膨脹土填芯路基施工工法(包邊法,路基填筑)

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1、膨脹土填芯路基施工工法申報(bào)單位：山東XX建設(shè)有限公司申報(bào)時(shí)間：二〇一二年四月膨脹土填芯路基施工工法山東XX建設(shè)有限公司1.前言膨脹土在我國(guó)分布極廣，目前已在20多個(gè)省、市、自治區(qū)發(fā)現(xiàn)膨脹土。其主要分布在云貴高原至華北平原間各流域形成的平原、盆地、河谷階地以及河間地塊和丘陵等地區(qū)。其中，珠江流域的東江、桂江、郁江、南盤江水系，長(zhǎng)江流域的長(zhǎng)江、漢水、嘉陵江、岷江、烏江水系，淮河、黃河、海河流域各干支流水系等地區(qū)膨脹土分布最為集中。由于膨脹土具有明顯的脹縮性、超固結(jié)性和多裂隙性，如直接用以填筑路基或在改良和填筑

2、施工過程中質(zhì)量控制不當(dāng)，都會(huì)對(duì)路基穩(wěn)定性帶來相當(dāng)大的危害。因此，在大規(guī)模、高標(biāo)準(zhǔn)公路建設(shè)的工程實(shí)施中，必須高度重視膨脹土改良技術(shù)和改良膨脹土路基施工技術(shù)。XX高速公路項(xiàng)目地處山東省南部，路線內(nèi)丘陵頂部及丘間洼地相對(duì)較為平坦，多辟為耕地，屬膨脹土集中地區(qū)，該項(xiàng)目路基填筑方量大，僅XX高速五合同段借土填方就達(dá)326萬方，土源極其緊張。經(jīng)勘察表明五合同K64+207～K66+404段可利用的土場(chǎng)全為弱膨脹土。在建設(shè)單位、監(jiān)理和設(shè)計(jì)單位的支持下，我公司與山東省交通科研所針對(duì)膨脹土路基施工進(jìn)行了技術(shù)攻關(guān)，在充分考慮

3、技術(shù)、安全及XX高速建設(shè)具有的特殊性質(zhì)、外部條件等的前提下，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土性分析、施工條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，制定了一套新型施工方法——膨脹土填芯、改性土包邊方案。該方案首先在XX五合同進(jìn)行了試驗(yàn)性施工，并在試驗(yàn)施工中開展了“膨脹土填芯路基施工質(zhì)量控制”項(xiàng)目科學(xué)試驗(yàn)研究工作，對(duì)改性土包邊膨脹土路基施工工藝進(jìn)行了探索和研究，試驗(yàn)證明膨脹土填芯路基施工方案既能滿足規(guī)范要求，保證工程質(zhì)量，又能節(jié)約工程投資。經(jīng)過試驗(yàn)段施工，我們對(duì)膨脹土填芯路基施工方案進(jìn)行了總結(jié)、完善，并在隨后整個(gè)XX高速公路的膨脹土路基施工中得到全面

4、推廣和應(yīng)用。2.工法特點(diǎn)包邊法是一種路基結(jié)構(gòu)性措施，包括路基兩側(cè)的包邊、以及膨脹土土芯的上、下封層處理，通過將未加處理的膨脹土芯與外部環(huán)境一定程度的隔離和平衡，降低了環(huán)境濕度變化、大氣降水、地下水位變化對(duì)膨脹土芯的影響，從而保證路基整體的穩(wěn)定性。其特點(diǎn)如下：2.1膨脹土土芯直接利用膨脹土填筑，避免了遠(yuǎn)距離取土，降低了直接工程費(fèi)用，生態(tài)環(huán)保效益良好。2.2膨脹土包邊結(jié)構(gòu)，在路基填土高度為6～8m、弱膨脹、路基坡度為1:1.5～1:1.75、上下封層結(jié)構(gòu)合理的前提下，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性良好。2.3使用改性膨脹土包邊，

5、中間直接填筑素膨脹土進(jìn)行路堤施工，路基可全斷面同時(shí)布土、推平、碾壓等，只在碾壓前增加了改性土包邊路拌施工工序，施工方便快捷。2.4實(shí)施前應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)情況及環(huán)境條件進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)性試驗(yàn)，確定改性土和膨脹土施工的最佳施工技術(shù)參數(shù)和施工工藝，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。3.適用范圍本工法適用于高速公路、一級(jí)公路、鐵路、機(jī)場(chǎng)等工程的膨脹土路基施工，也可用于膨脹土路基的病害加固處理。4.工藝原理改性處理是利用石灰、水泥或其他固化材料通過與膨脹土的物理化學(xué)作用對(duì)膨脹土進(jìn)行處理，以達(dá)到抑制土體膨脹，減弱收縮，增加力學(xué)

6、強(qiáng)度，提高水穩(wěn)性等目的。改良后的膨脹土可達(dá)到非膨脹土的各項(xiàng)指標(biāo)要求，從而可用于路堤填筑施工。本工法突破了常規(guī)的膨脹土路基施工方法，借鑒了國(guó)內(nèi)最新的膨脹土治理技術(shù)，通過試驗(yàn)確定了膨脹土的物理性質(zhì)，工程性質(zhì)，提出了膨脹土填筑路基的化學(xué)處治技術(shù)，使膨脹土直接用作路基填料進(jìn)行了全新的評(píng)價(jià)，擴(kuò)大了膨脹土的利用范圍，提高了取土場(chǎng)的利用率，節(jié)約了工程造價(jià)，有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。5.施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1膨脹土的特性及判別5.1.1膨脹土的特性膨脹土是一種遇水急劇膨脹，失水則嚴(yán)重干縮的高塑性粘土，它含有蒙脫石及伊利

7、石、高嶺石等膨脹性礦物，具有很強(qiáng)的親水性、持水性和很高的可塑性及粘聚性，工程力學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定。5.1.2膨脹土的判別膨脹土根據(jù)其膨脹率大致可分為強(qiáng)、中、弱三級(jí)，一般在設(shè)計(jì)文件中也有規(guī)定，也可取樣通過試驗(yàn)而定。按照自由膨脹率、液限和塑性指標(biāo)，膨脹土的判定及分類見表1。填料膨脹土等級(jí)判定標(biāo)準(zhǔn)表1膨脹潛勢(shì)等級(jí)指標(biāo)弱膨脹土中膨脹土強(qiáng)膨脹土液限（%）40～5050～70>70塑性指數(shù)15～2828～40>40自由膨脹率（%）35～5555～80>80<0.002mm膠粒含水量（%）<3535～50>50標(biāo)準(zhǔn)吸濕含水

8、率（%）2.5≤ωl<6.84.8≤ωl<6.8ωl>6.85.2取土場(chǎng)土樣分析項(xiàng)目部對(duì)K64+207～K66+404段路基填筑所用取土場(chǎng)南劉村取土場(chǎng)進(jìn)行了土質(zhì)調(diào)查，采用洛陽鏟探查，將該取土場(chǎng)劃分為4個(gè)取土區(qū)，即西南1區(qū)，東南2區(qū)，西北3區(qū)，東北4區(qū)，每個(gè)區(qū)取3個(gè)斷面，每個(gè)斷面3個(gè)點(diǎn)，共36個(gè)點(diǎn)，探取深度2.3米；經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)，取出的土樣均為高液限粘土及弱膨脹土。試驗(yàn)結(jié)果見表2。取土場(chǎng)膨脹土性能指標(biāo)表2取土區(qū)西南1區(qū)東南2區(qū)西北