南友公路膨胀土路堤试验方案设计

第３１卷，第３期　中　南　公　路　工　程　Ｖｏ１．３１．Ｎｏ．３　２　０　０　６年６月　Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｓｏｕｔｈ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｊｕｎ．，２　０　０　６　南友公路膨胀土路堤试验方案设计　黄仕高　（广东省路桥规划勘察中心，广东广州　５１０６３５）　［摘要】分析了常见膨胀土路堤的处治方法，针对广西南友公路膨胀土性质进行了大量室内土工试验，设计　了４种膨胀土路堤填筑的试验方案，并利用监测结果对方案做了相应的综合分析。　［关键词］膨胀土；路堤处治方案；土性试验；方案分析　［中图分类号］Ｕ　４１６．０３　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］１００２—１２０５（２００６）０３—０１０５—０３　Ｔｈｅ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｓｃｈｅｍｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　Ｓｏｉｌ　Ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｎａｎｎｉｎｇ－Ｙｏｕｙｉｇｕａｎ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ＨＵＡＮＧ　Ｓｈｉｇａｏ　（Ｔｈｅ　Ｈｉｇｈｗａｙ　ａｎｄ　Ｂｒｉｄｇｅ’Ｓ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ＆Ｓｕｒｖｅｙ　Ｃｅｎｔｅｒ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｐｒｏｖｉｎｃａｌ，ＧｕａｎｇｚｈＯＨ　５　１０６３５，Ｃｈｉｎａ）　［Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ］Ｅｘｐａｎｓｉｖｅ　ｓｏｉｌ；Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｐｒａｃｔｉｃｅｓ　ｏｆ　ｅｍｂａｎｋｍｅｎｔ；Ｓｏｉｌ’ｓ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｔｅｓｔｓ；Ｓｃｈｅｍｅ　ａｎａｌｙｚｅ　南（宁）一友（谊关）公路是国家规划“五纵七横”　低路堤土含水量，该法施工简单、稳定性好，但需外　的重要组成部分，是我国通往越南乃至东南亚最便　借土。④封闭包盖法。用隔水材料封闭膨胀土路　捷的陆路通道。在该线路宁明盆地段存在第三系始　堤，稳定土体含水量，减小胀缩变形，该法综合效益　新统那读组（Ｎｙ）粘土岩及其风化残积形成的厚粘　好，但封闭的有效性较难实现。⑤土工织物法。在　土，普遍具有膨胀性，路堤填量２００多万ＩＩｌ３，膨胀土　路基中铺设加筋材料，可以吸收干缩应力、提高表层　路堤如何填筑是该项目最棘手的技术问题之一。　土抗剪强度、减少路基差异沉降，该法处理效果较明　１　常见膨胀土路堤处治方案¨　Ｊ　显，但铺设宽度等较难确定。另外的处治方法还有　预湿法、注浆法等。　膨胀土主要由亲水矿物组成，同时具有显著的　吸水膨胀和失水收缩变形特性，它是浅表层轻型工　２膨胀土试验研究　Ｊ　程建设中的世界性技术难题之一。人们针对膨胀土　２．１膨胀土填料土质特征　的特殊性质，提出了不少路堤填筑的方法，常见的处　南友公路膨胀土主要分布在ｋ１３０～ｋ１４０宁明　治措施有：　盆地边缘，在表土下分布有灰白色膨胀土（简称第１　①换填法。用非膨胀土换填最为可靠，但对于　层）和灰黑色膨胀泥岩（简称第２层）。室内土工试　大面积膨胀土地区，换填将大幅增加投资并造成严　验结果见表１、表２，按自由膨胀率和液塑图法综合　重的环境破坏。②化学改性法。利用无机结合料　判别：第１层为中等膨胀土，第２层为弱膨胀岩。但　（石灰最为普遍）与膨胀土发生一系列物化反应从而　其ＣＢＲ浸水膨胀率分别在１６．７％和１０．５％以上，　改变其土性，该法技术成熟、综合效益佳，但对施工　远高于其它同等胀缩等级的膨胀土，说明该处膨胀　技术要求较高、费用较贵。③三明治互层法。采用　土除有膨胀土的土质共性外，还有浸水后强膨胀的　膨胀土与砂土夹层填筑构成双层排水结构，有效降　个性，该点在选择处治方法时须充分考虑。　表１膨胀土填料的基本土性试验　［收稿日期］２００４—０５－２６　［作者简介］黄仕高（１９７４一）．男，重庆荣昌人，硕士研究生．工程师．主要研究方向为路基设计施工、土工试验及公路经济分析和环保等。　维普资讯 http://www.cqvip.com

１０６　中南公路工程　＼　盏ｕ　第３１卷　％　蚰　如　０　２．２膨胀土路堤试验研究　满足要求，但闷料时间不宜过长；当膨胀土天然含水　２．２．１掺石灰改性试验　量过高时，为保证摊铺晾晒时间，宜采用二次掺灰工　为研究掺灰方案，室内做了３组不同剂量（３％、　艺。③第１层土掺灰４％即可满足强度要求，但从　４％、５％）的试验（见表３）。试验结果表明：①第１　施工质量、安全储备及经济分析等综合考虑后，掺灰　层土在最佳含水量附近掺灰，养护半个月后具有较　量５％比较适合。④考虑到第２层泥岩较难破碎，　高的ＣＢＲ强度，且浸水膨胀率在３％以下，满足路堤　难以达到掺灰改性的目的，故大规模施工中不考虑　填料要求。②第１层土掺灰的ＣＢＲ强度最低也能　采用。　表３掺石灰改良膨胀土的ＣＢＲ试验结果　２．２．２膨胀土不泡水ＣＢＲ试验　以下原则：①工程的安全可靠；②方案的经济合　为探讨封闭包盖法对膨胀土处理的效果，进行　理；③实施的环保效益；④施工的可操作性。为　了第２层土不泡水ＣＢＲ试验，模拟路基膨胀土在封　此设计了以下４种处治方案及相应试验路段。　闭条件下的土性情况，试验结果见图１。　３．１．１粘土包边法（简称粘法）　即膨胀泥岩填芯、粘土包边（包边宽度３．５　ｍ），　典型断面见图２（日≤８．０　ｍ）、图３（Ｈ＞８．０　ｍ）。对　日≤８．０　ｍ路段在路基顶面以下１．５　ｍ范围用粘土　填筑；对Ｈ＞８　ｍ路段在８　ｍ处设台阶１道，台阶以　下填砂土，台阶以上１．０　ｍ和路基顶面以下１．５　ｍ范　围填粘土，其余处理同日≤８．０　ｍ路段。　含水量／％　时间／ｈ　（ａ）ＣＢＲ值与含水量　（ｂ）ＣＢＲ膨胀量与时间　图１　ＣＢＲ值与含水量、ＣＢＲ膨胀量与时间的关系　从图中看出：①不泡水ＣＢＲ值随含水量变化　的总趋势是反相关，含水量小于２５％的ＣＢＲ值均大　图２粘土包边法典型断面（ｋ１３３＋６４０、日≤８．０ｍ）　于１０％；故只要含水量保持在２５％以下，该泥岩就　能满足强度的要求。②浸水膨胀量增长较快且量　大，故封闭防水的有效性十分重要，须充分考虑路基　底部处理、包盖材料选择以及包盖厚度确定。　图３粘土包边法典型断面（ｋ１３３＋７８０、Ｈ＞８．０ｍ）　３试验路段的方案设计　３．１．２砂土夹层、格栅包边法（简称砂法）　３．１试验路段设计　即砂土、膨胀泥岩夹层填筑，格栅包边（包边宽　在设计该膨胀土路堤处治方法时，应综合考虑　度３　ｍ），典型断面见图４。对Ｈ＞８　ｍ路段在８　ｍ处　维普资讯 http://www.cqvip.com

第３期　黄仕高：南友公路膨胀土路堤试验方案设计　１０７　设台阶１道，台阶以下填砂土，路基顶面以下１．５　ｍ　范围填粘土。格栅采用ＴＧＤＧ３５型单向土工格栅，　上下层间距０．４４　ｍ（两层土厚），用Ｕ形钉锚固、连　接棒连接，并沿边坡向上反包１．５　ｍ，培０．３　ｍ耕植　土绿化。　图６格栅包边法典型断面（Ａｋ２＋３８０）　到２００４年２月基本到位，埋设了大量监测仪器，如　ＪＭＴ一３６型温度传感器、ＦＤＲ土壤水分探测器、ｚｘ一　５００弦式数码压力盒、ＪＭＬ水平及垂直应变计、ＴＥＮ　图４砂土夹层、格栅包边法典型断面（ｋ　１３５＋４８０）　张力计、ＣＸ４７—３型水平测斜仪、ＣＸ一３型基坑测斜仪　３．１．３石灰土夹层、格栅包边法（简称石法）　等，有关监测结果见表４。　即石灰土（第１层土掺灰５％）与第１层土夹层　表４试验路监测结果（２００３年９月～２００４年５月）　填筑，格栅包边（包边宽度３　ｍ），典型断面见图５。　其余处理同砂土夹层、格栅包边法。　因上述许多仪器是第一次用于公路（尤其是膨　胀土）路基监测中，有许多数据呈无规律性，观测时　图５石灰土夹层、格栅包边法典型断面（ｋ　１３５＋５６０）　间不长（７个月），加之含水量变化与季节有关、张力　３．１．４格栅包边法（简称格法）　计读数滞后期较长等原因，故目前结果尚不能充分　即第２层膨胀泥岩填筑、格栅包边（包边宽度３　说明问题，还需通过今后大量的有效数据做进一步　１＂１３．），典型断面见图６，土工格栅处理同上。　的分析比较。　３．２试验方案分析　３．２．２综合分析　３．２．１监测结果分析　对上述几种方案进行综合分析比较（见表５）。　上述方案的试验路段从２００３年９月开始填筑，　可以看出：粘法施工简单，经济性尚可，但需外　表５试验方案综合分析　借土，易造成一些环境问题；砂法稳定性好，施工较　的几种填筑方案的具有可行性，对南友公路的路基　简单，但经济性和环保效益较差；石法稳定性好，技　填筑有指导意义，并对今后我国西部尤其是广西的　术成熟、环保效益好，但技术要求较高，经济性最差；　相似类型膨胀土路基修筑有借鉴作用。　格法施工简单、环保效益好，稳定性较差。上述几种　［参考文献］　处治方法各有利弊，在实际工程选用时，应根据具体　［１］廖世文．膨胀±与铁路工程［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９８４．　情况综合分析，或采用多种方法综合处治。　［２］刘特洪．工程建设中的膨胀土问题［Ｍ］．北京：中国建筑工业出　版社．１９９７．　４结语　［３］杨和平，刘龙武．不良地质土用作路堤填料的改良技术研究　［Ｒ］．长沙交通学院科学研究报告，２００１．　通过对国内膨胀土路基现状的大量调研、室内　［４］　杨世基，王玉泉．公路膨胀土路基的处理技术［Ｊ］．公路交通科　试验、理论分析以及大量的监测数据说明上述提出　技，１９９８，（２）．