膨胀土地基的处理

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公路路基路面设计中膨胀土的处理方法

公路路基路面设计中膨胀土的处理方法

公路路基路面设计中膨胀土的处理方法公路路基路面设计中,如果遇到膨胀土地质条件,需要采取一系列的措施来处理。

一、土壤改良措施膨胀土的最关键问题就是其含水量的变化会引起土体体积的变化,因此需要采取土壤改良措施来稳定土壤的含水量。

常用的土壤改良方法有以下几种:1. 混凝土道面:在膨胀土道基表面加设一层混凝土道面,可以有效避免水分的渗透和土壤膨胀。

混凝土道面施工时应注意与土壤层之间要设置一层防水隔离层,防止水分渗透到道基土中。

2. 分层法:将膨胀土分成面积较小的块状或条状土坯,再覆以合适的填料并经过压实处理。

3. 增加外荷载:通过向膨胀土上施加一定的外部荷载,利用外力作用使土体压实,从而减小土体的膨胀变形。

4. 路基加宽:通过加宽路基的方法,增加路基稳定性,减小土体的变形。

5. 加固桩:在膨胀土地基中打入加固桩,用于增加土体的稳定性,减小路基的变形。

以上土壤改良措施可以单独应用,也可以组合使用,具体选择哪种措施,需要根据膨胀土地质情况的具体要求来决定。

二、排水措施排水是膨胀土处理中的重要环节,通过科学的排水措施,可有效减少土壤中的水分含量,从而减缓土体的膨胀变形。

常见的土壤排水措施有以下几种:1. 排水沟:沿路基设置排水沟,通过排水沟将水分引到指定地点进行排泄。

2. 排水管网:在路基中设置排水管网,通过排水管将路基中的水分引到沟渠或汇集地点进行排泄。

3. 排水井:设置一定数量的排水井,用于路基内部的排水处理。

排水井应合理布置,并与排水管道相连,利用重力作用将水分引导到指定地点。

4. 压实排水法:采用较重的均质料进行路基的压实,形成一个基本不渗水或渗水较小的路基结构,从而减少土体中的水分含量。

5. 土工格栅:在路基中设置土工格栅,通过土工格栅的渗水性能,实现土壤中水分的排泄。

三、监测和维护在公路路基路面设计中,对于膨胀土地质条件,需要进行持续的监测和维护工作。

定期进行路基的检查,如发现异常情况及时处理,保持路基的稳定性。

浅谈膨胀土地基处理方法

浅谈膨胀土地基处理方法

浅谈膨胀土地基处理方法摘要:膨胀土是一种特殊的不良建筑地基。

本文主要介绍其特性,并根据多年来对膨胀土地基有效处理的实践经验,提出了一些膨胀土地基的处理方法。

关键词:膨胀土、地基、地基处理膨胀土是一种粘粒成分,主要由亲水性矿物质组成,具有较大的吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性。

由于膨胀土对建筑物的危害,人们称膨胀土为“隐藏的灾害”。

因此,关于膨胀土的问题早已引起国际、国内工程界的极大重视。

而在我国对膨胀土的研究,仅仅只有20余年的历史。

通过对膨胀土特性的分析,结合笔者多年的膨胀土地基上建筑的工程设计实践经验,提出一些实用的膨胀土地基处理方法。

一、膨胀土基本特性膨胀土是指土的粒径为0.002mm的颗粒成分主要由强亲水性矿物(如蒙脱石、伊利石) 组成且具有显著的胀缩可逆特性的粘性土。

我国是世界上膨胀土分布最广、面积最大的国家之一,且先后发现有膨胀土危害的地区已达20多个省、市、自治区。

膨胀土又称裂隙粘土或裂土,是粘土的一种,因而具有粘性土的一般性质。

但它作为一类特殊的粘土,又具有一般粘土所没有的一些特性。

1、超固结性我国的裂土多沉积于更新世第三纪,系陆相沉积土,在漫长的地质年代中承受了上覆地层压力,处于超固结状态,卸荷后土的抗剪和抗压强度均有降低,风化破碎后强度更低。

当开挖地下洞室使土体具有临空面时,超固结力得以释放而表现为洞室的顶部、边墙、底部的过大变形,使工程结构物破坏。

2、强膨胀性膨胀土的膨胀性与组成它的粘土的矿物成分有关。

我国的膨胀土主要是蒙脱石及伊利石粘土矿物组成。

此两种强亲水性粘土矿物遇水后产生的膨胀效应比普通粘土显著得多,对建筑物具有相当强的破坏作用。

膨胀土的膨胀性除与组成它的粘土的矿物成分有关外,还与水的作用直接有关,水分在土粒中的迁移是产生土体膨胀与收缩的直接原因。

由于裂土的裂隙发育,水的渗入使土体产生膨胀,边坡开挖后因卸载引起的应力释放均使边坡土体变形鼓出,甚至使已有的圬工防护建筑开裂。

膨胀土处理措施

膨胀土处理措施

膨胀土处理措施1. 背景介绍膨胀土是一种具有较大含水量时会膨胀、干燥时会收缩的土壤类型。

膨胀土在工程建设中常常引发土体变形、地基沉降等问题,因此需要进行相应的处理。

本文将介绍一些常用的膨胀土处理措施。

2. 处理措施分类根据膨胀土的具体情况和工程需求,膨胀土的处理可以分为以下几个方面:2.1 排水膨胀土的膨胀和收缩与其含水量密切相关。

因此,通过排水处理可以有效控制膨胀土的变形。

排水处理可以采用以下几种方法:•安装排水管道:在膨胀土中设置排水管道,引导土壤中的过剩水分流出,减少土壤的膨胀性;•加固排水系统:改善膨胀土的排水系统,提高排水能力和效率;•表面排水:通过改善地面排水条件,加快地表水分的流失,减少土体中的含水量。

2.2 增加土壤稳定性膨胀土的稳定性较差,容易发生下沉和形变。

为了增加土壤的稳定性,可以采取以下措施:•加固地基:通过在膨胀土的地基中加入加固材料,如石头、砂砾等,增加地基的承载能力和稳定性;•改善土壤力学性质:通过添加改良剂,如灰、石灰等,改善膨胀土的力学性质,增强土体的稳定性;•变更基础形式:根据具体情况,考虑采用其他基础形式,如桩基、地下连续墙等,增加土壤的稳定性。

2.3 控制土壤含水量膨胀土的膨胀和收缩与其含水量密切相关。

因此,控制膨胀土的含水量是一种重要的处理措施。

以下是一些常见的控制土壤含水量的方法:•排水:通过排水处理,减少土壤中的过剩水分;•防水措施:采取防水措施,如加设防水层等,阻止土壤中的水分进入;•浇灌管理:对土壤进行科学的浇灌管理,合理供水和排水,控制土壤的含水量。

3. 处理措施选择与实施3.1 工程前期调查在进行膨胀土处理之前,需进行工程前期调查,全面了解膨胀土的性质、含水量、变形特点等,以便选择合适的处理措施。

3.2 处理方案设计根据工程前期调查的结果,结合工程要求和膨胀土的特点,设计合理的膨胀土处理方案。

3.3 施工与监控根据处理方案进行施工,并实时监控施工进展和效果。

膨胀土地基处理

膨胀土地基处理

如何高效地进行膨胀土地基处理膨胀土地基是一种常见的地基问题,如果不及时处理将会给建筑
物的使用带来很大的危害。

下面将为大家介绍一些高效的膨胀土地基
处理方法。

1. 清理现场
在进行膨胀土地基处理前,首先要对现场进行清理。

清理现场时,要刨除表土和不良土壤,以保证处理后的土地基质量。

2. 挖槽加固
对于出现膨胀土地基问题的建筑物,可以采用挖槽加固方法。


体操作方法是,在地基表层挖掉一定深度的土壤,然后填充碎石、砂
土等物质,再利用打桩机将补充材料压实,从而加固地基。

3. 沉降控制
满溢的膨胀土会在夜间和早晨吸收水分并膨胀,然后在最热的日
子里干燥收缩。

这种反复的膨胀和收缩会导致土壤的不稳定性和破坏性。

因此,在进行膨胀土地基处理时,必须控制沉降。

我们可以使用
各种材料来补充处理地基,以控制地基上的沉降。

4. 加固地基
除了以上介绍的方法,还可以采用加固地基的方法来处理膨胀土。

加固地基主要是通过混凝土进行加固,但需要注意的是混凝土的成分
和施工质量都要达到标准,否则可能会出现施工质量不合格的问题。

以上是一些膨胀土地基处理的方法,不同的处理方法适用于不同
类型的建筑物和地基问题。

因此,在进行处理时,必须根据实际情况
进行选择,并且要做好施工前的准备工作。

膨胀土地基处理

膨胀土地基处理

姚爱玲等人(2001)通过对试验路的野外观测, 与油田主干道的泥结碎石路面比较, 对ISS土壤稳定 剂的路用性能进行了一定的分析评价, ISS稳定土路 面的路况、整体性、耐磨性等都优于泥结碎石路面。 于强、傅妮(2003)对ISS 的作用机理和可行性在理 论上进行了分析, 为ISS 材料的推广使用, 提供了 理论上的支持。依照中国现行公路工程技术规范, 抗压强度试件需保养6d, 第7d浸水, 而ISS稳定土浸 水成泥, 故它不能作为高级、次高级路面的基层。 ISS 可改良砾质土壤, 砂质土壤, 中、低塑性粘土, 粉泥及粘土。
2 有机改性法
有机改性法根据改性剂的不同可以分为H24 改性法、ISS 改性法、尿素改性法。
(1)H24改性法
1994年5月罗逸等在第三届全国岩石力学与 工程学术会议上首次报道了某些有机阳离子可 改善膨胀土的性质,并就化学改性方法的可能性 进行了初步探讨。H24是在此基础上研制的一种 膨胀土稳定剂, 它是一种以含N有机阳离子化合 物为主要成分的水溶液, 对膨胀土膨胀性具有 较强的抑制作用, 并可能具备工程应用价值。
李妥德、赵中秀(1993)选取裂土、矿碴、水 泥、石灰、砂组成复合料, 配置成砂浆作为 护坡材料。通过室内试验找出了上述各种掺 合料合理配比, 同时通过现场实际工程点的 应用, 证明这种复合土作为裂土护坡材料是 完全可行的, 而且在其他领域也有广阔的应 用前景。
(5)沥青改性法
AzmS.Al-Homoud(1996) 等研究沥青作为改性剂 的效果, 选取约旦北部四种问题土( 如膨胀性与湿 陷性)作为研究对象, 用沥青处理分别做了物理化学 性质, 标准普氏击实试验, 膨胀试验, 单固结湿陷 试验等。试验结果表明, 沥青在改性试验的土中是 有效的。在与土混合时, 沥青起着土颗粒间的粘合 剂作用, 但沥青含量超过7% 时, 土的膨胀潜势与湿 陷潜势不会产生明显的减小, 这就说明使用百分率 含量过多的稀释沥青不是很有用的。

膨胀土地基处理

膨胀土地基处理
(2)对地基不均匀变形具有一定适应性的建筑物,如砼框架结构及4层以上的砌体结构。基底压力较大,对这类 建筑物的结构应采取加强整体性的措施。
(3)对地基不均匀胀缩变形适应力较差的建筑物,如层数较少的砌体承重结构等,基底压力小,容易产生较大的 不均匀沉降,对此类建筑必须通过地基处理以减轻膨胀土变形对建筑物的破坏,并将加强建筑物的整体性作为辅助 措施 。
膨胀土地基处理
根据地基膨胀等级以及建筑物的结构类 型,采取相应的处理措施
01 简介
目录
02 膨胀土地基特性
03
膨胀土地基上建筑物 破坏特点
05
不同建筑物结构类型 的处理措施
04 膨胀土地基 06 总结
膨胀土是一种粘粒成分,主要由亲水性矿物质组成,如蒙脱石、伊利石和高岭石等,具有较大的吸水膨胀、失 水收缩性能和强度衰减性。由于膨胀土对建筑物的危害,人们称膨胀土为“隐藏的灾害”。对于膨胀土地基的处理 必须根据地基膨胀等级以及建筑物的结构类型,因地制宜地采取相应的处理措施,尽量做到技术先进、经济合理, 保证建筑物的安全和正常使用。
总结
实践表明,膨胀土对建筑物的危害很大,但只要在工程勘察、设计、施工和使用各阶段采取切实可行的措施, 以安全实用和经济合理为原则,认真分析膨胀土地基的特性,设计中注意抓住控制膨胀土含水量这一主要矛盾并进 行妥善地基处理,同时辅以结构构造方面的措施加强整体性,施工中严格按照设计要求操作,膨胀土地基对建筑物 的危害是完全可以消除的 。
(4)桩基。如果大气影响深度和地下水位均较深,则可采用桩基,即将桩穿过膨胀土层,插入稳定的非膨胀土层 作为桩尖持力层。单桩容许承载力应通过现场浸水静载试验,在地面下3m范围内,桩周容许摩擦力需适当折减。如 果膨胀土层较厚,则应注意复核由于膨胀土膨胀而对桩产生的向上拔力。

膨胀土路基处理

膨胀土路基处理

膨胀土路基处理膨胀土是指粘粒成分主要由强条水性矿物质组成,并且具有显著胀缩性的粘性土。

为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度,达到安全、舒适行车的目的,必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。

膨胀土路基处理基本方式:(一)换土换土是膨胀土路基处理方法中最简单而且有效的方法。

顾名思义换土就是挖除膨胀土,换填非膨胀土或沙砾土,换土深度根据膨胀土的强弱和当地的气候特点确定。

在一定深度以下的膨胀土含水量基本不受外界气候的影响,该深度称之为临界深度,该含水量称之为该膨胀土在该地区的临界含水量。

由于各地的气候不同,各地膨胀土的临界深度和临界含水量也有所不同。

换土深度要考虑受地面降水影响而使土体含水量急剧变化的深度,基本上在1~2m,即强膨胀土为2m,中、弱膨胀土为1~1.5m,具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。

(二)湿度控制湿度控制法包括预湿和保持含水量稳定。

为控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形,尽量减少路基含水量受外界大气的影响,需在施工中采取一定的措施。

如利用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封,避免膨胀土与外界大气直接接触,尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。

水利工程建设中经常采用膨胀土预湿法,用水浸泡地基土或覆盖非膨胀土以达到膨胀土的湿度平衡。

(三)改性处理化学固化就是利用石灰、水泥或其他固化材料通过与膨胀土的物理化学作用进行膨胀土的改性处理,以达到降低膨胀土膨胀潜势、增强强度和水稳性的目的。

具体来说:石灰的固化作用是由于盐基交换、次生碳酸钙胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、铝酸钙等新矿物而显现出来;水泥的固化作用是由于钙酸盐与铝的水化物和颗粒间的胶结作用,胶结物逐渐脱水和新生矿物的结晶作用,从而降低膨胀土的液限,增大了膨胀土的塑限和抗剪强度;NCS固化材料除具有石灰、水泥的优点消除土的胀缩性外,还有吸水增强作用,改善土的压实性并生成微型加筋结构,提高土的强度。

在以往的膨胀土地基处理中已有过许多成功的先例,利用这种处理方法的成败主要取决于固化材料的技术指标和施工工艺。

膨胀土工程防治措施方案

膨胀土工程防治措施方案

膨胀土工程防治措施方案一、地基处理1. 土地自然排水首先要保证膨胀土的排水性能,可以采取以下措施:- 对开发或建设土地进行充分排水,保证土壤内部水分得到有效排除;- 对土地进行地势修整和排水设施建设,合理分担和引导降水。

2. 土壤改良针对膨胀土的性质,可以采用土壤改良技术,包括但不限于:- 施加或注入适量的固化剂或防水剂,提高土壤的稳定性和抗渗性;- 采用化学、物理或生物方法改变土壤的结构和性质,减少其膨胀性。

3. 基础处理对于已建造地基的工程,可以采取以下措施改善基础性能:- 在原有地基上浇筑或铺设适当厚度的防渗层或加固层,增加地基的稳定性;- 对基础进行重新加固或加固处理,提高地基的承载能力和抗压性。

二、结构设计1. 结构选择在设计建筑结构时,应充分考虑膨胀土的性质和影响,选择适应性较好的结构形式,避免产生过大的变形和破坏。

2. 结构设计在建筑结构设计中,应采用合理的结构布局和受力系统,便于对地基膨胀引起的变形进行补偿和消减。

3. 结构材料在材料选择和使用过程中,应选择具有较好的抗膨胀性能的材料,并在施工过程中严格把关以保证结构的整体稳定性。

三、监测控制1. 土壤监测在工程建设初期和使用过程中,应进行土壤的监测和测量,及时发现地基变形和膨胀现象,采取相应的控制和处理措施。

2. 结构监测对建筑结构进行定期的监测和检查,及时发现结构变形和损坏情况,采取必要的修复和加固措施,保障建筑的安全和稳定。

3. 环境控制对周围环境进行合理的管控,避免环境条件的变化对膨胀土和地基造成过大影响。

四、综合管理在建设和使用过程中,应加强对膨胀土工程的综合管理,包括但不限于:- 对施工过程进行严格管理,保障施工质量和安全;- 对使用过程进行合理管理,避免对膨胀土产生过大影响。

综上所述,膨胀土工程的防治措施需要从地基处理、结构设计和监测控制等多个方面进行综合考虑和应对。

通过合理的工程设计、有效的技术手段和严格的管理措施,可以有效降低膨胀土对工程的影响,保障工程建设的安全和可靠性。

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第3章膨胀土地基的处理3、1 膨胀土的判别方法与标准准确判别膨胀土及评价膨胀势大小就是膨胀土地基处理首要解决的问题。

若将膨胀土漏判或将强膨胀土判为弱膨胀土,会给工程埋下隐患;若将普通土误判为膨胀土或将弱膨胀土为强膨胀土,会造成经济的巨大浪费。

已有的工程教训证明,许多膨胀土的工程危害就是由工程人员对膨胀土误判造成。

目前,国内外关于膨胀土判别分级的指标有几十种之多,我国不同行业之间的判定方法与标准亦不相同。

国内工程设计常用的判别标准主要有以下3类。

第4类为本设计建议使用的判别标准。

⒈原国家建委标准[3]该规范以自由膨胀率为判据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量来确定自由膨胀率大于40%,或蒙脱石含量大于7%时,可判定为膨胀土。

其后的《建筑地基基础设计规范》也有相近内容的规定。

膨胀上的分级标准见表3-1表3-1 膨胀土级别标准(原国家建委)自由膨胀率(%) 蒙脱石含量(%)膨胀土级别自由膨胀率(%)蒙脱石含量(%)膨胀土级别>100 60—100>2514—25强膨胀土中膨胀土40—60 7—14 弱膨胀土2.铁道部行业标准[4]规则中,膨胀土的判别分为初判与详判。

初判适用于踏勘与初测阶段,详判适用于定测与施工图设计阶段。

初判依据为土的现场宏观地质特征、自由膨胀率、液限。

土的现场宏观地质特征符合膨胀土特征,且自由膨胀率Fs≥40%,液限Wl≥40%时,判定为膨胀土。

膨胀土的现场宏观地质特征详见《规则》。

详判时,使用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量3项指标。

当符合其中2项指标时,判别为膨胀土。

注:CEC100表示100g干土的阳离子交换量,单位为(mmol)NH4+。

3、交通部标准[5]规范中,要求自由膨胀率大于40%与液限大于40%的黏土质,可初判为膨胀土,但这并不就是惟一的,最终决定因素就是“胀缩总率及膨胀的循环变形特征,以及与其她指标相结合的综合判别方法”。

其膨胀土工程地质分类见表3-3。

表 3-3 膨胀土工程地质分类(交通部)分类野外地质特征主要黏土矿物成分>0、002mm黏粒含量(%)自由膨胀率(%)膨胀总量(%)强膨胀土中膨胀土弱膨胀土灰白、灰绿色,黏土细腻,滑感特强,网状裂隙极发育,有蜡面,易风华成细粒状、鳞片状以综、红、灰色为主,黏土中含少量粉砂,滑感较强,裂隙较发育,易风化成碎粒状,含钙质结核黄褐色为主,黏土中含较多粉砂,有滑感,裂隙发育,易风华成碎粒状,含较多钙质结核或铁锰质结核蒙脱石伊利石蒙脱石伊利石蒙脱石伊利石高岭石>5035—50<35>9065—9040—65>42—40、7—2、0注:胀缩总率为土在50kPa压力下的膨胀率与收缩率之与。

4、建议使用的公路膨胀土判别与分级标准上述原国家建委、铁道部膨胀土判别与分级标准均要求定量测定膨胀性黏土矿物,如蒙脱石的含量。

这种微观矿物含量的测定一般只有研究单位的专门试验室才能完成,且花费时间较长,给工程设计与施工带来很多困难。

事实上,设计与施工单位很少采用。

交通部《规范》膨胀土评价标准中的胀缩总率指标来自考虑地基承载力的房屋建筑部门。

它完全不符合公路工程低荷载或零荷载的工程状况,且确定该指标所需要的一些参数又很难获取。

我国交通部第二公路勘察设计研究院(以下简称“中交二院”)通过大量研究工作,提出以标准吸湿含水率与塑性指数2个分类指标作为膨胀土的判别与分级标准。

所谓标准吸湿含水率指,在标准条件下(温度25℃±2℃,相对湿度60%±3%),膨胀土试样从天然含水量脱湿至平衡后的含水量。

标准吸湿含水量与蒙脱石含量、阳离子交换量及比表面积之间具有良好的线性相关性,反应了膨胀土的本质特性。

塑性指数很好地反映了粒度组成、分散特性及阳离子与黏土矿物之间的相互作用。

采用标准吸湿含水率与塑性指数对土的膨胀势分级的指标见表3-4。

标准吸湿含水率测定的具体方法见参考文献[7]或文献[15]中《膨胀土的判别与分类新方法》一文。

表3-4 土的膨胀势分级指标(中交二院)膨胀势分级非膨胀土弱膨胀土中等膨胀土强膨胀土标准吸湿含水率ws(%)塑性指标Ip(%)自由膨胀率Fs(%) Ws<2、5Ip<15Fs<402、5≤ws<4、815≤Ip<3040≤Fs≤604、8≤ws<6、830≤Ip<4560≤Fs≤906、8≤ws45≤Ip90≤Fs注:自由膨胀率仅为参考指标,不作为控制指标。

中交二院研究提出的膨胀势分级判别指标反应了膨胀上的本质,并具有测定简单、便捷,所获数据可靠、重现性好的优点,便于设计与施工单位广泛应用。

3、2 处理方法针对膨胀土的工程特性与膨胀土地基的病害特点,并考虑工程的经济性,可以从换填、改性、隔水封闭、渗沟排水4个角度,归纳总结膨胀土地基处理措施与技术方法[6]。

1、换填与膨胀土掺灰改性法换填与浅层膨胀土掺灰改性法适用于浅层平面地基(路基基底)条件,一般处理深度不大于3、0m。

与其她方法相比,一般换填法的造价最低。

但换填方量过大时,废土可能占用大量土地,并引发生态环境问题;某些地区可能还存在借土困难或借土成本过大的问题。

这时,可考虑膨胀土改性法或石灰桩加固法。

2、有机大分子溶液改良法改良技术既适用于斜面地基(堑坡),又适用于平面地基(路基基底),一般多用于膨胀土堑坡的浅层稳定性处理。

目前,国内比较成熟的有机大分子溶液改良技术有UAH改良液等。

3、石灰桩或灰土桩加固法石灰桩或灰土桩加固法对于斜面地基(堑坡)与平面地基(路基基底)均适用。

对于厚度较大的膨胀土软基处理时,石灰桩或灰土桩加固法具有独特的优势,一般用于厚度大于2、0m的膨胀土软基。

4、隔水封闭与渗沟排水法隔水封闭就是采用土工防水布、石灰与猫土混合料等材料对地基或坡面进行隔水封闭,阻止气候干湿循环对膨胀土含水量的影响,达到稳定路基或边坡的目的。

由于隔水封闭法的施工质量控制标准要求较高,建议设计时慎用。

采用隔水封闭措施,必须同时使用排水渗沟或其她排水措施,两者缺一不可。

排水渗沟也可作为换填与掺灰改性、有机大分子溶液改良、石灰桩加固措施的辅助手段使用。

该方法包括常用的路基基底使用的平面状渗沟与堑坡防护使用的支撑渗沟两种类型。

平面渗沟作用在于排掉汇流到路基的地下水;而支撑渗沟不仅可以排水,并且具有阻止膨胀土边坡变形破坏的功能。

3、3 浅层换填与掺灰改性法当公路路基的基底为劣质土(或者说土的变形或承载力不符合要求),且劣质土层的厚度又不很大时,将原地表以下处理范围的劣质土部分或全部挖去,换填为性能稳定或强度较大、无侵蚀性的其她材料,并分层压实至要求的密实度,这种地基处理方法称为换填法。

膨胀土掺灰改性就是将原地膨胀土翻松,掺加一定比例的石灰后,分层压实的方法。

该方法经过一段时间的养护,可以很好地消除或减小膨胀性,提高土体强度,降低土中的含水量[7]。

3、3、1 原理与适用范围1、浅层换填法与掺灰改性法的原理及适用范围换填掺灰改性法适用于公路的所有平面地基,既适用于填方路堤基底的处理,也适于挖方路面下的地基处理。

具体换填设计时,若换填方量过大,应考虑借土与废方对生态环境的不良影响。

填方与挖方路段两者的换填与掺灰改性原理也有所不同。

填方路堤,特别就是高路堤的基底承受路堤及路面重力的压力较大,基底换填就是以强度较高的材料代替膨胀土地基,掺灰改性就是将低强度的膨胀土地基改性为高强度的灰土,两者以提高地基的承载力,避免地基破坏为目的。

小于1m填方路堤基底的换填或掺灰改性目的主要就是为了消除膨胀土基底的胀缩变形。

从施工角度考虑,一般要求换填或掺灰改性的膨胀土地基深度不超过3、0m。

当膨胀土地基厚度超过3、0m,应考虑其她措施,如石灰桩等。

当膨胀土地基的地下水位较高,或所处地理位置为汇水的低洼地带时,应认真作好排水设一计,包括地面排水与地下排水。

地下排水的渗沟设计见后文。

挖方及零填方路段的地基同时担任路床的角色。

通过地基膨胀土换填或掺灰改性,一方面可以消除路面以下膨胀土胀缩变形对路面的破坏作用,另一方面可以提高处理深度范围内土的强度与变形模量,使CBR值(加州承载比,就是一种衡量道路弯沉量的试验值)达到高等级公路上路床的标准要求,即CBR≥8。

大于1m填方路堤的基底换填或掺灰改性设计时,主要考虑因素就是膨胀土地基的承载力;小于lm填方路堤的基地换填或掺灰改性设计时,主要考虑因素就是基底的膨胀变形量或膨胀力;挖方与零填方路段地基换填或掺灰改性设计时,考虑的主要因素就是路床的变形与强度要求标准,及换填深度对下伏膨胀上膨胀性的抑制作用。

2、石灰改性膨胀土的机理石灰对膨胀土的改性机理表现为5种作用:阳离子交换(cationic exchange);凝聚(ag-glomeration);细凝反映(flocculation);碳酸岩化(carbonation);胶结或凝硬作用(cementationor pozzolanic reaction)。

膨胀土组成以蒙脱石、伊利石、高岭石等勃土矿物为主。

黏粒表面吸附有大量的金属阳离子,当掺人石灰后,由于土中产生过量的Ca2+离子,同时Ca(OH)2分子电离的OH-离子形成强碱环境,使得Ca2+置换了膨胀土黏粒表面的某些阳离子,如K+,Na+,Fe2+等(Mg2+除外),由此改变了黏粒表面的带电状态,结果使膨胀土颗粒很快地凝聚起来而提高了土的初期强度。

细凝过程与阳离子交换过程同时发生。

由于孔隙中电解质浓度的增加,Ca 2+离子被吸附在豁土的表面,蒙脱石晶层间的水向外溢出,土体体积减少。

掺灰改性土的石灰碳酸岩化反应生成的CaCO 3在掺灰土中多形成长短不等的棒状物、针状物及网状物,它们将豁土颗粒联结或包裹起来,集聚成粉粒或更大的团粒。

这些大颗粒的粒径多集中于0、05—0、005mm 之间。

石灰的碳酸岩化就是促使赫粒集聚、消除胀缩性、提高强度,并保持长久稳定的根本原因。

掺灰改性土的典型化学式方程表达如下:22()CaO H O Ca OH +=2232()Ca OH CO CaCO H O+=+ CaCO 3:除了本身具有较高强度外,它与铝酸钙作用也可起到加固土的作用。

由于这个反应过程缓慢,对于改善土的工程性质初期作用不大,但随时间的延长改善作用会越来越明显。

胶结或凝硬反映相当复杂,也需要很长时间。

胶结或凝硬反映使土中相当一部分SiO 2形成SiO 2水溶性胶体粒子,氧化铝也可形成一些胶体粒子。

这些生成物聚凝后也会改善膨胀土的工程性质,主要作用就是提高石灰土的后期强度及耐久性。

该过程类似于水泥的水化反应过程,CaO 与水发生反映放出的热,在初期加快了凝硬反映。

同时,实验表明,石灰土浸水后强度还会提高,某种意义上可将其视为水硬性材料。

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