文档介绍：包边法处理市政道路弱膨胀土路基施工工法
一、前言
1、膨胀土特征
膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂缝并具有显著胀缩特性的土体,它的成分主要是由强亲水性矿物(蒙脱石和伊利石)组成。膨胀土吸水膨胀、失水收缩,并有反复变形的性质以及土体中杂乱分布的裂缝,对工程结构物具有严重的破坏作用。特别是对路基工程和大型结构物所产生的变形破坏作用,往往具有长期、潜在的危险。因此,膨胀土问题己受到公路、市政工程学科专家和工程技术人员的普遍关注,从不同角度、途径和目的进行试验研。
膨胀土的胀缩性、超固结性及裂隙性使得膨胀土路基常出现严重的质量问题。如果处理不好,膨胀土在膨胀和收缩固结过程往往将路基胀裂和拉裂,给道路遗留病害,不仅缩短道路的使用寿命,还增加处理病害的投资,产生不良影响。
在交通部部颁现行《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)中采用粘粒含量小于2μm的百分比和自由膨胀率及膨胀总率三个指标,把膨胀土分为强膨胀土、中膨胀土和弱膨胀土三个级别。膨胀土的工程特性大致可以归纳如下:胀缩性;崩解性;多裂隙性;超固结性;风化特性;强度衰减性。
2、膨胀土的判别与分类
在膨胀土地区进行工程建设,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做到有的放矢,采取切实有效的方法进行处理。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,近些年来国内外做了大量的研究工作,基于不同目的采用不同的判别和分类方法。如:通过膨胀性矿物(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、自由膨胀率等等。虽然膨胀土的判别方法国内外尚未有统一标准,但比较广泛采用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综合判定:
第一,裂隙发育,常有光滑面与擦痕,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;
第二,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;
第三,常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等;
第四,建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合;
第五,自由膨胀率大于或等于40%。具备这些条件的土可判定为膨胀土,然后再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。
3、包边法概述
包边法最初出现在公路工程软基础、弱膨胀土路基处理中。随着城市建设的快速发展与开发,对市政道路的需求和使用也在增加,目前包边法在市政工程类似路基基底的处理、填筑中也得到了推广、应用,并取得了良好的技术经济效益。
施工时可用接近最佳含水量的弱膨胀土填筑路堤,但两边边坡部分要用非膨胀土作为封层。路堤顶面也要用非膨胀土形成包心填方。挖方地段当挖到距路床顶面30cm以上时,应停止向下开挖,并挖好临时排水沟;待做路面时,再挖至路床顶面以下30cm,并用非膨胀土回填,并按要求压实。
二、适用范围
本工法适用于处理地下水位以上,弱膨胀土路基处理。
三、工法特点
1、包边法是一种快速处理弱膨胀土路基的方法,速度快、工期短、效果显著。
2、工艺简单,施工方便。可按照常规路基土石方填筑过程按三阶段、四区段、八流程进行路基填筑,进行路基土石方摊铺、整平、压实、检验。
3、无需专用机具设备。操作简单,便于掌握、推广。
4、施工占地小,无需设置专用的场地进行土料堆放、处理,可就地对弱膨胀土进行处置、转换、填筑。在施工场地相对较小的市政道路工程施工中优势更为明显。
四、施工准备
路基工程施工准备,除应做好施工调查、核对设计文件、交桩复测等常规准备工作以外,还需着重做好与压实度密切相关的土质调查试验和压实工艺试验工作。
(一)土质调查试验
在开工前进行土质补充调查试验,取得足够详细的数据,判明地基土的真实类别,为基底处理、路基填筑、弃方利用等提供施工依据,确定最佳施工方案。土质调查试验项目见表1。
土质调查试验项目表表1
试验项目
数值
试验项目
数值
天然含水量(%)
砂土最大干容重(kg/m3)
天然容重(kg/m3)
砂土最小干容重(kg/m3)
比重
不均匀系数/曲率系数
液限
最大干容重(kg/m3)
塑限
最优含水量(%)
塑性指数
大于5mm颗粒占总土重(%)
土类别
校正后最大干容重(kg/m3)
填料等级
校正后最优含水量(%)
(二)压实工艺试验
1、试验目的:根据初选的碾压机械及计划使用的填料种类,进行现场填筑(包括包边土)压实工艺试验,以选定工艺参数和施工方法。
(1)选定最适宜的压实机械。
(2)确定最佳铺土层