| 标题 | 膨胀土路基的综合治理研究 |
| 范文 | 陈建国 李凤飞 鄂尔多斯市东方路桥集团股份有限公司，内蒙古鄂尔多斯017000 摘要 膨胀土是一种膨胀性粘土矿物，具有体积明显胀缩和强度急剧衰减的特性，分布十分广泛，有特殊的危害作用，特别是对公路等浅层轻型工程建设，破坏性极强，并且这种破坏能够多次反复发生，具有长期的潜伏性，被称之为“工程中的癌症”。本文结合特定工程案例，对膨胀土路基的治理进行了综合研究，对设计施工单位有一定的借鉴意义。 关键词 膨胀土；路基治理；综合研究 中图分类号U416.1 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）61-0057-02 0引言 近年来，随着我国基本建设的迅猛发展，公路建设开始向中西部地区快速延伸，公路膨胀土问题大量出现，膨胀土的地质灾害问题频发，由此造成很大的经济损失，也对生态环境造成了日趋严重的破坏。 根据对我国近四十年的膨胀土研究成果，中科院地质所对我国规划建设中的国道主干线及西部八条省级区域路网沿线地质条件进行分析预测，我国西部21 000km高速公路里有近3 300km路段要穿越膨胀土地质区。 由此可见，膨胀土工程地质问题已成为公路建设中最突出的工程问题之一[1]。 1 案例背景 本项目在内蒙古境内，膨胀土主要分布在丘陵、垄岗地貌单元内，以中、弱膨胀土为主，其中Ⅱ-Ⅲ级阶地上的膨胀性较强，局部分布于中低山坡脚的坡洪积层，膨胀性较弱。沿线中等膨胀土路的主要分布区范围为里程号K108+200~113+100段、K114+640-~K116+700段及K121+400~K123+000，厚度多在2m~3m左右，局部较厚，粘性土为主，具有膨胀性，含少量碎石。膨胀土的力学性质差，边坡上的膨胀土自稳能力差，易产生滑塌现象。 膨胀土路基采用排水、保湿、绿化并结合支挡等综合治理的方案进行处治，边坡遵循“缓坡率、宽平台、固坡脚”的设计原则。 2 填方路基治理 填方路基的处理，根据膨胀土的不同情况采用相对应的措施。高度不足1m的路堤，采取换填或改性处理等措施处治；表层为过湿土，一般采取换填或进行固化处理等措施处治；填土高度小于路面和路床的总厚度，基底为膨胀土时，宜挖除地表0.30m~0.60m的膨胀土，并将路床换填为非膨胀土或掺灰处理。若为强膨胀土，挖除深度应达到大气影响深度[2]。 在换填设计时，不同地段考虑的因素如表1所示。 换填施工工艺简单，可采用人工或机械挖除基底下的膨胀土，挖除深度根据膨胀土强度确定，然后分层铺设，分层碾压。本项目膨胀土路基，填方基床与挖方路床一般超挖40cm~50cm，基底清表碾压后，采用厚5％石灰土换填，松铺厚度在30cm左右，含水量的控制一般选择大于最佳含水量的2%~4%的范围，路拌两遍，采用重型碾压机碾压4遍。填筑宽度应延伸至坡脚外，再按一般路堤要求填筑，路基主要外借砂砾石土填筑。 在路基施工前，要按图纸和监理工程师的要求，修筑规定长度、全幅路基宽度的试验段，以确定膨胀土路堤施工中的石灰掺量、松铺厚度、最佳含水量、碾压机具以及全部施工工艺，试验结果应报监理工程师批准。 膨胀土具有明显的吸水膨胀和失水收缩的高塑性能，故施工工艺必须和膨胀土的性能相吻合，并符合《公路路基施工技术规范》的规定。 膨胀土地区路基应分段施工，各道工序在衔接上必须连续进行，不间断地完成。路基边坡按图纸要求修整，路堤或路堑两侧边坡的防护封闭工程必须及时完成，防止雨水直接侵蚀。 3 路堑边坡设计 本项目工程地质条件复杂，路堑边坡情况各异，所以对不同类型的膨胀土边坡采用了不同的稳定措施。 对于复杂边坡，主要指那些强膨胀土地段，土层为多层土，有软弱夹层，地形地貌多为斜坡高陡，汇水面积长大，地下水活动频繁，高度＞15m的，采用的稳定措施主要为加强排水，以支挡为主；对于较复杂边坡，中等膨胀土地段，多层土，无软弱夹层，斜坡短缓，汇水面积短小，偶有地下水出露，高度为6m~15m，采用的稳定措施为加强排水，坡面防护辅以支挡；对于简单边坡，弱膨胀土，土质单一较均质，平坦无坡，岗脊正地形，无地表水汇集，高度≤6m，较稳定地段，采用的稳定措施为加强排水，坡面防护为主[3]。 根据以上原则，膨胀性较弱、含少量砾石的膨胀土路堑边坡的坡面采用窗孔式护面墙结合支撑渗沟防护。上部3m~8m是弱膨胀土质、下部是中、强风化千枚岩的边坡路段，下部千枚岩边坡坡率采用1:0.75~1:1.0，上部土质边坡坡率采用1:1.0~1:1.25，坡面采用锚杆窗孔式护面墙＋支撑渗沟防护。 膨胀土厚度较大的深路堑路段，边坡坡率采用1:1.5，边坡高度大于4m的路段设置2m高护脚矮墙，墙顶以上边坡每6m设一道4m宽的平台，平台内培土植草绿化，平台内侧设平台截水沟。坡面先采用实体浆砌片石护面墙防护，然后在墙面上采用拱形骨架植草绿化。坡体地下水较丰富的路段，护面墙下方设置支撑渗沟，降低坡体地下水。 支撑渗沟是一种重力结构，以支撑作用为主，对不稳定的边坡起支撑作用，一般在坡面浅表层前部成群设置[1]。支撑渗沟结构设计计算方法如表2所示。 路堑施工前，先施工截、排水设施，将水引至路幅以外。边坡施工过程中，要设法维持土体原状含水量。边坡不得一次挖到设计线，应预留厚度300mm~500mm，待路堑完成时，再分段削去边坡预留部分，并立即进行加固和封闭处理。 挖方路段的路床按图纸规定进行超挖，并对开挖底面进行压实处理达到规范要求后，应立即用符合要求的材料回填（非膨胀土或改性土）并按规定压实，压实标准应符合规定。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曝晒或浸水，基础埋深应在大气风化作用影响深度以下。 4 路基排水设计 对于填土高度小于1m的膨胀土低填路段，路基两侧设置矩型混凝土排水边沟，在边沟下部设置纵向盲沟，对于填土高度大于1m的膨胀土平缓路段，路基排水同一般路段。位于斜坡路段的填方路基，在斜坡的上部边沟下方设置纵向盲沟。 挖方路基排水采用路侧边沟、平台截水沟及坡口外截水沟排除路基地表水，采用在边沟下部设置纵向盲沟、在坡体内设置支撑渗沟排除坡体内部裂隙水。支撑渗沟沿纵向6m~18m设置一道。为防止坡外水流入坡内，在坡顶外5m左右设置截水沟。 5 结论 膨胀土及其工程病害问题一直没有得到妥善解决，是一个世界性的技术难题，有工程界的“癌症”之称。它具有吸水膨胀、失水收缩、渗透性差、多裂隙等工程特性，对膨胀土构造物的稳定性产生重大危害，每年因此造成非常巨大的经济损失。这就需要我们在基础理论和工程处置措施方面都进行理论实践的研究，根据实际情况进行设计和施工，避免和减少工程事故的发生，提高工程质量。 参考文献 [1]郑健龙.公路膨胀土工程[M].北京：人民交通出版社，2009. [2]刘特洪.工程建设中的膨胀土问题[M].北京：中国建筑工业出版社，1998. [3]李健，孙英学.高等级公路工程中的膨胀土研究[J].水利水电科技进展，1998，2(1). |
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