试论膨胀土路基的施工技术

试论膨胀土路基的施工技术

黑龙江省龙建路桥第四工程有限公司

膨胀土是一种高塑性粘土。吸水后膨胀较为明显,失水后会出现显著的收缩。承载力较高、具有吸水膨胀以及反复胀缩变形是膨胀土的明显特征,在性质方面极不稳定。膨胀土作为一种特殊土质,对道路以及构造物建设造成直接影响。公路建设会不可避免地遇到膨胀土地区。需要从膨胀土特性着手,改善膨胀土当中存在的多种不足,实现对道路工程质量以及人们生命财产安全的保障。

一、明确膨胀土的性质

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。膨胀土在当前的道路施工中是影响施工质量和施工效益的关键性因素,由于其是一种具有着严格破坏力度的土壤和土质情况,因此,其容易造成公路路基的变形和移位,造成地基的不稳定现象,因此对其进行合理的分析与试验,是确保公路施工质量的基础前提。

1.分析膨胀土的物理性质及力学性质

(1)含水量分析

膨胀潜势较好是是膨胀土的特征之一,导致其出现的缘有很多种,最为关键的就是含水量的大小与变化。在实际开展工程施工工作时,可通过保持稳定含水量的方式,避免构造物受到膨胀土膨胀而出现一系列破坏。即便粘土当中的含水量发生稍微的变化也会引起相当严重的有害膨胀。

(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/m&sup3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。

(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膨胀力的影响

膨胀力其实是一种压力,试样膨胀到最大限度之后,可通过荷载的作用回复到最初体积。膨胀压力在给定粘土当中也做为常数存在。在干容重不断变化的基础上,膨胀压力也会发生改变。在衡量黏土膨胀特性时,可将膨胀力作为主要依据。干容重对于未扰动的黏土来说是一种原位特征,所以可以直接用膨胀特性来表明原味干容重时土的膨胀压力。

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。

二、膨胀土路基施工技术的应用

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,其破坏力巨大,并成为困扰岩土工程界的重大工程科研难题。我国高速公路日新月异的发展建设,许多公路路线不可避免地会通过膨胀土地区,而为了保证道路工程的质量和人民的生命财产安全,必须把解决因膨胀土而造成的一系列工程问题作为一项重要的课题来研究

1.科学选择路基填料

因膨胀土粘聚性较高,所以受到较大含水量的影响,会成为塑性较高的巨大团块,在晾干工作方面存在一定难度。不断散失的水分可降低土块可塑性。在粘聚性继续作用的基础上,土块力学强度会得到真正意义上的提升。增加土块的坚硬程度。在路基填料工作中直接使用含水量较高的膨胀土,是导致施工难度不断增加的重要因素,工期也会有所延长,施工质量得不到保障,尤其是在多种极端季节的影响下,混凝土局部会出现多种病害问题,强雨水以及干燥等都会引发其出现坍塌隆起或者裂缝问题。这要求我们在实际开展路基施工工作时,进行特殊的填料操作。施工过程中如果遇到多层混凝土分布的问题,填料需要选择膨胀性最弱的土层。砾石料或者结核料填筑路基主要在砾石层出露或者膨胀土中有结合层分布的范围内使用。部分地表出现较弱的膨胀性,这部分土地一般经过风化、搬运或者耕种,可用做路基填料开展施工作业,施工时注意使用在路基下层。

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。

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]杜雨.浅谈膨胀土路基的设计及施工技术要点[J].科技信息,2013(13):383-384.

[2]解鹏.浅谈膨胀土路基的施工技术与质量控制方法[J].科技视界,2013(17):153.

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