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(zhì)過(guò)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(qiáng)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(duì)工程結(jié)構(gòu)物具有嚴(yán)重的破壞作用。特別是對(duì)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(zhǎng)期、潛在的危險(xiǎn)。因此，膨脹土問(wèn)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(jìn)行試驗(yàn)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)重的質(zhì)量問(wèn)題。如果處理不好，膨脹土在膨脹和收縮固結(jié)過(guò)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(shè)計(jì)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(gè)指標(biāo)，把膨脹土分為強(qiáng)膨脹土、中膨脹土和弱膨脹土三個(gè)級(jí)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(qiáng)度衰減性。2、膨脹土的判別與分類 在膨脹土地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，首先必須正確識(shí)別膨脹土與非膨脹土，并準(zhǔn)確判斷膨脹土膨脹勢(shì)的強(qiáng)弱和工程性質(zhì)的特點(diǎn)，然后才能在工程設(shè)計(jì)和施工中做到有的放矢，采取切實(shí)有效的方法進(jìn)行處理。以往的工程建設(shè)經(jīng)驗(yàn)（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(duì)膨脹土

3、判斷失誤，沒(méi)有進(jìn)行正確的處理而導(dǎo)致工程病害的發(fā)生。對(duì)于膨脹土的判別與分類，近些年來(lái)國(guó)內(nèi)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(guò)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(guó)內(nèi)外尚未有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，但比較廣泛采用的是現(xiàn)場(chǎng)定性和室內(nèi)簡(jiǎn)易定量指標(biāo)相結(jié)合的方法，即根據(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(jí)或二級(jí)以上階地、山前丘陵和盆地邊緣，地形平緩，無(wú)明顯自然陡坎； 第三，常見(jiàn)淺層滑坡

4、、地裂、新開(kāi)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(kāi)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(duì)其進(jìn)行粘土礦物、基本指標(biāo)、力學(xué)強(qiáng)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(chǔ)、弱膨脹土路基處理中。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展與開(kāi)發(fā)，對(duì)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(yīng)用，并取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。施工時(shí)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(shí)，應(yīng)停止向下開(kāi)挖，并挖好臨

5、時(shí)排水溝；待做路面時(shí)，再挖至路床頂面以下30cm，并用非膨脹土回填，并按要求壓實(shí)。 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(diǎn)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(jiǎn)單，施工方便?？砂凑粘Ｒ?guī)路基土石方填筑過(guò)程按三階段、四區(qū)段、八流程進(jìn)行路基填筑，進(jìn)行路基土石方攤鋪、整平、壓實(shí)、檢驗(yàn)。3、無(wú)需專用機(jī)具設(shè)備。操作簡(jiǎn)單，便于掌握、推廣。4、施工占地小，無(wú)需設(shè)置專用的場(chǎng)地進(jìn)行土料堆放、處理，可就地對(duì)弱膨脹土進(jìn)行處置、轉(zhuǎn)換、填筑。在施工場(chǎng)地相對(duì)較小的市政道路工程施工中優(yōu)勢(shì)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(duì)設(shè)

6、計(jì)文件、交樁復(fù)測(cè)等常規(guī)準(zhǔn)備工作以外，還需著重做好與壓實(shí)度密切相關(guān)的土質(zhì)調(diào)查試驗(yàn)和壓實(shí)工藝試驗(yàn)工作。（一）土質(zhì)調(diào)查試驗(yàn)在開(kāi)工前進(jìn)行土質(zhì)補(bǔ)充調(diào)查試驗(yàn)，取得足夠詳細(xì)的數(shù)據(jù)，判明地基土的真實(shí)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(zhì)調(diào)查試驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表1。土質(zhì)調(diào)查試驗(yàn)項(xiàng)目表 表1試驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)值試驗(yàn)項(xiàng)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(jí)校正后最優(yōu)含水量（%）（二）壓

7、實(shí)工藝試驗(yàn)1、試驗(yàn)?zāi)康模焊鶕?jù)初選的碾壓機(jī)械及計(jì)劃使用的填料種類，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)填筑（包括包邊土）壓實(shí)工藝試驗(yàn)，以選定工藝參數(shù)和施工方法。（1）選定最適宜的壓實(shí)機(jī)械。（2）確定最佳鋪土層厚度。（3）選定最經(jīng)濟(jì)壓實(shí)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(jì)合理的工藝流程和施工方法。2、試驗(yàn)程序與方法：利用初選的壓實(shí)機(jī)械對(duì)計(jì)劃使用的填料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)小區(qū)段填筑壓實(shí)試驗(yàn)，找出機(jī)型、填料、含水量、層厚、碾壓遍數(shù)的相互關(guān)系，繪制與設(shè)計(jì)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(shí)（如根據(jù)機(jī)械說(shuō)明書(shū)或經(jīng)驗(yàn)），即按該鋪土厚度進(jìn)行試驗(yàn)，經(jīng)不同遍數(shù)的壓實(shí)

8、，分別取樣測(cè)定其壓實(shí)度或強(qiáng)度數(shù)據(jù)。將試驗(yàn)結(jié)果繪制成壓實(shí)遍數(shù)和壓實(shí)度（或強(qiáng)度）的關(guān)系曲線，據(jù)以定出需要的壓實(shí)遍數(shù)。（2）當(dāng)分層鋪土厚度未定時(shí)，任取3-4種鋪土厚度，分段進(jìn)行試驗(yàn)，各段分別控制不同的鋪土厚度，分別經(jīng)不同壓實(shí)遍數(shù)，并逐次測(cè)定其壓實(shí)度（或強(qiáng)度），據(jù)以繪制不同壓實(shí)遍數(shù)的干密度（或強(qiáng)度）與鋪土厚度的關(guān)系曲線，從而確定合理的鋪土厚度和壓實(shí)遍數(shù)。（三）包邊土斷面及土質(zhì)要求1、土質(zhì)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(shè)置，設(shè)置阻隔水層主要是防止毛細(xì)水對(duì)弱膨脹土（高液限土）的浸潤(rùn)作用，從而

9、導(dǎo)致路基強(qiáng)度下降，對(duì)阻隔水層的設(shè)置根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)，水文條件，地表積水情況而定。（1）地下水位較高，土質(zhì)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(shí)必須按照現(xiàn)行城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（CJJ1-2008）進(jìn)行施工。（一）工藝程序根據(jù)路基處理、填筑的區(qū)段長(zhǎng)短，可分為多個(gè)工作面，各工作面采取以下工作流程：填土 攤鋪 平整 壓實(shí) 檢測(cè)（二）施工要點(diǎn)1、測(cè)量放線根據(jù)設(shè)計(jì)圖放出填筑界限邊樁，并做好標(biāo)識(shí)，以指導(dǎo)

10、和方便施工。2、基底處理根據(jù)設(shè)計(jì)文件，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)調(diào)查情況，按規(guī)定方法進(jìn)行基底處理，并根據(jù)需要進(jìn)行阻隔水層處理，然后填筑包邊底層非膨脹土，其厚度嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)層厚進(jìn)行填筑，壓實(shí)度必須符合設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)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(shí)厚度和壓實(shí)度都要求均勻?；兹魹閺?qiáng)膨脹性土，填方路基挖除深度應(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，必須換填非膨脹土，并按規(guī)定壓實(shí)。路堤與路塹分界處，即填挖交界處，兩者土內(nèi)的含水量不一定相同，原有的密實(shí)度也不盡相同，壓實(shí)時(shí)應(yīng)使其壓實(shí)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(nèi)的挖方地基表面上的土應(yīng)挖成臺(tái)階，翻松，并

11、檢查其含水量是否與填土含水量相近，同時(shí)采用適宜的壓實(shí)機(jī)具，將其壓實(shí)到規(guī)定的壓實(shí)度。3、分層填土按照試驗(yàn)確定的填料合理層厚，進(jìn)行分層填土壓實(shí)。填筑時(shí)現(xiàn)行施工周?chē)呁?，再進(jìn)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(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)控制兩種填料的各自含水量，使兩種填料在同一壓實(shí)工藝下能達(dá)到壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。包邊土的壓實(shí)度應(yīng)符合下表2的規(guī)定。路基壓實(shí)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(shí)度（）（重型擊實(shí)）檢驗(yàn)頻率檢驗(yàn)方法范圍點(diǎn)數(shù)挖方030城市快速路、主干路951000

12、m2每層1組（3點(diǎn)）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(yīng)從往中間進(jìn)行，對(duì)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(jìn)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(jìn)行，無(wú)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(dòng)范圍內(nèi)（一般情況應(yīng)控制在+2%-3%限值以內(nèi)）。5、攤鋪整平采用推土機(jī)或平地機(jī)將填料按合理層厚攤鋪平整，以便獲得均勻的壓實(shí)效果。6、

13、機(jī)械碾壓采用振動(dòng)碾或輪胎式壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓作業(yè)時(shí)，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(yàn)簽證按照設(shè)想指標(biāo)，以填層的干密度、相對(duì)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(jìn)一步碾壓，直到合格為止，此時(shí)檢驗(yàn)量加倍；判定合格者，經(jīng)簽證后方可進(jìn)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后一層進(jìn)行。按設(shè)計(jì)斷面形式和計(jì)劃填筑高程控制攤鋪層厚，并掛線細(xì)致找平。碾壓中若發(fā)現(xiàn)凸凹不平，須及時(shí)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(shí)，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(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后，方可對(duì)稱進(jìn)行分層填筑碾壓，采用大型壓實(shí)機(jī)具進(jìn)行碾壓作業(yè)時(shí)，應(yīng)距圬工邊緣1.0m以上，未碾壓到的部位輔以小型壓實(shí)機(jī)具或人工夯實(shí)。（三）施工機(jī)械本法主要采用機(jī)械化進(jìn)行施工，常用施工機(jī)械包括挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)、平地機(jī)、壓路機(jī)、自卸載重汽車(chē)、灑水設(shè)備等。（四）施工組織1、運(yùn)距在100m以內(nèi)者，以推土填筑為好，宜采用四機(jī)一組，扇形取土橫向集中運(yùn)土縱向分層填筑法施工。2、運(yùn)距在100-800m者，宜用鏟運(yùn)機(jī)循環(huán)作業(yè)填筑路堤。3、運(yùn)距在800m以上者，宜用裝載機(jī)或挖掘機(jī)挖裝，自卸汽車(chē)運(yùn)土，推土機(jī)配合填筑施工。4、碾壓作業(yè)使用自重10t以上的振動(dòng)壓路機(jī)。5、平整作業(yè)使用推土機(jī)或

15、平地機(jī)。6、灑水作業(yè)使用灑水車(chē)或壓水管?chē)姙?。六、施工控制與質(zhì)量檢驗(yàn)（一）管理程序質(zhì)量管理貫穿于施工全過(guò)程，與全體施工人員有關(guān)，涉及所有與質(zhì)量有關(guān)的因素。具體施工質(zhì)量管理程序見(jiàn)圖1。質(zhì) 量 管 理 部 門(mén)施工準(zhǔn)備施工人員檢驗(yàn)組施工負(fù)責(zé)人土質(zhì)調(diào)查試驗(yàn)壓實(shí)工藝試驗(yàn)其他常規(guī)試驗(yàn)土質(zhì)種類填料含水量填層厚度壓實(shí)遍數(shù)基底檢查壓實(shí)密度檢查地基系數(shù)檢查填土管理日?qǐng)?bào)表檢驗(yàn)日?qǐng)?bào)單施工質(zhì)量管理程序 圖1（二）施工控制以土工試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)填土壓實(shí)試驗(yàn)資料為依據(jù)，對(duì)填料復(fù)查試驗(yàn)頻次、填料含水量、填層厚度、平整度、碾壓遍數(shù)等參數(shù)進(jìn)行施工控制，達(dá)到經(jīng)濟(jì)有效的施工和確保設(shè)計(jì)質(zhì)量指標(biāo)的目的。（三）質(zhì)量檢驗(yàn)質(zhì)量檢驗(yàn)包括基底、填料、壓實(shí)

16、度（或強(qiáng)度）的檢驗(yàn)。對(duì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理，研究分析，制定措施，及時(shí)改進(jìn)施工質(zhì)量。1、填料復(fù)查項(xiàng)目及頻次顆粒級(jí)配液限塑限相對(duì)密度擊實(shí)試驗(yàn)大于5mm顆粒單體體積重2、密實(shí)度檢驗(yàn)路堤每一填層每100m長(zhǎng)度范圍內(nèi)，抽驗(yàn)6個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中路堤中部2點(diǎn)，距邊坡0.5-1.0m處各2點(diǎn)。3、地基系數(shù)抽驗(yàn)以100m長(zhǎng)為一段，路堤下部每填1.5m厚抽驗(yàn)2點(diǎn)，基床表層和底層各抽驗(yàn)2點(diǎn)。（四）檢測(cè)手段采用灌砂法、環(huán)刀法、核子濕度密度儀等檢測(cè)工具或方法進(jìn)行檢測(cè)。七、安全措施1、機(jī)械化施工要嚴(yán)格規(guī)劃?rùn)C(jī)械運(yùn)行路線，防止相互干擾或碰撞。2、機(jī)械在填層邊緣作業(yè)，應(yīng)留出安全距離，防止機(jī)械下溜或翻倒。3、嚴(yán)禁懸空掏底挖土石。4、降雨時(shí)，不得攤鋪填料和進(jìn)行碾壓作業(yè)。5、每日填土作業(yè)結(jié)束時(shí)，填土