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浅谈高速公路工程中膨胀土路基的施工工艺

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  论文关键词:膨胀土 路基 施工工艺
  论文摘要:近年来,我国高速公路有了长足发展,由于高速公路行车速度较高,路基的变形会涉及到公路运营的安全性问题。对于膨胀土地区的高速公路而言,由于膨胀土的湿胀干缩特性,使路基的变形问题更难处理,本文主要介绍了膨胀土的判别与分类,以及膨胀土路基的施工工艺。  
   
  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、膨胀土产生工程病害原因 
  膨胀土一直是困扰岩土工程界的重大工程问题。膨胀土因具有遇水膨胀、失水收缩的变形特性及其边坡浸水强度衰减特性在膨胀土地区的工业与民用建筑、水利、铁道、公路等工程建设和工程运营中起到极大的破坏作用。近年来,我国岩土工程界在对膨胀土微观结构特征及其工程性质的研究中取得了丰硕的成果,对膨胀土产生工程病害的原因给予科学的解释,并提出许多切实可行的处理办法。 
  二、膨胀土的判别与分类 
  在膨胀土地区进行工程建设时,首先必须正确识别膨胀土与非膨胀土,并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采取切实有效的方法进行处理,做到有的放矢。以往的工程建设经验(包括水利、公路、铁路等)已经证明:膨胀土并不可怕,可怕的是对膨胀土判断失误,没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。对于膨胀土的判别与分类,近些年来国内外都做了大量的研究工作,并总结出了许多的判别方法。如,通过分析膨胀性矿物(蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物)的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等。虽然对膨胀土的判别方法目前国内外尚未有统一标准,但现阶段采用比较广泛的是现场定性和室内简易定量指标相结合的方法,即根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标来综合判定: 
  1.裂隙发育,常见的有光滑面与擦痕面两种情况,有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土,在自然条件下呈硬塑状态。 
  2.多出露于二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘,地形平缓,无明显自然陡坎。 
  3.常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等。 
  4.建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合。 
  5.自由膨胀率大于或等于40%。凡具备以上这些条件的土均可判定为膨胀土,对土质进行判定后,另外还要再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。 
  三、膨胀土路基的施工工艺 
  1.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。 
  2.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。 
  3.路基排水。路基排水设施对膨胀土路基的稳定尤为重要,所有排水设施均应精心设计,要做好路基地面排水工程,使排水通畅,防止地表水下渗,浸润土质。所有地面排水沟渠,尤其是近路沟渠均应铺砌和加固,防止冲刷渗漏。边沟应比一般地区适当加宽加深,路堑边沟外侧应设平台,保护坡脚免遭水浸,并防止剥落物堵塞边沟。堑顶设截水沟,以防水流冲蚀坡面和渗人坡体,截水沟纵坡应利于排水。对于台阶形高边坡应在每一级台阶内设截水沟以截排上部坡面水,且在截水沟与坡脚之间设一定宽度的平台以利坡脚稳定。另外还要注意防止基底蒸发失水引起膨胀土干裂收缩。 
  4.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。 
  四、施工注意事项 
  1.使用膨胀土作为路基填料时,要求掺灰处理后的膨胀土其涨缩总率接近零为佳。 
  2.路基两边边坡部分和路基顶部要用非膨胀土作为封层,必要时需铺一层土工布,从而形成包心填方。 
  3.膨胀土的含水量应控制在最佳含水量的3%以内。 
  4.填挖交接处2米范围内挖方地基表面上的土应挖台阶,翻松并检查其含水量与填土含水量是否接近,同时选择适宜的压实机具,使压实度达到规定要求。 
  5.施工时避开雨季作业,加强现场排水。 
  6.膨胀土路基土的强度及压实度应严格遵守国家相关规定、规范。 
  五、小结 
  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]柳莉,鲁玉芬,开明,朱毅.高速公路膨胀土地段路基施工技术[J].露天采矿技术,2006,(1). 
  [2]刘大军,梁庆元.公路路基膨胀土填料改性处理的施工技术研究.探矿工程:岩土钻掘工程,2004(4). 
  [3]陈茂军,刘兴柱,赵霞.膨胀土路基处理的实践与探索.科技信息:科学教研,2007(29). 
  [4]李在允,李振中.谈膨胀土路基处理技术.河南科技,2005(5)

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