符合标准规范。完成碾压施工后, 必须马上采用覆盖草袋、洒水等方法养生。同时, 在不少于7 d的养生期间必须做好工作, 全面封闭施工交通路段。

4 高速公路膨胀路基施工及其特点

一般情况下, 高速公路的路基完成清表, 必须根据相关施工要求进行碾压紧实施工, 然后再回填相应的弱性膨胀土。河渠或池塘地段的路基, 要求清淤后回填砂砾石至原地面;事实上, 低凹地段的路基, 清表后还要对地基的含水量和承载力进行检测。如果含水量很大且地基承载力比100 k Pa还小, 那么所填筑砂石就会上升并超过平常水位。因此还必须在砂砾石的表层上铺设一层防渗透的复合土工布, 以防止地下水上升影响地基质量和后期的投入使用功能。高速公路膨胀土路基施工特点具体如下:

1) 高速公路膨胀土分层摊铺和粉碎。高速公路膨胀土路基的施工应尽量避免在雨季作业, 应选择合适的摊铺设备、粉碎设备。将松铺厚度控制在不超过30 cm, 压实厚度低于25 cm, 并在碾压好的土层表面撒上石灰方格网再进行下一步上土施工。

2) 高速公路土层的粒径控制。按相关施工规范要求, 高速公路膨胀土施工的最大粒径一定不能大于5 cm。同时如果其含水量太大, 则生石灰能减少的含水量也不彻底, 当然想彻底消除膨胀更加不可能实现。因此, 必须控制土颗粒小于3 cm, 尽量使土中的土和水分充分结合, 减少土的膨胀性。

3) 增强压实度。膨胀土路基的压实要求采用35 t~50 t的重型振动式压路机或轮胎压路机进行压实, 行驶速度必须控制在低于4 km/h, 碾压时, 直线段路基是先两边后中央, 小半径曲线的碾压是由内向外, 注意不能出现漏压、死角。对于路堤和路堑分界部位, 桥台要保证完全碾压紧密和平实。

4) 路堤养生。在高速公路建设过程中, 必须严格控制压实符合标准和路堤的碾压、推平、含水量合理, 同时确保每道工序之间的紧密连接性, 并做好路堤养生。通常是采取覆盖保湿措施, 并及时做好路堤的边坡防护、防风化措施。

5 结语

对高速公路膨胀土路基施工技术的研究分析具有重要的现实意义。膨胀土由于其特殊性会对高速公路的建设造成较强的破坏, 因此, 相关单位必须认真了解研究膨胀土的结构特性, 采取有效的处理技术和方法, 改善膨胀土性能, 确保施工质量。

摘要：介绍了膨胀土的构成、性质和危害, 分析了膨胀土路基的处理方法, 论述了其施工处理工艺以及施工技术特点, 旨在不断促进高速公路膨胀土路基施工技术的提高, 保证施工质量与安全。

关键词：高速公路,膨胀土,路基施工

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