包邊法處理弱膨脹土路基施工工法

/包邊法處理弱膨脹土路基施工工法1、膨脹土特征膨脹土是在自然地質(zhì)過程中形成的一種多裂縫并具有顯著脹縮特性的土體，它的成分主要是由強親水性礦物（蒙脫石和伊利石）組成。膨脹土吸水膨脹、失水收縮，并有反復(fù)變形的性質(zhì)以及土體中雜亂分布的裂縫，對工程結(jié)構(gòu)物具有嚴(yán)峻的破壞作用。特別是對路基工程和大型結(jié)構(gòu)物所產(chǎn)生的變形破壞作用，往往具有長期、潛在的緊急。因此，膨脹土問題己受到公路、市政工程學(xué)科專家和工程技術(shù)人員的普遍關(guān)注，從不同角度、途徑和目的進行試驗研。膨脹土的脹縮性、超固結(jié)性及裂隙性使得膨脹土路基常出現(xiàn)嚴(yán)峻的質(zhì)量問題。假如處理不好，膨脹土在膨脹和收縮固結(jié)過程往往將路基脹裂和拉裂，給道路遺留病害，不僅縮短道路的運用壽命，還增加處理病害的投資，產(chǎn)生不良影響。在交通部部頒現(xiàn)行《公路路基設(shè)計規(guī)范》（JTGD30-2004）中接受粘粒含量小于2μm的百分比和自由膨脹率及膨脹總率三個指標(biāo)，把膨脹土分為強膨脹土、中膨脹土和弱膨脹土三個級別。膨脹土的工程特性大致可以歸納如下：脹縮性；崩解性；多裂隙性；超固結(jié)性；風(fēng)化特性；強度衰減性。2、膨脹土的判別和分類在膨脹土地區(qū)進行工程建設(shè)，首先必需正確識別膨脹土和非膨脹土，并精確推斷膨脹土膨脹勢的強弱和工程性質(zhì)的特點，然后才能在工程設(shè)計和施工中做到有的放矢，實行切實有效的方法進行處理。以往的工程建設(shè)閱歷（包括水利、公路、鐵路等）已經(jīng)證明：膨脹土并不行怕，可怕的是對膨脹土推斷失誤，沒有進行正確的處理而導(dǎo)致工程病害的發(fā)生。對于膨脹土的判別和分類，近些年來國內(nèi)外做了大量的探討工作，基于不同目的接受不同的判別和分類方法。如：通過膨脹性礦物（蒙脫石及蒙脫石和伊利石、高嶺石的混層礦物）的含量、膨脹土的液限和塑性指數(shù)、自由膨脹率等等。雖然膨脹土的判別方法國內(nèi)外尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但比較廣泛接受的是現(xiàn)場定性和室內(nèi)簡易定量指標(biāo)相結(jié)合的方法，即依據(jù)工程地質(zhì)特征及土的自由膨脹率指標(biāo)綜合判定：第一，裂隙發(fā)育，常有光滑面和擦痕，有的裂隙中充填灰白色、灰綠色粘土，在自然條件下呈硬塑狀態(tài)；其次，多出露于二級或二級以上階地、山前丘陵和盆地邊緣，地形平緩，無明顯自然陡坎；第三，常見淺層滑坡、地裂、新開挖坑槽壁易發(fā)生坍塌等；第四，建筑物裂隙隨氣候變更而張開或閉合；第五，自由膨脹率大于或等于40%。具備這些條件的土可判定為膨脹土，然后再對其進行粘土礦物、基本指標(biāo)、力學(xué)強度等全面探討。3、包邊法概述包邊法最初出現(xiàn)在公路工程軟基礎(chǔ)、弱膨脹土路基處理中。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展和開發(fā)，對市政道路的需求和運用也在增加，目前包邊法在市政工程類似路基基底的處理、填筑中也得到了推廣、應(yīng)用，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟效益。施工時可用接近最佳含水量的弱膨脹土填筑路堤，但兩邊邊坡部分要用非膨脹土作為封層。路堤頂面也要用非膨脹土形成包心填方。挖方地段當(dāng)挖到距路床頂面30cm以上時，應(yīng)停止向下開挖，并挖好臨時排水溝；待做路面時，再挖至路床頂面以下30cm，并用非膨脹土回填，并按要求壓實。二、適用范圍本工法適用于處理地下水位以上，弱膨脹土路基處理。三、工法特點1、包邊法是一種快速處理弱膨脹土路基的方法，速度快、工期短、效果顯著。2、工藝簡潔，施工便利?？梢罁?jù)常規(guī)路基土石方填筑過程按三階段、四區(qū)段、八流程進行路基填筑，進行路基土石方攤鋪、整平、壓實、檢驗。3、無需專用機具設(shè)備。操作簡潔，便于駕馭、推廣。4、施工占地小，無需設(shè)置專用的場地進行土料堆放、處理，可就地對弱膨脹土進行處置、轉(zhuǎn)換、填筑。在施工場地相對較小的市政道路工程施工中優(yōu)勢更為明顯。四、施工準(zhǔn)備路基工程施工準(zhǔn)備，除應(yīng)做好施工調(diào)查、核對設(shè)計文件、交樁復(fù)測等常規(guī)準(zhǔn)備工作以外，還需著重做好和壓實度密切相關(guān)的土質(zhì)調(diào)查試驗和壓實工藝試驗工作。（一）土質(zhì)調(diào)查試驗在開工前進行土質(zhì)補充調(diào)查試驗，取得足夠詳細(xì)的數(shù)據(jù)，判明地基土的真實類別，為基底處理、路基填筑、棄方利用等供應(yīng)施工依據(jù)，確定最佳施工方案。土質(zhì)調(diào)查試驗項目見表1。土質(zhì)調(diào)查試驗項目表表1試驗項目數(shù)值試驗項目數(shù)值自然含水量（%）砂土最大干容重（kg/m3）自然容重（kg/m3）砂土最小干容重（kg/m3）比重不勻整系數(shù)/曲率系數(shù)液限最大干容重（kg/m3）塑限最優(yōu)含水量（%）塑性指數(shù)大于5mm顆粒占總土重（%）土類別校正后最大干容重（kg/m3）填料等級校正后最優(yōu)含水量（%）（二）壓實工藝試驗1、試驗?zāi)康模阂罁?jù)初選的碾壓機械及支配運用的填料種類，進行現(xiàn)場填筑（包括包邊土）壓實工藝試驗，以選定工藝參數(shù)和施工方法。（1）選定最適宜的壓實機械。（2）確定最佳鋪土層厚度。（3）選定最經(jīng)濟壓實遍數(shù)。（4）選定最佳含水量限制范圍和方法。（5）核定填筑前后土方量變更率。（6）確定經(jīng)濟合理的工藝流程和施工方法。2、試驗程序和方法：利用初選的壓實機械對支配運用的填料進行現(xiàn)場小區(qū)段填筑壓實試驗，找出機型、填料、含水量、層厚、碾壓遍數(shù)的相互關(guān)系，繪制和設(shè)計指標(biāo)相關(guān)規(guī)律曲線，確定標(biāo)準(zhǔn)化施工工藝及其參數(shù)。（1）當(dāng)合理分層厚度已定時（如依據(jù)機械說明書或閱歷），即按該鋪土厚度進行試驗，經(jīng)不同遍數(shù)的壓實，分別取樣測定其壓實度或強度數(shù)據(jù)。將試驗結(jié)果繪制成壓實遍數(shù)和壓實度（或強度）的關(guān)系曲線，據(jù)以定出須要的壓實遍數(shù)。（2）當(dāng)分層鋪土厚度未定時，任取3-4種鋪土厚度，分段進行試驗，各段分別限制不同的鋪土厚度，分別經(jīng)不同壓實遍數(shù)，并逐次測定其壓實度（或強度），據(jù)以繪制不同壓實遍數(shù)的干密度（或強度）和鋪土厚度的關(guān)系曲線，從而確定合理的鋪土厚度和壓實遍數(shù)。（三）包邊土斷面及土質(zhì)要求1、土質(zhì)要求接受非膨脹土，要求液限小于50%，塑性指數(shù)大于6%，小于26%，CBR值大于3%，不得接受粉土包邊。2、包邊土厚度b=1.5～2m3、阻隔水層的設(shè)置，設(shè)置阻隔水層主要是防止毛細(xì)水對弱膨脹土（高液限土）的浸潤作用，從而導(dǎo)致路基強度下降，對阻隔水層的設(shè)置依據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)，水文條件，地表積水狀況而定。（1）地下水位較高，土質(zhì)潮濕，接受石灰土或砂礫封層，石灰劑量3%～5%，層厚30cm。（2）地下水位不高，地表干燥，可填75～80cm厚的低液限土作為封層。（3）若地方有砂性土，最好接受砂性土封層的方法，封層厚度以40～50cm為宜。施工斷面示意圖五、施工工藝施工時必需依據(jù)現(xiàn)行《城鎮(zhèn)道路工程施工和質(zhì)量驗收規(guī)范》（CJJ1-2008）進行施工。（一）工藝程序依據(jù)路基處理、填筑的區(qū)段長短，可分為多個工作面，各工作面實行以下工作流程：填土→攤鋪→平整→壓實→檢測（二）施工要點1、測量放線依據(jù)設(shè)計圖放出填筑界限邊樁，并做好標(biāo)識，以指導(dǎo)和便利施工。2、基底處理依據(jù)設(shè)計文件，結(jié)合現(xiàn)場土質(zhì)調(diào)查狀況，按規(guī)定方法進行基底處理，并依據(jù)須要進行阻隔水層處理，然后填筑包邊底層非膨脹土，其厚度嚴(yán)格依據(jù)設(shè)計層厚進行填筑，壓實度必需符合設(shè)計和現(xiàn)場試驗參數(shù)。路堤基底積水或淤泥應(yīng)在填筑前徹底清除，回填時厚度和壓實度都要求勻整?；兹魹閺娕蛎浶酝粒罘铰坊诔疃葢?yīng)為3米，挖方路基挖除深度應(yīng)為1.2米。填高不足1米的路堤，必需換填非膨脹土，并按規(guī)定壓實。路堤和路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內(nèi)的含水量不愿定相同，原有的密實度也不盡相同，壓實時應(yīng)使其壓實得勻整、緊密，避開發(fā)生不勻整沉陷。因此，填挖交界處2米范圍內(nèi)的挖方地基表面上的土應(yīng)挖成臺階，翻松，并檢查其含水量是否和填土含水量相近，同時接受適宜的壓實機具，將其壓實到規(guī)定的壓實度。3、分層填土依據(jù)試驗確定的填料合理層厚，進行分層填土壓實。填筑時現(xiàn)行施工四周包邊土，再進行中部填心土填筑。路基填方段假如堤心厚度小于1米的,則均以非膨脹土回填。距路床表面以下2米范圍內(nèi)每層虛鋪厚度不大于25厘米；而距路床表面2米以下每層虛鋪厚度不大于35厘米。碾壓前，應(yīng)限制兩種填料的各自含水量，使兩種填料在同一壓實工藝下能達到壓實標(biāo)準(zhǔn)。包邊土的壓實度應(yīng)符合下表2的規(guī)定。路基壓實度標(biāo)準(zhǔn)表2填挖類型路床頂面以下深度（cm）道路類別壓實度（％）（重型擊實）檢驗頻率檢驗方法范圍點數(shù)挖方0～30城市快速路、主干路951000m2每層1組（3點）細(xì)粒土用環(huán)刀法，粗粒土用灌水法或灌砂法次干路93支路及其它小路90填方0～80城市快速路、主干路95次干路93支路及其它小路90＞80～150城市快速路、主干路93次干路90支路及其它小路90＞150城市快速路、主干路90次干路90支路及其它小路87碾壓應(yīng)從往中間進行，對不同填料結(jié)合處要增加碾壓遍數(shù)1-2遍。超高彎道的碾壓應(yīng)自低處向高處進行。4、灑水或晾曬灑水或晾曬應(yīng)在平整工作前或伴隨平整作業(yè)進行，無論灑水或晾曬，應(yīng)使填料含水量保持在最佳含水量允許波動范圍內(nèi)（一般狀況應(yīng)限制在+2%～-3%限值以內(nèi)）。5、攤鋪整平接受推土機或平地機將填料按合理層厚攤鋪平整，以便獲得勻整的壓實效果。6、機械碾壓接受振動碾或輪胎式壓路機進行碾壓，碾壓作業(yè)時，行間（橫向）應(yīng)重疊0.3-0.5m，碾壓區(qū)段間（縱向）應(yīng)重疊1.0m以上。7、檢驗簽證依據(jù)設(shè)想指標(biāo)，以填層的干密度、相對密度或地基系數(shù)等指標(biāo)判定是否合格。不合格者，應(yīng)進一步碾壓，直到合格為止，此時檢驗量加倍；判定合格者，經(jīng)簽證后方可進行下道工序。8、路面整修路面整修應(yīng)結(jié)合填筑基底表層的最終一層進行。按設(shè)計斷面形式和支配填筑高程限制攤鋪層厚，并掛線細(xì)致找平。碾壓中若發(fā)覺凸凹不平，須剛好找平，使碾壓好的路面形態(tài)和高程符合要求。9、邊坡夯拍邊坡宜隨填層的填筑逐步將其夯拍密實，全部路堤填筑完成后，再將坡面整理平順。10、橋涵缺口路基填筑待缺口處圬工達到設(shè)計要求強度后，方可對稱進行分層填筑碾壓，接受大型壓實機具進行碾壓作業(yè)時，應(yīng)距圬工邊緣1.0m以上，未碾壓到的部位輔以小型壓實機具或人工夯實。（三）施工機械本法主要接受機械化進行施工，常用施工機械包括挖掘機、裝載機、推土機、鏟運機、平地機、壓路機、自卸載重汽車、灑水設(shè)備等。（四）施工組織1、運距在100m以內(nèi)者，以推土填筑為好，宜接受四機一組，扇形取土橫向集中運土縱向分層填筑法施工。2、運距在100-800m者，宜用鏟運機循環(huán)作業(yè)填筑路堤。3、運距在800m以上者，宜用裝載機或挖掘機挖裝，自卸汽車運土，推土機協(xié)作填筑施工。4、碾壓作業(yè)運用自重10t以上的振動壓路機。5、平整作業(yè)運用推土機或平地機。6、灑水作業(yè)運用灑水車或壓水管噴灑。六、施工限制和質(zhì)量檢驗（一）管理程序質(zhì)量管理貫穿于施工全過程，和全體施工人員有關(guān)，涉及全部和質(zhì)量有關(guān)的因素。詳細(xì)施工質(zhì)量管理程序見圖1。質(zhì)量管理部門質(zhì)量管理部門施工準(zhǔn)備施工人員檢驗組施工負(fù)責(zé)人土質(zhì)調(diào)查試驗壓實工藝試驗其他常規(guī)試驗土質(zhì)種類填料含水量填層厚度壓實遍數(shù)基底檢查壓實密度檢查地基系數(shù)檢查填土管理日報表檢驗日報單施工質(zhì)量管理程序圖1（二）施工限制以土工試驗和現(xiàn)場填土壓實試驗資料為依據(jù)，對填料復(fù)查試驗頻次、填料含水量、填層厚度、平整度、碾壓遍數(shù)等參數(shù)進行施工限制，達到經(jīng)濟有效的施工和確保設(shè)計質(zhì)量指標(biāo)的目的。（三）質(zhì)量檢驗質(zhì)量檢驗包括基底、填料、壓實度（或強度）的檢驗。對檢驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計整理，探討分析，制定措施，剛好改進施工質(zhì)量。1、填料復(fù)查項目及頻次顆粒級配液限塑限相對密度擊實試驗大于5mm顆粒單體體積重2、密實度檢驗路堤每一填層每100m長度范圍內(nèi)，抽驗6個測點，其中路堤中部2點，距邊坡0.5-1.0m處各2點。3、地基系數(shù)抽驗以100m長為一段，路堤下部每填1.5m厚抽驗2點，基床表層和底層各抽驗2點。（四）檢測手段接受灌砂法、環(huán)刀法、核子濕度密度儀等檢測工具或方法進行檢測。七、平安措施1、機械化施工要嚴(yán)格規(guī)劃機械運行路途，防止相互干擾或碰撞。2、機械在填層邊緣作業(yè)，應(yīng)留出平安距離，防止機械下溜或翻倒。3、嚴(yán)禁懸空掏底挖土石。4、降雨時，不得攤鋪填料和進行碾壓作業(yè)。5、每日填土作業(yè)