包边法处理弱膨胀土路基施工工法

1包边法处理弱膨胀土路基施工工法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》（JTGD30-2004）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。2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31、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41、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）确定最佳铺土层厚度。（3）选定最经济压实遍数。（4）选定最佳含水量控制范围和方法。（5）核定填筑前后土方量变化率。（6）确定经济合理的工艺流程和施工方法。2、试验程序与方法：利用初选的压实机械对计划使用的填料进行现场小区段填筑压实试验，找出机型、填料、含水量、层厚、碾压遍数的相互关系，绘制与设计指标相关规律曲线，确定标准化施工工艺及其参数。（1）当合理分层厚度已定时（如根据机械说明书或经验），即按该铺土厚度进行试验，经不同遍数的压实，分别取样测定其压实度或强度数据。将试验结果绘制成压实遍数和压实度（或强度）的关系曲线，据以定出需要的压实遍数。（2）当分层铺土厚度未定时，任取3-4种铺土厚度，分段进行试验，各段分别控制不同的铺土厚度，分别经不同压实遍数，并逐次测定其压实度（或强度），据以绘制不同压实遍数的干密度（或强度）与铺土厚度的关系曲线，从而确定合理的铺土厚度和压实遍数。（三）包边土断面及土质要求1、土质要求采用非膨胀土，要求液限小于50%，塑性指数大于6%，小于26%，CBR值大于3%，不得采用粉土包边。2、包边土厚度b=1.5～2m3、阻隔水层的设置，设置阻隔水层主要是防止毛细水对弱膨胀土（高液限土）的浸润作用，从而导致路基强度下降，对阻隔水层的设置根据现场的地质，水文条件，地表积水情况而定。5阻隔水层填心土（弱膨胀土）包边土（非膨胀土）（1）地下水位较高，土质潮湿，采用石灰土或砂砾封层，石灰剂量3%～5%，层厚30cm。（2）地下水位不高，地表干燥，可填75～80cm厚的低液限土作为封层。（3）若地方有砂性土，最好采用砂性土封层的办法，封层厚度以40～50cm为宜。施工断面示意图五、施工工艺施工时必须按照现行《城镇道路工程施工与质量验收规范》（CJJ1-2008）进行施工。（一）工艺程序根据路基处理、填筑的区段长短，可分为多个工作面，各工作面采取以下工作流程：填土→摊铺→平整→压实→检测（二）施工要点1、测量放线根据设计图放出填筑界限边桩，并做好标识，以指导和方便施工。2、基底处理根据设计文件，结合现场土质调查情况，按规定方法进行基底处理，并根据需要进行阻隔水层处理，然后填筑包边底层非膨胀土，其厚度严格按照设计层厚进行填筑，压实度必须符合设计和现场试验参数。6路堤基底积水或淤泥应在填筑前彻底清除，回填时厚度和压实度都要求均匀。基底若为强膨胀性土，填方路基挖除深度应为3米，挖方路基挖除深度应为1.2米。填高不足1米的路堤，必须换填非膨胀土，并按规定压实。路堤与路堑分界处，即填挖交界处，两者土内的含水量不一定相同，原有的密实度也不尽相同，压实时应使其压实得均匀、紧密，避免发生不均匀沉陷。因此，填挖交界处2米范围内的挖方地基表面上的土应挖成台阶，翻松，并检查其含水量是否与填土含水量相近，同时采用适宜的压实机具，将其压实到规定的压实度。3、分层填土按照试验确定的填料合理层厚，进行分层填土压实。填筑时现行施工周围包边土，再进行中部填心土填筑。路基填方段如果堤心厚度小于1米的,则均以非膨胀土回填。距路床表面以下2米范围内每层虚铺厚度不大于25厘米；而距路床表面2米以下每层虚铺厚度不大于35厘米。碾压前，应控制两种填料的各自含水量，使两种填料在同一压实工艺下能达到压实标准。包边土的压实度应符合下表2的规定。路基压实度标准表2填挖类型路床顶面以下深度（cm）道路类别压实度（％）（重型击实）检验频率检验方法范围点数挖方0～30城市快速路、主干路951000m2每层1组（3点）细粒土用环刀法，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937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碾压应从往中间进行，对不同填料结合处要增加碾压遍数1-2遍。超高弯道的碾压应自低处向高处进行。4、洒水或晾晒洒水或晾晒应在平整工作前或伴随平整作业进行，无论洒水或晾晒，应使填料含水量保持在最佳含水量允许波动范围内（一般情况应控制在+2%～-3%限值以内）。5、摊铺整平采用推土机或平地机将填料按合理层厚摊铺平整，以便获得均匀的压实效果。6、机械碾压采用振动碾或轮胎式压路机进行碾压，碾压作业时，行间（横向）应重叠0.3-0.5m，碾压区段间（纵向）应重叠1.0m以上。7、检验签证按照设想指标，以填层的干密度、相对密度或地基系数等指标判定是否合格。不合格者，应进一步碾压，直到合格为止，此时检验量加倍；判定合格者，经签证后方可进行下道工序。8、路面整修路面整修应结合填筑基底表层的最后一层进行。按设计断面形式和计划填筑高程控制摊铺层厚，并挂线细致找平。碾压中若发现凸凹不平，须及时找平，使碾压好的路面形状和高程符合要求。9、边坡夯拍8边坡宜随填层的填筑逐步将其夯拍密实，全部路堤填筑完成后，再将坡面整理平顺。10、桥涵缺口路基填筑待缺口处圬工达到设计要求强度后，方可对称进行分层填筑碾压，采用大型压实机具进行碾压作业时，应距圬工边缘1.0m以上，未碾压到的部位辅以小型压实机具或人工夯实。（三）施工机械本法主要采用机械化进行施工，常用施工机械包括挖掘机、装载机、推土机、铲运机、平地机、压路机、自卸载重汽车、洒水设备等。（四）施工组织1、运距在100m以内者，以推土填筑为好，宜采用四机一组，扇形取土横向集中运土纵向分层填筑法施工。2、运距在100-800m者，宜用铲运机循环作业填筑路堤。3、运距在800m以上者，宜用装载机或挖掘机挖装，自卸汽车运土，推土机配合填筑施工。4、碾压作业使用自重10t以上的振动压路机。5、平整作业使用推土机或平地机。6、洒水作业使用洒水车或压水管喷洒。六、施工控制与质量检验（一）管理程序质量管理贯穿于施工全过程，与全体施工人员有关，涉及所有与质量有关的因素。具体施工质量管理程序见图1。9施工质量管理程序图1（二）施工控制以土工试验和现场填土压实试验资料为依据，对填料复查试验频次、填料含水量、填层厚度、平整度、碾压遍数等参数进行施工控制，达到经济有效的施工和确保设计质量指标的目的。（三）质量检验质量检验包括基底、填料、压实度（或强度）的检验。对检验数据进行统计整理，研究分析，制定措施，及时改进施工质量。1、填料复查项目及频次颗粒级配液限塑限相对密度击实试验大于5mm颗粒单体体积重2、密实度检验质量管理部门施工准备施工人员检验组施工负责人土质调查试验压实工艺试验其他常规试验土质种类填料含水量填层厚度压实遍数基底检查压实密度检查地基系数检查填土管理日报表检验日报单10路堤每一填层每100m长度范围内，抽验6个测点，其中路堤中部2点，距边坡0.5-1.0m处各2点。3、地基系数抽验以100m长为一段，路堤下部每填1.5m厚抽验2点，基床表层和底层各抽验2点。（四）检测手段采用灌砂法、环刀法、核子湿度密度仪等检测工具或方法进行检测。七、安全措施1、机械化施工要严格规划机械运行路线，防止相互干扰或碰撞。2、机械在填层边缘作业，应留出安全距离，防止机械下溜或翻倒。3、严禁悬空掏底挖土石。4、降雨时，不得摊铺填料和进行碾压作业。5、每日填土作业结束时，填土表面应做成3%的横坡并碾压，以防雨水下渗。6、做好施工防排水工作。八、效益分析使用包边法进行市政道路弱膨胀土路基处理和施工，与常规的换填法或加灰改良相比，综合效益明显。1、本法无需对填料、基底等进行特殊处理，只需要在路基基底、填料周边进行非膨胀土填筑，材料大部分就地利用，无