導(dǎo)語(yǔ)：高速公路膨脹土研究管理論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：淮江高速公路是江蘇省“九五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目，沿線分布有膨脹土，必須根據(jù)其特點(diǎn)，研究合理可行的解決辦法。本文通過(guò)對(duì)不同取土坑土樣試驗(yàn)、不同摻灰率壓實(shí)試樣試驗(yàn)和施工路段現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，提出了具體的處理措施和方案及填筑技術(shù)，對(duì)施工具有較好的指導(dǎo)作用，同時(shí)也將在實(shí)施過(guò)程中進(jìn)一步完善該項(xiàng)技術(shù)。

關(guān)鍵詞：高速公路路堤膨脹土試驗(yàn)研究

1前言

淮江高速公路是國(guó)道主干線同江至三亞、北京至上海的共線段，也是江蘇省“九五”重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一。全長(zhǎng)153km，全線采用路基寬28m，雙向四車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)。在測(cè)設(shè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)沿線分布有膨脹土。膨脹土中含有較多的粘粒及親水性較強(qiáng)的蒙脫石或伊利石等粘土礦物成分，是一種遇水膨脹、強(qiáng)度驟減、失水干縮、堅(jiān)硬而又常有收縮裂隙的高塑性粘土。用這種土來(lái)填筑路堤必須采取防護(hù)措施和填性，確保高速公路安全運(yùn)用。

由于膨脹土的液限、塑限和塑性指數(shù)較大，壓縮性偏低，在天然含水率的情況下處于較堅(jiān)硬的狀態(tài)，所以易被工程技術(shù)人員忽視，但其對(duì)工程建設(shè)潛在著嚴(yán)重的破壞性，膨脹土路堤易產(chǎn)生溜坍、坍塌、滑坡等嚴(yán)重事故，還會(huì)產(chǎn)生收縮開(kāi)裂、膨脹、松散、剝落等病害，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，治理難度很大。世界上許多國(guó)家遇到過(guò)膨脹土的危害問(wèn)題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)由于膨脹土問(wèn)題造成的損失，是洪水、風(fēng)和地震所造成的損失總和的兩倍多。我國(guó)有幾條重要鐵路、公路干線也遇到膨脹土引起的工程地質(zhì)問(wèn)題。目前處理膨脹土的方法主要是化學(xué)改性，如摻石灰、水泥、粉煤灰、氯化鈉、氯化鈣或磷酸等來(lái)穩(wěn)定膨脹土，其中加石灰是最普遍和最有效的方法，其摻灰量應(yīng)通過(guò)物理力學(xué)性質(zhì)、膨脹性、水穩(wěn)性等試驗(yàn)來(lái)選用最佳配比。因此必須根據(jù)淮江線膨脹土的特性，結(jié)合必要的試驗(yàn)，研究合理的處理方案以及在現(xiàn)場(chǎng)施工的適用性，提出填筑技術(shù)要求。

2試驗(yàn)項(xiàng)目、方法及成果

根據(jù)研究要解決的問(wèn)題，試驗(yàn)分成三大類(lèi)，分別為：

(1)取土坑土樣試驗(yàn)，用以鑒別土樣的脹縮程度，包括液限、塑限、顆粒大小分析，自由膨脹率，粘土礦物成分分析(x射線衍射試驗(yàn)及差熱分析試驗(yàn))。

二個(gè)典型土樣試驗(yàn)成果如表1所示。

淮江高速公路膨脹土取土坑土樣試驗(yàn)成果表表1

土樣



編號(hào)

主要

粘土

礦物

成分

界限含水率

顆粒分析

自由膨脹率

Fs(％)

膨脹

土工

程地

質(zhì)分

類(lèi)

液限

Wl

(％)

塑限

Wp

(％)

塑

性

指

數(shù)

Ip

0.25

～

0.075

mm

(％)

0.075

～

0.005

mm

(％)

＜5

um

(％)

＜2

um

(％)

1

蒙脫石

伊利石

55

(73)

27

28

2

62

36

27

74

中等

膨脹

土

2

蒙脫石

伊利石

43(55)

20

23

1

62

37

29

65

弱膨

脹土

注：括號(hào)中液限數(shù)值是按照《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》中的關(guān)系式計(jì)算的100g圓錐下沉20mm所測(cè)的液限。

(2)不同摻灰率壓實(shí)試樣的脹縮性及力學(xué)性試驗(yàn)，用以比較不同石灰含量對(duì)消除膨脹土脹縮性、改良力學(xué)性質(zhì)的效果，包括重型擊實(shí)、膨脹力、無(wú)壓膨脹率、有壓膨脹率、線縮率、收縮界限、收縮系數(shù)、壓縮系數(shù)等，試驗(yàn)成果如表2所示。摻灰率以生石灰質(zhì)量與干土質(zhì)量之比計(jì)算。

膨脹土不同摻灰率壓實(shí)及脹縮性試驗(yàn)成果表2

土

樣

編

號(hào)

石

灰

含

量

%

齡

期

d

重型擊實(shí)

試驗(yàn)

試

驗(yàn)

干

密

度

pd

(g/

cm3

)

膨脹試驗(yàn)

最大

干密

度

Pd

max

(g/

cm3)

最

佳

含

水

率

Wop

(％)

自

由

膨

脹

率

Fs

％

膨

脹

力

Pe

(k

Pa)

無(wú)

壓

膨

脹

率

δe

(％)

50

kpa

膨

脹

率

ep50

(％)

收

縮

界

限

Ws

(％)

收

縮

系

數(shù)

Csl

1

1

1.82

16.0

1.71

74

480

25

2.9

9.2

0.44

4

1

1.77

16.0

1.66

12

4.9

1.61

8.6

0.17

7

1.77

16.0

1.66

1.2

0.14

-1.01

6、7

0.16

28

1.77

16.0

1.66

0.02

-0.125

5.6

0.07

6

1

1.74

16.0

1.66

5.1

1.81

0.26

10.0

0.09

7

1.74

16.0

1.66

0.77

0.015

-0.59

6.5

0.12

28

1.74

16.0

1.66

-0.01

-0.10

8

1

1.79

16.0

1.68

3.72

0.69

-0.32

10.0

0.09

7

1.79

16.0

1.68

1.24

0.05

-0.29

6.0

0.11

28

1.79

16.0

1.68

-0.23

2

1

1.87

15.0

1.76

65

106.5

22.1

1.79

9.7

0.42

6

1

1.81

15.0

1.70

13.6

6.39

0.66

10.0

0.09

7

1.81

15.0

1.70

0.21

-0.17

7.0

0.06

28

1.81

15.0

1.70

0.09

-0.1

按《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，壓實(shí)脹縮總率不得超過(guò)0.7%，1號(hào)和2號(hào)土壓實(shí)試樣分別為2.9%和1.79%，摻石灰齡期7d以上都為負(fù)值，符合此項(xiàng)規(guī)定。

(3)施工路段現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，用以鑒別實(shí)際膨脹土路堤的壓實(shí)及改性效果，包括壓實(shí)密度、含水率、摻灰率以及上一類(lèi)所述的各種脹縮性試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

從施工現(xiàn)場(chǎng)選擇5個(gè)不同地點(diǎn)取樣，試驗(yàn)成果如表3所示。

淮江線現(xiàn)場(chǎng)土樣脹縮性試驗(yàn)成果表表3

取樣

地點(diǎn)

土樣編號(hào)

壓實(shí)

密度

P

(g/cm3)

含水

率

W

(％)

壓實(shí)

干密

度Pd

(g/cm3)

膨脹

力

Pe

(kpa)

無(wú)壓

膨脹

率Se

(％)

收縮

系數(shù)

Csl

試樣

含水

率W

(％)

收縮

含水

率Wm

(％)

50kpa

膨脹

率

ep50

(％)

脹縮

總率

eps

(％)

K31+200

左側(cè)

1-2

1．88

22．2

1．54

0．16

1-4

1．95

22．2

1．63

22．2

23．2

-0.49

-0.49

K31+200

右側(cè)

1-1

1．90

19．7

1．59

0．315

1-3

1．93

19．7

1．61

19．7

23．2

-0.78

-0.78

1-5

1．88

19．7

1．57

1-6

1．90

19．7

1．59

K31+660

路中

2-1

1．96

19．9

1．63

0．45

0．1

2-2

2．00

19．9

1．67

19．9

17．2

-1.01

-0.74

2-3

2．01

19．9

1．68

22．6

K36+600

右側(cè)

2-5

2．02

21．3

1．67

2．63

2-6

1．96

21．3

1．62

0．1

21．3

17．2

-1.20

-0.79

2-7

1．96

21．3

1．62

8．67

K36+630路中

2-9

2．00

23．0

1．63

0．27

2-10

1．87

23．0

1．52

0．1

23．0

17．2

-0.71

-0.13

2-11

2．03

23．0

1．65

23．8

3結(jié)論與建議

(1)試驗(yàn)路段的膨脹土按公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范的工程地質(zhì)分類(lèi)為中等膨脹土和弱膨脹土，其中弱膨脹土的自由膨脹率已接近中等膨脹土，都應(yīng)改性處理后方可填筑路堤。

(2)對(duì)試驗(yàn)路段膨脹土以不同摻石灰率按最佳含水率和94%最大干密度壓實(shí)制樣的室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，摻灰率4%以上，齡期7d以上其脹縮總率和無(wú)側(cè)限抗拉壓強(qiáng)度都已達(dá)到規(guī)范要求，膨脹力和無(wú)壓膨脹率都達(dá)到或接近0，壓縮模量增大到3倍以上，浸水飽和后摻石灰的效果更顯著。但現(xiàn)場(chǎng)施工土塊粉碎、石灰存放、拌和以及壓實(shí)后養(yǎng)護(hù)都達(dá)不到室內(nèi)試驗(yàn)的條件，根據(jù)規(guī)范規(guī)定采用路拌法施工石灰劑量應(yīng)比室內(nèi)試驗(yàn)確定的劑量多1%，因此摻灰率按干土重計(jì)算可取5%。

(3)根據(jù)含水率大于最佳含水率3%以不用摻灰率制樣試驗(yàn)，齡期7d以上脹縮總率和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度都達(dá)到規(guī)范要求。由于施工現(xiàn)場(chǎng)取土坑土料的天然含水率較高，降至最佳含水率的難度較大，根據(jù)路基施工技術(shù)規(guī)范可用接近最佳含水率的中等膨脹土填筑路堤，建議路堤碾壓可比最佳含水率大3%，但不宜再增大。

(4)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)過(guò)的試樣試驗(yàn)，含水率大于最佳含水率3%～7%。2號(hào)取土坑附近含水率比最佳含水率大5%～7%，實(shí)測(cè)摻灰率3.4%，脹縮總率0.24%，雖不超過(guò)規(guī)范對(duì)路床要求的0.7%，但未達(dá)到“摻灰處理后的膨脹土脹縮總率接近零為佳”的要求，其膨脹力達(dá)66kpa，50kpa壓力下浸水后仍發(fā)生膨脹。因?yàn)楹蔬^(guò)高，摻灰率不足，可能引發(fā)填土收縮變形造成的危害，對(duì)此應(yīng)予重視。

(5)淮江高速公路目前尚未全面開(kāi)工，本次試驗(yàn)僅限于先導(dǎo)試驗(yàn)段，代表性不夠，隨著工程的大規(guī)模展開(kāi)，今后將繼續(xù)跟蹤試驗(yàn)，為膨脹土填筑路堤改性處理提供更完善的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，同時(shí)將不斷改進(jìn)填筑技術(shù)。