城市道路膨脹土路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、<p>　　城市道路膨脹土路基設(shè)計(jì)要點(diǎn)</p><p>　　摘要：本文針對(duì)城市道路膨脹土的問(wèn)題，通過(guò)研究膨脹土的分類(lèi)、判別及工程特性，提出了在路基設(shè)計(jì)過(guò)程中通過(guò)避讓膨脹土區(qū)域采取重新選線、換填、土質(zhì)改良、以及工程防護(hù)等對(duì)城市道路膨脹土路基的處理方法及措施。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：膨脹土路基設(shè)計(jì)處理措施 </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：U448文獻(xiàn)

2、標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　0引言 </b></p><p>　　巖土工程界對(duì)于膨脹土的問(wèn)題一直受到困擾。由于它的本身的特性--遇水膨脹、失水收縮以及浸水邊坡的強(qiáng)度會(huì)減弱，所以膨脹土對(duì)于公路、鐵路、水利、工業(yè)民用建筑、等建設(shè)工程以及在工程運(yùn)營(yíng)當(dāng)中有相當(dāng)大的破壞作用。目前,在膨脹土的微觀結(jié)構(gòu)特征以及其工程性質(zhì)領(lǐng)域的研究中，我國(guó)巖土工程界取得了相當(dāng)大的成就

3、。但由于膨脹土本身存在著遇水膨脹、失水收縮、容易崩解、易風(fēng)化性、多裂隙性等特征，所以在以膨脹土為地基或路基填料，在其上修建的路基或其它構(gòu)建物有相當(dāng)大的危害。如含有膨脹土的路基不進(jìn)行有效處治,那么路基邊坡的穩(wěn)定性以及路面的質(zhì)量也會(huì)受到影響。我國(guó)現(xiàn)行公路工程的技術(shù)規(guī)范規(guī)定,膨脹土不能直接用于路基填筑,若廢棄必將導(dǎo)致大量借土及棄土用地的大幅增加,帶來(lái)工程造價(jià)增加及環(huán)保方面等許多問(wèn)題。為了在公路路堤填筑中合理地利用這些不同脹縮等級(jí)的膨脹土,并為

4、膨脹土的應(yīng)用和加固提供技術(shù)支持,并為高速公路膨脹土的工程性質(zhì)進(jìn)行分析和研究。 </p><p>　　1目前國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 </p><p>　　我國(guó)國(guó)土幅員遼闊，但地表土以膨脹土居多，土壤結(jié)構(gòu)密致，成黃紅、褐色、灰色。這種土體的抗剪強(qiáng)度較高、壓縮系數(shù)小屬于低壓縮性土，但缺點(diǎn)很明顯，它遇水體積膨脹、干縮以及具有反復(fù)性，工程特性非常不穩(wěn)定。路基填料如果采用膨脹土，當(dāng)土的含水量增大時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度

5、下降，另外它的透水性也比較差，所以路基填筑時(shí)難以達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度；對(duì)于已成型的路基，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生不均勻的沉降，并伴隨翻漿冒泥，所以路基填料當(dāng)使用膨脹土?xí)r，必須對(duì)其進(jìn)行處治方可使用。目前對(duì)于含有膨脹土的路基填料處治的方法以化學(xué)處治為主以物理處治為輔。物理改良是對(duì)填料的粒徑組成及級(jí)配進(jìn)行物理改善，使其成為物理力學(xué)性質(zhì)滿足設(shè)計(jì)要求的新填料；化學(xué)處治主要是為了改變土體的結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)，通過(guò)向膨脹土中添加固化劑等摻合料，促使固化劑與土體之間發(fā)生化

6、學(xué)反應(yīng)，改變土體性質(zhì)。 </p><p>　　2膨脹土的工程特性及判別分類(lèi) </p><p><b>　　2.1膨脹干縮性 </b></p><p>　　由于膨脹土中含有較多伊利石、蒙脫石等強(qiáng)親水性較強(qiáng)的粘土礦物質(zhì)。所以當(dāng)土體受到水的浸濕時(shí)，土顆粒表面的結(jié)合水膜會(huì)增厚導(dǎo)致土顆粒間的間距增大，自然會(huì)引起土體體積的膨脹；同理當(dāng)土體含水量減少時(shí)，土顆

7、粒表面的結(jié)合水膜會(huì)減薄導(dǎo)致土顆粒間的間距減小，自然會(huì)引起土體體積的收縮。 </p><p><b>　　2.2 多裂隙性 </b></p><p>　　反復(fù)的干縮濕脹，致使土中的裂隙十分發(fā)育。裂隙不僅破壞土體的連續(xù)性和完整性，而且也為地表水的浸入形成了通道。而水的浸入又加速了土體的軟化及裂隙生成。 </p><p><b>　　2.3

8、 超固結(jié)性 </b></p><p>　　膨脹土處于超固結(jié)狀態(tài)，也就是說(shuō)在地質(zhì)歷史上，膨脹土地層曾經(jīng)受過(guò)的固結(jié)壓力比現(xiàn)在更大。 </p><p><b>　　3 膨脹土的特征 </b></p><p><b>　　3.1 地貌 </b></p><p>　　多在二級(jí)和二級(jí)以上壟崗、河谷階

9、地、斜坡、山梁、盆地邊緣和山前丘陵出現(xiàn)，無(wú)明顯的自然陡坎和平緩地帶。 </p><p><b>　　3.2 顏色 </b></p><p>　　多呈棕、黃、褐色間夾灰白、灰綠色條帶或薄膜；灰白、灰綠色多呈透鏡體或夾層出現(xiàn)。 </p><p><b>　　3.3 結(jié)構(gòu) </b></p><p>　　天

10、然條件下，土體多呈硬塑或堅(jiān)硬狀態(tài)結(jié)構(gòu)致密；裂隙較發(fā)育，有豎向、斜交和水平三種；隙面光滑，有時(shí)可見(jiàn)擦痕，裂隙中常充填灰綠灰白色粘土；土被浸濕后裂隙回縮變窄或閉合；暴露在空氣中，易干縮龜裂。 </p><p><b>　　3.4 土質(zhì) </b></p><p>　　細(xì)膩、質(zhì)重、有滑感，常含有Ca質(zhì)或Fe、Me質(zhì)結(jié)核或著豆石，局部形成鈣盤(pán)由于鈣富集成層。 </p>

11、;<p>　　3.5 自然地質(zhì)現(xiàn)象 </p><p>　　坡面常見(jiàn)淺層塑性滑坡與溜坍、地裂；新開(kāi)挖坑（槽）壁易發(fā)生坍塌。 </p><p><b>　　4膨脹土的判別 </b></p><p><b>　　4.1 初判 </b></p><p>　　膨脹土的初步判別：自由膨脹率FS≥4

12、0%而且野外勘探宏觀地質(zhì)的特征符合上述膨脹土的特征的土應(yīng)為膨脹土。自由膨脹率FS的定義是由人工制備的烘干土，在水中增加的體積比上原體積的百分比。 </p><p>　　4.2 參照《規(guī)范》判定 </p><p>　　根據(jù)《膨脹土地區(qū)建筑技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定，膨脹土的判定應(yīng)該同時(shí)具有下列工程地質(zhì)特征：①土的自由膨脹率FS≥40%；②多在二級(jí)和二級(jí)以上壟崗、河谷階地、斜坡、山梁、盆地邊緣和山前丘陵

13、出現(xiàn)，無(wú)明顯的自然陡坎和平緩地帶；③在天然條件下呈堅(jiān)硬或硬塑狀態(tài)，伴有擦痕和光滑面的裂隙發(fā)育，部分裂隙中充填著灰綠色、灰白粘土。 </p><p>　　5城市道路膨脹土路基的處理方法與措施 </p><p>　　5.1重新選線（址） </p><p>　　對(duì)于膨脹潛勢(shì)中強(qiáng)級(jí)，并且面積不是很大的區(qū)域，如果還有其他路線可行盡量采用重新選線（址），避繞膨脹土病害區(qū)。 &l

14、t;/p><p><b>　　5.2土質(zhì)改良 </b></p><p>　　首先介紹一種新型復(fù)合粘性土固化材料 NCS，它是由合成的SCA添加劑、水泥、石灰按一定比例改性而成。通常采用的石灰對(duì)膨脹土填料進(jìn)行改性，另外還可以進(jìn)行外摻處理采用石膏與石灰以及NCS固化材料。大量試驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)踐效果表明石灰與石膏比例適當(dāng)時(shí)有一定效果，以石灰、NCS效果最好。新型復(fù)合粘性土固化材料

15、NCS加入膨脹土中，除具改良膨脹土遇水膨脹、失水收縮病害外，還和土粒發(fā)生一系列化學(xué)、物理、及化學(xué)物理反應(yīng)。土中NCS與水接觸釋出較多的鈣離子、鋁離子等高價(jià)陽(yáng)離子中和膨脹土中的負(fù)電荷，減薄了擴(kuò)散層，拉近了土粒之間距離，相互凝聚成土團(tuán)，構(gòu)成砂質(zhì)化和團(tuán)?；?，提高土的壓實(shí)度。同時(shí)由于土粒在NCS水化反應(yīng)中生成新的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，增加了土體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。 </p><p><b>　　5.3換填 <

16、;/b></p><p>　　一種最簡(jiǎn)單而且最有效對(duì)膨脹土路基處理方法就是換填。顧名思義換土就是挖除膨脹土換上好土比如砂礫土等等，根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)以及膨脹土的強(qiáng)弱等級(jí)確定換土的深度。膨脹土的臨界深度是指在該深度以下的膨脹土的含水量不隨外界氣候的變化而變化，該深度稱(chēng)之為膨脹土的臨界深度，該深度處膨脹土的含水量稱(chēng)之為臨界含水量。各地膨脹土的臨界含水量和臨界深度隨各地的氣候變化而變化。換土深度基本上在1～2m，

17、要考慮到地面降水影響，也就是說(shuō)中、弱膨脹土的換土深度大約為1～1.5m、強(qiáng)膨脹土的換土深度大約為2m，具體數(shù)據(jù)還要根據(jù)各地區(qū)調(diào)查后的臨界深度來(lái)確定。 </p><p>　　5.4工程加固和防護(hù) </p><p>　　5.4.1放緩路塹和路堤邊坡坡度、降低邊坡高度穩(wěn)定邊坡坡腳。采用土釘墻、噴錨掛網(wǎng)、錨索樁、加筋土擋墻、圬工骨架護(hù)坡及路肩、路塹擋墻進(jìn)行加固防護(hù)。 </p><

18、;p>　　5.4.2設(shè)置沉降縫 </p><p>　　適當(dāng)設(shè)置沉降縫，可以減少膨脹的不均勻性，對(duì)于水泥混凝土路面設(shè)置接縫比如設(shè)置脹縫和縮縫，能有效減少路面病害的發(fā)生，延長(zhǎng)路面壽命。 </p><p>　　5.4.3膨脹土地區(qū)的襯砌應(yīng)予加強(qiáng)。其斷面形式宜采用圓形或馬蹄形曲墻，并加設(shè)仰拱；最好采用先柔后剛的復(fù)合襯砌；要隨挖隨襯，盡可能減少?lài)鷰r的暴露時(shí)間。 </p><

19、p>　　5.4.4含有膨脹土路基中間帶不種或種植草皮及蒸發(fā)量小的樹(shù)種、花種或松柏等針葉樹(shù)進(jìn)行綠化，減少水分蒸發(fā)。 </p><p>　　5.4.5加強(qiáng)排水 </p><p>　　對(duì)于膨脹土地區(qū)的工程，地面排水工程很重要，保證路基路面使排水暢通，防止地表水下滲，使路基土受到水的含水量上升；同時(shí)地下排水也要做好比如滲溝、滲井等工程；另外路面應(yīng)做封層，防止水浸入路面內(nèi)部。 </p&g

20、t;<p><b>　　結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　膨脹土強(qiáng)度高、壓縮性好易被認(rèn)為是天然良好地基，所以在路路基施工一定要結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)以及科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)該地土質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，一旦確認(rèn)為膨脹土，一定要做好地基處理，處理完畢后按照規(guī)范進(jìn)行檢測(cè)，符合標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行后續(xù)施工。另外對(duì)借方、和遠(yuǎn)調(diào)來(lái)的土必須鑒定符合要求后后方可使用。 </p><p><b&g

21、t;　　【參考文獻(xiàn)】 </b></p><p>　　[1]趙滿慶，裂隙土機(jī)床病害研究[M]，成都；西南交通大學(xué)出版 </p><p><b>　　社，2002 </b></p><p>　　[2]麥杰迪，膨脹土性能及膨脹土地區(qū)道路設(shè)計(jì)研究[D]，西安；長(zhǎng) </p><p><b>　　安大學(xué)，200