包邊法處理弱膨脹土路基施工工法

1、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，并有反復變形的性質以及土體中雜亂分布的裂縫，對工程結構物具有嚴重的破壞作用。特別是對路基工程和大型結構物所產(chǎn)生的變形破壞作用，往往具有長期、潛在的危險。因此，膨脹土問題己受到公路、市政工程學科專家和工程技術人員的普遍關注，從不同角度、途徑和目的進行試驗研。 膨脹土的脹縮性、超固結性及裂隙性使得膨脹土路基常出現(xiàn)嚴重的質量問題。如果處理不好，膨脹土在膨脹和收縮固結過程往往將路基脹裂和拉裂，給道路遺留病害，不僅縮短

2、道路的使用壽命，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)行公路路基設計規(guī)范（JTG D30-2004）中采用粘粒含量小于2m的百分比和自由膨脹率及膨脹總率三個指標，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；超固結性；風化特性；強度衰減性。2、膨脹土的判別與分類 在膨脹土地區(qū)進行工程建設，首先必須正確識別膨脹土與非膨脹土，并準確判斷膨脹土膨脹勢的強弱和工程性質的特點，然后才能在工程設計和施工中做到有的放矢，采取切實有效的方法進行處理。以往的工程建設經(jīng)驗（包括水利、公路、鐵路等）已經(jīng)證明：膨脹土并不可怕，可怕的是對膨脹土

3、判斷失誤，沒有進行正確的處理而導致工程病害的發(fā)生。對于膨脹土的判別與分類，近些年來國內外做了大量的研究工作，基于不同目的采用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外尚未有統(tǒng)一標準，但比較廣泛采用的是現(xiàn)場定性和室內簡易定量指標相結合的方法，即根據(jù)工程地質特征及土的自由膨脹率指標綜合判定： 第一，裂隙發(fā)育，常有光滑面與擦痕，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)； 第二，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

4、、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化而張開或閉合； 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、力學強度等全面研究。3、包邊法概述包邊法最初出現(xiàn)在公路工程軟基礎、弱膨脹土路基處理中。隨著城市建設的快速發(fā)展與開發(fā)，對市政道路的需求和使用也在增加，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、應用，并取得了良好的技術經(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。挖方地段當挖到距路床頂面30cm以上時，應停止向下開挖，并挖好臨

5、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、工藝簡單，施工方便?？砂凑粘Ｒ?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、無需專用機具設備。操作簡單，便于掌握、推廣。4、施工占地小，無需設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、施工準備路基工程施工準備，除應做好施工調查、核對設

6、計文件、交樁復測等常規(guī)準備工作以外，還需著重做好與壓實度密切相關的土質調查試驗和壓實工藝試驗工作。（一）土質調查試驗在開工前進行土質補充調查試驗，取得足夠詳細的數(shù)據(jù)，判明地基土的真實類別，為基底處理、路基填筑、棄方利用等提供施工依據(jù)，確定最佳施工方案。土質調查試驗項目見表1。土質調查試驗項目表 表1試驗項目數(shù)值試驗項目數(shù)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）比重不均勻系數(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

7、實工藝試驗1、試驗目的：根據(jù)初選的碾壓機械及計劃使用的填料種類，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）選定最佳含水量控制范圍和方法。（5）核定填筑前后土方量變化率。（6）確定經(jīng)濟合理的工藝流程和施工方法。2、試驗程序與方法：利用初選的壓實機械對計劃使用的填料進行現(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)的相互關系，繪制與設計指標相關規(guī)律曲線，確定標準化施工工藝及其參數(shù)。（1）當合理分層厚度已定時（如根據(jù)機械說明書或經(jīng)驗），即按該鋪土厚度進行試驗，經(jīng)不同遍數(shù)的壓實

8、，分別取樣測定其壓實度或強度數(shù)據(jù)。將試驗結果繪制成壓實遍數(shù)和壓實度（或強度）的關系曲線，據(jù)以定出需要的壓實遍數(shù)。（2）當分層鋪土厚度未定時，任取3-4種鋪土厚度，分段進行試驗，各段分別控制不同的鋪土厚度，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）與鋪土厚度的關系曲線，從而確定合理的鋪土厚度和壓實遍數(shù)。（三）包邊土斷面及土質要求1、土質要求采用非膨脹土，要求液限小于50%，塑性指數(shù)大于6%，小于26%，CBR值大于3%，不得采用粉土包邊。2、包邊土厚度b=1.52m3、阻隔水層的設置，設置阻隔水層主要是防止毛細水對弱膨脹土（高液限土）的浸潤作用，從而

9、導致路基強度下降，對阻隔水層的設置根據(jù)現(xiàn)場的地質，水文條件，地表積水情況而定。（1）地下水位較高，土質潮濕，采用石灰土或砂礫封層，石灰劑量3%5%，層厚30cm。（2）地下水位不高，地表干燥，可填7580cm厚的低液限土作為封層。（3）若地方有砂性土，最好采用砂性土封層的辦法，封層厚度以4050cm為宜。施工斷面示意圖五、施工工藝施工時必須按照現(xiàn)行城鎮(zhèn)道路工程施工與質量驗收規(guī)范（CJJ1-2008）進行施工。（一）工藝程序根據(jù)路基處理、填筑的區(qū)段長短，可分為多個工作面，各工作面采取以下工作流程：填土 攤鋪 平整 壓實 檢測（二）施工要點1、測量放線根據(jù)設計圖放出填筑界限邊樁，并做好標識，以指導

10、和方便施工。2、基底處理根據(jù)設計文件，結合現(xiàn)場土質調查情況，按規(guī)定方法進行基底處理，并根據(jù)需要進行阻隔水層處理，然后填筑包邊底層非膨脹土，其厚度嚴格按照設計層厚進行填筑，壓實度必須符合設計和現(xiàn)場試驗參數(shù)。路堤基底積水或淤泥應在填筑前徹底清除，回填時厚度和壓實度都要求均勻?；兹魹閺娕蛎浶酝?，填方路基挖除深度應為3米，挖方路基挖除深度應為1.2米。填高不足1米的路堤，必須換填非膨脹土，并按規(guī)定壓實。路堤與路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內的含水量不一定相同，原有的密實度也不盡相同，壓實時應使其壓實得均勻、緊密，避免發(fā)生不均勻沉陷。因此，填挖交界處2米范圍內的挖方地基表面上的土應挖成臺階，翻松，并

11、檢查其含水量是否與填土含水量相近，同時采用適宜的壓實機具，將其壓實到規(guī)定的壓實度。3、分層填土按照試驗確定的填料合理層厚，進行分層填土壓實。填筑時現(xiàn)行施工周圍包邊土，再進行中部填心土填筑。路基填方段如果堤心厚度小于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，應控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準。包邊土的壓實度應符合下表2的規(guī)定。路基壓實度標準 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030城市快速路、主干路951000

12、m2每層1組（3點）細粒土用環(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080城市快速路、主干路95次干路93支路及其它小路9080150城市快速路、主干路93次干路90支路及其它小路90150城市快速路、主干路90次干路90支路及其它小路87碾壓應從往中間進行，對不同填料結合處要增加碾壓遍數(shù)1-2遍。超高彎道的碾壓應自低處向高處進行。4、灑水或晾曬灑水或晾曬應在平整工作前或伴隨平整作業(yè)進行，無論灑水或晾曬，應使填料含水量保持在最佳含水量允許波動范圍內（一般情況應控制在+2%-3%限值以內）。5、攤鋪整平采用推土機或平地機將填料按合理層厚攤鋪平整，以便獲得均勻的壓實效果。6、

13、機械碾壓采用振動碾或輪胎式壓路機進行碾壓，碾壓作業(yè)時，行間（橫向）應重疊0.3-0.5m，碾壓區(qū)段間（縱向）應重疊1.0m以上。7、檢驗簽證按照設想指標，以填層的干密度、相對密度或地基系數(shù)等指標判定是否合格。不合格者，應進一步碾壓，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結合填筑基底表層的最后一層進行。按設計斷面形式和計劃填筑高程控制攤鋪層厚，并掛線細致找平。碾壓中若發(fā)現(xiàn)凸凹不平，須及時找平，使碾壓好的路面形狀和高程符合要求。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

14、達到設計要求強度后，方可對稱進行分層填筑碾壓，采用大型壓實機具進行碾壓作業(yè)時，應距圬工邊緣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）施工機械本法主要采用機械化進行施工，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、灑水設備等。（四）施工組織1、運距在100m以內者，以推土填筑為好，宜采用四機一組，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，推土機配合填筑施工。4、碾壓作業(yè)使用自重10t以上的振動壓路機。5、平整作業(yè)使用推土機或

15、平地機。6、灑水作業(yè)使用灑水車或壓水管噴灑。六、施工控制與質量檢驗（一）管理程序質量管理貫穿于施工全過程，與全體施工人員有關，涉及所有與質量有關的因素。具體施工質量管理程序見圖1。質 量 管 理 部 門施工準備施工人員檢驗組施工負責人土質調查試驗壓實工藝試驗其他常規(guī)試驗土質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量管理程序 圖1（二）施工控制以土工試驗和現(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)進行施工控制，達到經(jīng)濟有效的施工和確保設計質量指標的目的。（三）質量檢驗質量檢驗包括基底、填料、壓實

16、度（或強度）的檢驗。對檢驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計整理，研究分析，制定措施，及時改進施工質量。1、填料復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，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）檢測手段采用灌砂法、環(huán)刀法、核子濕度密度儀等檢測工具或方法進行檢測。七、安全措施1、機械化施工要嚴格規(guī)劃機械運行路線，防止相互干擾或碰撞。2、機械在填層邊緣作業(yè)，應留出安全距離，防止機械下溜或翻倒。3、嚴禁懸空掏底挖土石。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)結束時，填土