城市道路膨脹土路基設(shè)計要點

1、    城市道路膨脹土路基設(shè)計要點    王子路摘要：本文針對城市道路膨脹土的問題，通過研究膨脹土的分類、判別及工程特性，提出了在路基設(shè)計過程中通過避讓膨脹土區(qū)域采取重新選線、換填、土質(zhì)改良、以及工程防護等對城市道路膨脹土路基的處理方法及措施。關(guān)鍵詞：膨脹土路基設(shè)計處理措施：u448： a0引言巖土工程界對于膨脹土的問題一直受到困擾。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度會減弱，所以膨脹土對于公路、鐵路、水利、工業(yè)民用建筑、等建設(shè)工程以及在工程運營當中有相當大的破壞作用。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，我國巖土工

2、程界取得了相當大的成就。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)建物有相當大的危害。如含有膨脹土的路基不進行有效處治,那么路基邊坡的穩(wěn)定性以及路面的質(zhì)量也會受到影響。我國現(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,若廢棄必將導致大量借土及棄土用地的大幅增加,帶來工程造價增加及環(huán)保方面等許多問題。為了在公路路堤填筑中合理地利用這些不同脹縮等級的膨脹土,并為膨脹土的應(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)進行分析和研究。1目前國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國國土幅員遼闊，但地表土以膨脹土居多，土壤

3、結(jié)構(gòu)密致，成黃紅、褐色、灰色。這種土體的抗剪強度較高、壓縮系數(shù)小屬于低壓縮性土，但缺點很明顯，它遇水體積膨脹、干縮以及具有反復性，工程特性非常不穩(wěn)定。路基填料如果采用膨脹土，當土的含水量增大時，土的抗剪強度下降，另外它的透水性也比較差，所以路基填筑時難以達到規(guī)定的壓實度；對于已成型的路基，嚴重時會產(chǎn)生不均勻的沉降，并伴隨翻漿冒泥，所以路基填料當使用膨脹土時，必須對其進行處治方可使用。目前對于含有膨脹土的路基填料處治的方法以化學處治為主以物理處治為輔。物理改良是對填料的粒徑組成及級配進行物理改善，使其成為物理力學性質(zhì)滿足設(shè)計要求的新填料；化學處治主要是為了改變土體的結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)，通過向膨脹土中

4、添加固化劑等摻合料，促使固化劑與土體之間發(fā)生化學反應(yīng)，改變土體性質(zhì)。2膨脹土的工程特性及判別分類2.1膨脹干縮性由于膨脹土中含有較多伊利石、蒙脫石等強親水性較強的粘土礦物質(zhì)。所以當土體受到水的浸濕時，土顆粒表面的結(jié)合水膜會增厚導致土顆粒間的間距增大，自然會引起土體體積的膨脹；同理當土體含水量減少時，土顆粒表面的結(jié)合水膜會減薄導致土顆粒間的間距減小，自然會引起土體體積的收縮。2.2 多裂隙性反復的干縮濕脹，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。2.3 超固結(jié)性膨脹土處于超固結(jié)狀態(tài)，也就是說在地質(zhì)歷史上，膨

5、脹土地層曾經(jīng)受過的固結(jié)壓力比現(xiàn)在更大。3 膨脹土的特征3.1 地貌多在二級和二級以上壟崗、河谷階地、斜坡、山梁、盆地邊緣和山前丘陵出現(xiàn)，無明顯的自然陡坎和平緩地帶。3.2 顏色多呈棕、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)。3.3 結(jié)構(gòu)天然條件下，土體多呈硬塑或堅硬狀態(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，有時可見擦痕，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。3.4 土質(zhì)細膩、質(zhì)重、有滑感，常含有ca質(zhì)或fe、me質(zhì)結(jié)核或著豆石，局部形成鈣盤由于鈣富集成層。3.5 自然地質(zhì)現(xiàn)象坡面常見淺層塑性滑坡與溜坍

6、、地裂；新開挖坑（槽）壁易發(fā)生坍塌。4膨脹土的判別4.1 初判膨脹土的初步判別：自由膨脹率fs40%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。4.2 參照規(guī)范判定根據(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)該同時具有下列工程地質(zhì)特征：土的自由膨脹率fs40%；多在二級和二級以上壟崗、河谷階地、斜坡、山梁、盆地邊緣和山前丘陵出現(xiàn)，無明顯的自然陡坎和平緩地帶；在天然條件下呈堅硬或硬塑狀態(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。5城市道路膨脹土路基的處理方法與措施5.1重新選

7、線（址）對于膨脹潛勢中強級，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)。5.2土質(zhì)改良首先介紹一種新型復合粘性土固化材料 ncs，它是由合成的sca添加劑、水泥、石灰按一定比例改性而成。通常采用的石灰對膨脹土填料進行改性，另外還可以進行外摻處理采用石膏與石灰以及ncs固化材料。大量試驗結(jié)果以及實踐效果表明石灰與石膏比例適當時有一定效果，以石灰、ncs效果最好。新型復合粘性土固化材料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、物理、及化學物理反應(yīng)。土中ncs與水接觸釋出較多的鈣離子、鋁離子等高價陽離子中和膨脹土中的

8、負電荷，減薄了擴散層，拉近了土粒之間距離，相互凝聚成土團，構(gòu)成砂質(zhì)化和團粒化，提高土的壓實度。同時由于土粒在ncs水化反應(yīng)中生成新的水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣，增加了土體的強度和穩(wěn)定性。5.3換填一種最簡單而且最有效對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?shù)氐臍夂蛱攸c以及膨脹土的強弱等級確定換土的深度。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，該深度稱之為膨脹土的臨界深度，該深度處膨脹土的含水量稱之為臨界含水量。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12m，要考慮到地面降水影響，也就是說

9、中、弱膨脹土的換土深度大約為11.5m、強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)查后的臨界深度來確定。5.4工程加固和防護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、圬工骨架護坡及路肩、路塹擋墻進行加固防護。5.4.2設(shè)置沉降縫適當設(shè)置沉降縫，可以減少膨脹的不均勻性，對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，延長路面壽命。5.4.3膨脹土地區(qū)的襯砌應(yīng)予加強。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合襯砌；要隨挖隨襯，盡可能減少圍巖的暴露時間。5.4.4含有膨脹土路基中間帶不種或種植草皮及蒸發(fā)量小的樹種、花種或松柏等針葉樹進行綠化，減少水分蒸發(fā)。5.4.5加強排水對于膨脹土地區(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。結(jié)語膨脹土強度高、壓縮性好易被認為是天然良好地基，所以在路路基施工一定要結(jié)合當?shù)亟?jīng)驗以及科學實驗對該地土質(zhì)進行準確判斷，一旦確認為膨脹土，一定要做好地基處理，處理完畢后按照規(guī)范進行檢測，符合標準后再進