高速公路膨胀土路基的施工处理方法（共5则范文）

第一篇：高速公路膨胀土路基的施工处理方法（共）

高速公路膨胀土路基的施工处理方法

更新时间：2012-02-23 17:00:34 来源：中国工程机械品牌网

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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，在广西地区分布较为广泛。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。本文根据高速公路膨胀土路基处理基本方法，并结合自己在多年来的施工管理经验提出一些施工处理方法。

一、问题的提出

膨胀土一直是困扰岩土工程界的重大工程问题。膨胀土遇水膨胀、失水收缩的变形特性及其边坡浸水强度衰减特性在膨胀土地区的工业民用建筑、水利、铁道、公路等工程建设和工程运营中起到极大的破坏作用。近年来，我国岩土工程界在膨胀土微观结构特征及其工程性质的研究中取得了丰硕的成果，对膨胀土产生工程病害的原因给予科学的解释，并提出许多切实可行的处理办法。随着我国高速公路建设日新月异，许多公路路线不可避免会通过膨胀土地区。本文根据广西水（水任）南（南宁）高速公路的膨胀土的物理性质及力学性质，以及地质勘测的翔实报告及有关处理膨胀土的经验，谈谈如何利用合理施工方法去处理膨胀土的体会。

二、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。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：[PageCute]

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。

三、膨胀土路基基本的处理方法公路工程中的膨胀土处理主要涉及三方面的内容：膨胀土边坡稳定及防护；膨胀土隧道的支护与衬砌问题；膨胀土路基的处理。一般来说，膨胀土路基处理方法有如下三种：换土、湿度控制、改性处理。

（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。[PageCute]

（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。

四、膨胀土路基的施工处理方法

在广西水（水任）南（南宁）高速公路施工中，针对膨胀土的物理性质及力学性质，根据地质勘测的详实报告及有关处理膨胀土的经验，在施工中采用了综合处理的思想，并进行了针对性的研究，提出如下处理措施：

第一，填高不足1米的路堤，必须换填非膨胀土，并按规定压实。

第二，使用膨胀土作填料时，为增加其稳定性，采用石灰处治，石灰剂量范围为10%～12%，要求掺灰处理后的膨胀土，其胀缩总率接近零为佳。

第三，路堤两边边坡部分及路堤顶面要用非膨胀土作封层，必要时须铺一层土工布，从而形成包心填方。第四，路堑边坡不要一次挖到设计线，沿边坡预留厚度30～50cm一层，待路堑挖完后，再削去预留部分，并以浆砌花格网护坡封闭。

第五，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。

第六，施工时应避开雨季作业，加强现场排水。路基开挖后各道工序要紧密衔接，连续施工，时间不宜间隔太久。路堤、路堑边坡按设计修整后，应立即浆砌护墙、护坡，防止雨水直接侵蚀。

第七，膨胀土地区路床的强度及压实标准应严格遵守国家有关规定、规范。

五、结语

膨胀土是影响道路及其他构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理、力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过特殊的施工工艺到处理的目的。一个工程有其自身的特点及建设条件，在广西水（水任）南（南宁）高速公路中，处理膨胀土的措施已在施工中应用，取得良好效果。

第二篇：软土路基处理施工作业指导书

软土路基处理施工作业指导书

为确保集团公司创优目标，确保渝（重庆）怀（化）铁路25标我管区软土地基处理工程质量，根据《渝怀施路—25》蓝图和版《铁路路基施工规范》及《验标》要求，结合我段线路长、软土地基段不连贯、里程跨度短，工艺原理相似等现场情况，特制定本作业指导书，望施工现场遵照执行。

一、软基概况

本

管区地质属低山溶蚀槽谷地貌，线路行进于坡脚槽谷边缘，地形起伏小，槽谷内多为水田和旱地。为冲积淤积地表，表层覆土为软粘土，厚0.6~1.0m不等，多为软塑砂粘土，含水量偏大，承载力小，不能满足路基基底承载力要求。必须坚决、彻底地对软基进行有效地处理。

二、前期检测与要求

1、根据设计、技术交底和现场地段，进行地基情况调查，通过走访村民，开挖探测基坑等手段，复核设计蓝图。

2、软基两端过渡段区域，应一同检查、确定，遇与设计不符，应遵照先报告、后（设计）确定，再处理的原则，现场人员不得擅自处理。

3、施工前，应根据设计和技术交底要求，做一段试验路段，以检测基底承载力和换填质量。

4、施工前，应修好便道，确保换填的清淤、清挖、换填土石方施工能顺利进行。

5、施工前，应选好取石场，换填石方必须经试验人员检查、试验合格，石方粒径经现场技术主管和施技科质检人员的检测合格后，方可填筑。

6、桥涵缺口处（路基施工过渡段）的地基处理与相邻路堤同步施工，施工办法按“桥涵缺口填筑”专项办法执行。一是涵背覆盖0.2m厚粘土包裹涵洞；二是涵洞两侧同时分层，每层厚0.3m，填筑渗水料，分层填筑，分层检测，检测合格，方可逐层回填；三是填料石块粒径不得大于0.15m；四是填筑的范围，涵两侧平涵顶2b（涵顶宽）扇形区域；五是不得把大量粘土回填至涵顶及两侧区域。

7、软基挖基前，应做好各方面的准备工作，基底一般情况不易暴露时间过长，以免发生积水和四周侧面软粘土坍塌。

三、挖基及基础检测质量要求

1、软基处理施工，挖基可选在非雨天，或安装水泵抽排水，基础不得积水。

2、挖基宽度和厚度尺寸应满足设计和技术交底要求。

3、基础应清理平整。

4、基础清好后，应及快做基底承载力试验，及时报有关技术人员和监理检测，合格后，方可按《路基路堤填筑办法》逐层、分层填筑。

四、换填施工质量保证措施及注意事项

我管区软基处理，设计各有不同。根据设计要求，各段施工方案如下：

㈠塑料排水板（塑料插板）

1、施工段为dk388+800~+885段路基。

2、严把材料（采用帖覆式塑料排水板）进场关，材料主要性能、要求如下：

①截面厚度4.5mm，截面宽度96~100mm；

②复合体抗拉强度＞2.0kn/10cm；

③纵向通水量（在侧压350kpa时）不小于5510-6m3/s。

不断裂不剥落。

3、塑料排水板施工注意事项：

①施工前，先平整场地，上面铺设0.3m厚的砂垫层，表面形成自右向左4%~8%的横向排水坡。

②施工前，应测量放样，按正三角形（即梅花形）布置，定点插桩或撒石灰圈。

③塑料排水板施工，采用插板机施工，顺线路（渝—怀）方向逐排进行，现场技术人员旁站，插板动力杆上，先做好深度标记，旁站并逐桩记录（桩点和深度）。深度不得小于设计值，插板必须垂直插下。

④塑料排水板不考虑搭接，实行无搭接施工。

⑤每块板露出地面0.5~0.6m，并统一将外露部分向线路左侧方向倾斜。

⑥发现插板倾斜或跟袋，应重新施做。

⑦施工完毕，并检测合格后，方可铺设土工格栅。

㈡土工格室

1、施工段dk387+800~+900，长(来源：好范文 http://www.xiexiebang.com/）100m。

基床采用中粗砂夹土工格室加固处理。

2、注意事项：

①土工格室高0.15m，焊距0.33m，格室内充填中粗砂，格室下铺0.1m厚中粗砂底层，上铺复合土工膜，表层铺0.1m厚中粗砂。

②土工格室底部两侧（侧沟处）安装pc材料泄水孔，孔纵向（线路方向）布置每米1个。

③线路中线向两侧布置4%~10%的横坡。

㈢铺设土工格栅

1、铺设地段dk393+810~+970段等处。

2、严把进料关，复合土工膜在运输、贮存和铺设时，不可受强烈撕拉、穿刺，注意防火。

3、铺设时，铺设长度、宽度等，注意事项：

①土

工格栅铺设前，地面应平整，有4%的横坡，碾压密实，检测合格后，先铺一层0.1m厚中砂；

②土工格栅按设计和技术交底要求的尺寸、规格铺设，路堑段复合土工膜幅宽6.0m，路堤段复合土工膜幅宽4.0m；

③土工格栅铺设时，应拉直、铺平整；

④各幅间搭接尺寸不得小于0.3~0.3m，联接牢固；

⑤砂料应采用含泥量小

（不大于5%）的中粗砂，砂中不得含尖石、树根、石块等杂物。

4、在处理完的加筋垫层上填第一层土时，应先填两边，后填中间，平铺、夯压，压实时，先静压2~3遍，然后振动压，直至合格。

软土路基处理施工作业指导书

第三篇：2012年二级建造师考试：了解膨胀土路基施工技术

2012年二级建造师考试：了解膨胀土路基施工技术

发表日期：2011/9/24 来源：中大网校 [

第四篇：渠道膨胀土施工方案

渠道膨胀土施工方案

摘要：针对膨胀土对渠道的不利影响南水北调中线一期工程总干渠漳河北至古运河南（委托河北建设管理项目）土建施工sg3标工程实例，提出保证膨胀土渠段粘性土换填施工质量、满足设计要求、经济可行的施工方案，为后续膨胀土渠段施工提供重要的参考方法。

关键词：膨胀土干场作业膨胀土开挖 粘性土换填施工 1概述

膨胀土是一种含一定数量的亲水矿物质(蒙脱石、伊利石、高岭石或混层结构)且随着环境的干湿循环尔具有显著的干燥收缩、吸水膨胀和强度衰减的粘性土。根据其膨胀率分类，膨胀土可分为弱膨胀土、中膨胀土和强膨胀土。南水北调中线一期工程总干渠漳河北至古运河南（委托河北建设管理项目）土建施工sg3标存在大量的膨胀土渠段，需要进行特殊处理，设计提出粘性土换填方案。根据设计方案，施工单位总结出了一套对应的膨胀土施工方案。2渠道膨胀土开挖及换填 2.1膨胀土开挖

（1）开挖时渠坡、渠底中强膨胀土预留50cm保护层、弱膨胀土预留30cm保护层，施工前将渠底保护层挖除及时验收，验收合格后及时回填，渠坡保护层在换填过程中随回填随开凳挖除。（2）采用1m³挖掘机倒退法自上而下进行开挖，分段长度150m～200m，分层厚度3-5m，自卸汽车运输至弃土场，推土机推平。

对同一断面、同一开挖层，由中间向左右两岸开挖，以利于层间排水，且随时做成一定坡势，以利排水。为防止降雨形成地表径流冲刷边坡，开挖渠段的渠道两侧结合永久截留沟开挖施工排水沟，有效截断地表径流，避免冲刷边坡。

（3）渠坡、渠底中强膨胀土预留50cm保护层、弱膨胀土预留30cm保护层，待下道工序开工前人工配合挖掘机清除保护层。在测量人员的指挥下，用挖掘机在坡面上每隔10m开挖出样槽，由有经验的挖掘机司机按样槽进行保护层开挖，挖掘机开挖方向垂直于渠道轴线，由上而下顺坡开挖，土料拢集于坡下后，装车运至指定地点。开挖时距离建基面预留5～10㎝的薄土层，该薄土层开挖前将挖掘机斗齿前焊接一块厚约20㎜的钢板作为“刮板”，长度同挖掘机斗宽，宽度约为15㎝，前缘与斗齿齐平，开挖方向垂直于渠道轴线，沿坡长自上而下将预留的薄土层刮除，人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清除并拢堆，在坡面上钉木桩，每5m作为一个断面，按坡度放样，在桩位上固定尼龙线，人工对坡面进行适当整理，直至坡面符合规范要求。

（4）由于渠道膨胀土换填段比较长且新建建筑物较多，因此在这些交叉物之间，渠道右侧设置进场道路，路宽7m，坡度10%。2.2土方换填施工方法和程序 2.2.1施工准备和土料试验

（1）根据已知基点测设渠基换填基线，并引桩到渠基范围以外。（2）直段每100m，平曲段处每50m或更小，测设施工样架。

（3）开工前对料场进行复查，然后对土料进行检测，通过室内试验，取得土料的自由膨胀率、粘粒含量、塑性指数等物理试验资料，进行击实试验，取得最优含水量、最大干密度参数。根据室内试验取得的参数对用于换填的土料在开工前进行碾压试验。

（4）选择碾压机械的类型，确定铺土厚度、碾压遍数等施工参数。2.2.2土料的开采

其施工程序为：清表→料场建设→土料开采→取土场填。（1）取土场开挖前用推土机推除表层的杂质、耕作土、植物根系，并推到一边留做复耕使用。

（2）料场建设：料场周围布置截水沟，并做好料场排水措施。（3）为保持含水量均匀、消除大块粒径，开采后对土料进行拢堆和翻松，对局部含水量偏低的土料进行洒水调整，对含水量超标的进行翻松晾晒。调整含水量视现场情况安排在填筑现场或取土场。2.2.3土料运输和铺料

换填土料利用合格开挖土，本着低土低用、高土高用、近土先用、远土后用的原则进

行挖填土方调配，采用流水作业的施工方法分段施工。作业面100～200m，作业面分层统一铺土、统一夯实，推土机配合人工平土，设计边线外侧超填30cm，最后削坡成型。铺料作业采用自卸汽车卸料，推土机平料，并确保以下几点：

（1）按设计要求将合格土料铺至规定部位，使用推土机平料。（2）采用进占法施工。

（3）通过碾压试验确定铺料厚度30cm、土料粒径≤15cm。（4）采用xsm220型振动碾静压2遍、振动碾压6遍，最优含水量控制在15.7%左右，现场控制干密度为1.72g/cm3。

（5）为保证碾压质量，防止雨水冲刷，在设计边线外侧超填一定余量，机械铺料余量为30cm。2.2.4换填作业面布置

（1）保证干场作业，随换填层上升高度，逐层将渠坡保护层开凳挖除。

（2）换土施工由底至高分层摊铺碾压上升。为防止扰动渠底建基面。先换填渠底，然后分层换填渠坡并预留30cm超填余量，铺料采用进占法或后退法，推土机配合人工平整，振动碾碾压待渠坡换填完毕后，再利用渠坡削坡土将渠底填筑设计换填高程。每层摊铺前，采用推土机在坡面上推出宽度不小于30㎝高度为一层土料松铺厚度的小台阶（开凳），以保证土体结合。

（3）为增加边坡换土层稳定性，斜层摊铺碾压自渠道中心向渠坡中心向渠坡倾斜坡度2%～3%,并对渠坡基土逐层开凳铺土碾压，压实度不小于0.98。

（4）分段作业面100～200m。

（5）作业面分层统一铺土、统一碾压，整平使用推土机，避免出现界沟。

（6）已铺土料表面在压实前被晒干时，洒水湿润。

（7）若发现局部“弹簧土”、层间光面、层间中空、松土层或剪

切破坏等质量问题时，及时翻松重新碾压或挖除重新铺土碾压，并经检验合格后，铺填新土。

（8）施工过程中保证观测设备的埋设安装和测量工作的正常进行，保护观测设备和测量标志完好。

（9）渠基换填完毕后，作整坡压实及削坡处理。在测量人员的指挥下，用挖掘机在坡面上每隔10m开挖出样槽，由有经验的挖掘机司机按样槽进行保护层开挖，挖掘机开挖方向垂直于渠道轴线，由上而下顺坡开挖，土料拢集于坡下后，装车运至指定地点，经加水破碎后重新利用。削坡时距离建基面预留5～10㎝的薄土层，该薄土层待下道工序施工前再清除。该预留部分清除时将挖掘机斗齿前焊接一块厚约20㎜的钢板作为“刮板”，长度同挖掘机斗宽，宽度约为15㎝，前缘与斗齿齐平，开挖方向垂直于渠道轴线，沿坡长自上而下将预留的薄土层刮除，人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清至挖掘机附近，随“刮板”拢堆。在坡面上钉木桩，每5m作为一个断面，按坡度放样，在桩位上固定尼龙线，挂线后钉桩加密，人工对坡面进行整理，直至坡面符合规范要求。3结束语

在施工过程中本方案技术可行、经济合理、安全可靠，施工完成后，膨胀土渠段换填完成的部位经过半年多的静置，未出现滑坡、沉降等不良现象。本施工方案适合于无地下水的膨胀土渠段换填施工，当出现地下水时，根据现场实际情况另行研究地下水的排降水方案。

参考文献：

[1] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求(nsbd-zxj-2-01)[2] 南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土施工工法(nsbd-zxj-4-01)

第五篇：膨胀土区域涵洞基础处理

参评论文

工程技术

膨胀土区域涵洞软弱基础处理方法探讨

摘要：针对渝怀铁路施工过程中遇到的膨胀土区域涵洞软弱基础处理的工程问题，本文结合该工程实际情况，根据我公司以往的施工经验提出了一些切实可行的处理措施。

关键词：膨胀土、软弱基础、处理方法

膨胀土是一种具有裂隙性、胀缩性和超固结性的高塑性粘土，具有失水收缩开裂，吸水膨胀软化，强度可大幅度变化等特征，其矿物成分以蒙脱石、高岭土和伊利石为主。到目前为止，我国现行的铁路桥涵设计和施工规范针对膨胀土区域涵洞软弱基础的加固处理方法还没有明确的规定和要求，而膨胀土的各项力学性质又和其他土体有明显的区别，尤其是膨胀土的强度有随含水量的增减大幅度变化的特性。设计和施工时若不能充分考虑膨胀土的这些基本特性，简单套用一般地区涵洞基础处理的办法和实例，将对涵洞基础造成永久隐患，甚至完全废弃。本文根据重庆至怀化新建铁路第20标段膨胀土区域涵洞施工的经验教训，对膨胀土区域涵洞软弱基础加固处理方法做一些初步探讨。

1、工程概况

渝怀线第20标段DK323+600~DK325+400段属低山剥蚀地貌，线路行走于阿蓬江左岸的山坡上，沿线路纵向地表起伏较大。上覆残积粘土，下伏基岩为侏罗系中、下统马鞍山组泥岩夹砂岩，泥钙质胶结，易风化。岩层产状为N45°E/25°NW（24°），与线路夹角约10°左右。另外，本段位于濯水镇向斜区，岩层斜角自坡脚向上逐渐变陡。

本段设计有8座涵洞，全部处在冲击形成的沟槽位置，为陡坡涵洞。地表一般为淤泥质粘土，覆层下为粘土夹杂块石，土质比较差。软弱土层的厚度普遍在3米以上，最深达到15米左右。

2、工程实例

（1）DK324+376.5

1-1.5M 钢筋混凝土盖板涵：

原设计资料涵洞所在位置表层软塑性粘土δ0=0.10MPa，厚度为1~3米不等，覆层下为硬塑 1 性粘土δ0=0.15MPa。涵洞基底置于换填砂夹卵石层上，换填平均厚度50CM，要求换填层基底承载力不小于0.13MPa，即将表层软塑粘土挖除，在硬塑性粘土上进行换填。

涵洞于2001年9月中旬正式开始施工，当时因为7、8、9月基本没有下雨，天气非常干旱，基坑开挖时无水，基础开挖到位后检测基底承载力在0.13~0.14MPa之间，满足设计要求（0.13MPa），随即按照设计进行了基础换填加固处理。11月底涵洞全部完工，2001年12月初发现涵洞沉降缝全部拉开，涵身整体向线路右侧滑移，其中涵洞出口第一节沉降缝开裂达到5公分左右，以后裂缝宽度逐渐加大到30公分，涵洞完全报废，涵节没有变形。此时涵洞两侧路基均未施工，涵洞没有承受任何荷载。

2002年底对涵洞所在位置进行补勘揭示涵洞基础下有6~8米的软塑土体。2002年初确定在DK324+339~+416段线路右侧增加10根侧向约束桩，防止该段路基基底的蠕变。2002年12月将报废涵洞挖除后发现：换填的砂夹卵石层富含积水，形成一个渗水通道，涵洞出口端呈细流状。涵节基底换填层以下膨胀土遇水软化，呈软塑~流塑状，强度降低，涵洞如同船在水上，在自重压力的作用下滑移、变形。

（2）DK324+717 1-3.0 M 钢筋混凝土盖板涵：

该涵与DK324+376.5 涵洞情况基本类似，并且同时开工。涵洞基础开挖时发现涵洞所在位置表层淤泥厚度在0.5~3.0米之间，且呈左薄右厚的倾斜状。出口端12米基础承载力不足，进行分层换填并夯实处理，换填层基底承载力达到0.18MPA，2002年3月初涵洞施工完毕开始两侧路基填筑。

涵洞开工之前，现场勘察涵洞所在位置及DK324+640~DK324+810段路基所处位置都是水田，表层淤泥较深，村民反映本段的稻田在每次的大雨后都会有少量的移动，原有的田埂基本是直的，现在全部呈不规则的圆弧状。根据这些情况，施工方认为本段地表有蠕变现象存在，需要增加路基抗滑措施。设计补勘后决定在DK324+600~+810段路基左侧侧沟底下设一道纵向盲沟，在DK324+717涵洞两侧各设一道横向排水沟槽，将地下水引出路基坡脚外。

2002年1月涵洞完工，2002年3月路基填筑到涵洞盖板顶1米时发现涵洞沉降缝拉开，涵身整体向线路右侧滑移。沉降缝拉开最大处有11公分，最小也有4公分左右，涵节完好，无任 2 何开裂变形。

2002年12月拆除涵洞重建，发现换填层和涵洞两侧的盲沟实际起到了过水廊道的作用，盲沟和换填层中的积水浸泡基底膨胀土，土体呈软塑状，强度降低，加上填方基底发生蠕变，推动涵洞开裂变形。

（3）DK324+231 1-3.0 M 钢筋混凝土盖板涵：

DK324+231涵洞原设计所在位置表层软塑性粘土δ0=0.10MPa，厚度2~8米不等，覆盖层下硬塑性粘土δ0=0.15MPa。因为DK324+180~+270填方基底水田在雨季发生蠕变，需要进行加固处理，线路右侧设计有10根侧向约束桩。涵洞基底置于换填砂夹卵石层上，换填厚度1~6米不等，进口端换填深，出口端浅，要求换填层基底承载力不小于0.15MPa。即将表层软塑粘土挖除，在硬塑性粘土上进行换填然后施工涵洞。2001年11月初基础开挖完成后，用轻型动力触探仪检测基底承载力只有0.06~0.10MPa，不能满足设计要求。设计单位先后两次取基底土样到成都进行试验检测，均为硬塑土，承载力达到0.18MPa，可以满足设计要求。

在基坑底部挖探坑发现，基础底部渗水严重，土体软弱，按照原设计进行换填根本无法保证设计要求的强度和承载力，更难以保障将来涵洞的安全使用。联系DK324+376.5和DK324+717涵洞出现的事故，经过多次论证施工方案，包括选用碎石桩、粉喷桩、基础加深等，权衡利弊，最终确定涵洞基础采用桩基承台。将涵洞5~7米为一段，每段设4~5根挖孔桩，桩径1.25米，桩身穿过软弱土层，直接嵌入到基岩内2米以上，桩顶设钢筋混凝土承台，结构形式与桥梁的桩基承台相同。因为路基右侧有侧向约束桩（桩间距7米）约束基底软弱土层，涵洞基础又是桩基础，既保证了涵洞基底的承载力，又约束住涵洞不能横向移动。DK324+376.5、DK324+717重建和后来施工的DK323+878涵洞全部采取了这种处理方案。

（4）DK323+710

1-1.5M钢筋混凝土盖板涵

该涵洞右侧路基设计有12根侧向约束桩，本段软弱土层厚度最深达到10米左右，涵洞于2001年9月开始施工，基础开挖到位后发现基坑周围边坡滑塌，基底变形隆起。后来基础采用碎石桩进行加固处理，碎石桩顶铺设50公分厚的碎石垫层，涵身变更为拼装式钢筋混凝土矩形涵，基坑四周采用钢轨桩进行防护。

因为粘土中夹杂块石和大孤石，采用机械冲击成孔难度非常大，遇到大块孤石时几乎难以穿过，碎石的施工难度非常大。

本段其余的3座涵洞因为地质条件恶劣，线路改为桥梁通过，涵洞部分修建后报废。

3、病害原因分析

导致上述涵洞出现各种问题主要有几方面的原因：（1）设计和施工规范无明确处理措施及要求

我国现行的铁路设计和施工规范对常年冻土、湿陷性黄土等不良地质条件下桥涵基础的处理有明确的规定和要求，但对膨胀土地区桥涵的基础处理措施和方法目前还没有定性的结论。膨胀土区域涵洞基础处理套用一般地区的规定和参数进行设计和施工，不能针对具体问题采取合适的处理措施和方案。虽然在施工中补勘查明涵洞基础为膨胀土，但在具体施工方案的选择上持续论证了很长时间，对于各种方案的优劣利弊还需要进一步的研究和探讨。

（2）地质勘探不准确

勘测设计时未检测出将该段属于膨胀土区域，涵洞滑移报废后补勘查明：该段粘土中含有蒙脱石和高岭石成分，蒙脱石含量最高达到27.66%，阳离子交换量（CEC（NH4+）mmol/100g土）最高27.88%，为弱~中膨胀性土。

（3）对膨胀土强度的变化规律认识不足

膨胀土因为含水量的差异导致其力学性质变化非常大，现场实测的地基承载力情况往往还不是最恶劣的。旱季地表土含水量降低，土体一般为硬塑状，承载力甚至可以达到0.18MPa以上，人工用铁锹、洋镐等工具开挖都比较困难；在雨季连续降雨的情况下，地表土含水量增加，强度急剧下降，土体呈软塑或流塑状，地表土普遍发生滑动蠕变。

比如DK324+376.5涵洞，基础开挖后检测承载力达到设计要求的0.13MPa，涵洞滑移后现场钻孔补勘发现涵洞基础以下接近8米的深度全部是夹杂块石的软塑砂粘土；DK324+231和DK325+211.5涵洞的情况正好相反，基坑开挖到位后检测承载力达不到设计要求，取样试验却达到或超过了设计要求的承载力0.15MPa。约请设计人员现场查勘时因为基坑晾晒已有一段时间，评估均认为基础承载力没有任何问题。

4、处理措施

（1）膨胀土区域应避免采用换填方法处理涵洞基础。

在一般粘土地区设计和施工涵洞，遇到基底承载力不足的情况，传统方法一般考虑对基底进行换填处理，但在膨胀土地区套用换填方案加固基底却会在基础留下致命隐患。因为涵洞基础流水面标高（排洪、灌溉类涵洞）一般比原地表底，换填的碎石或砂夹卵石层在涵洞基础以下，雨季地下水位上涨，地表水下渗，致使换填层形成水囊，浸泡基底，基底承载力迅速衰减，在换填层底部形成滑动面，从而使涵洞整体失稳，或者产生沉降，或者整体滑移。尤其是在高填方地段最为危险，因为填土压力的影响以及列车行驶产生的荷载，涵洞在巨大的压力下一旦产生滑移或沉降，撕裂涵身或涵洞下滑偏移，处理难度和造成的损失都将非常巨大。

对于软基深度不大的地方（不大于3米），开挖后可以把基础加深，采用浆砌片石等办法直接把涵洞基础落在硬基上。

若软基很深，土体中块石和大孤石含量较少时，可以采用粉喷桩或旋喷桩等进行基底加固处理，但不宜使用碎石桩。

对于软基很深，且大量夹杂块石和大孤石的地段，基础处理有很大难度，本段采用桩基承台造价高昂，目前还没有比较经济稳妥的办法。

（2）膨胀土和软基并存的地段，涵洞的基础处理与路基抗滑措施应该一同考虑。

因为地质构造和地形的原因，膨胀土区域涵洞一般都处在软基地段。软基在雨季时往往会产生蠕变，路基必须采取加固和防滑处理。在边坡下游加设挡土墙或侧向约束桩是比较常用的办法。如果路基没有针对的处理措施，单纯处理涵洞基础一般难以排除隐患。地表有一定横坡且基岩倾斜时，软土的蠕变不仅可以使涵洞失稳，更催动填方路基产生滑坡和溜坍，危及线路安全。涵洞不仅要防止基础沉陷，更要防止整体滑移，涵洞和路基必须同时加强工程措施，才能保证线路将来的安全。

（3）膨胀土区域涵洞基础处理应以防水为主。

水是膨胀土区域工程施工的罪魁祸首。百姓俗语：“晴天是铜，雨天是脓”，是对膨胀土的真实写照。本段线路在施工进场时正逢雨季，连绵阴雨使得大段区域泥泞软弱，车辆根本无法通行，5 新开的施工便道铺垫了近3米厚的石头还在不停的沉陷。涵洞所在位置施工场地和临时设施无法建设，当地百姓称那些地方为“牛不去”。雨季结束后情况立即有所改变，结合排水、节水设施的的建设，地表很快可以通行施工车辆，施工得以迅速展开。

无水的情况下，膨胀土的各项力学性质均非常好，膨胀土区域涵洞基础施工防水为重中之重。如果涵洞基础底部有积水或渗水，涵洞的基础承载力迅速下降，甚至在基底形成一个滑动面，若基底为倾斜达到一定的角度，涵洞不需加载，在自身的重力作用下就可能整体滑移，喻为船行水上。

涵洞施工排水要考虑临时工程与永久工程相结合，施工过程中应采取一切措施避免地表和地下水浸泡基础，不致涵洞基底承载力下降。比如在涵洞上游和基坑周围挖截水沟截断地表和地下渗水，在基坑周围和基底挖设盲沟阻断和引出地下水，雨天用防水布遮蔽基坑等措施。

膨胀土与一般粘土的不同之处在于吸水软塑裂隙封闭之前是可以透水的，并且本段的粘土夹杂砂岩块石，本身就有一定的透水性。当地雨季时降雨绵绵，地下水位上升，粘土层充分吸水膨胀，涵洞基础座落在粘土中，基底难免遭受水的侵蚀而使承载力下降，应当加设永久设施阻隔地下水。

（4）膨胀土区域涵洞基础承载力的试验确定应以现场检验和室内实验相结合的办法，并充分考虑土体含水量的影响。

因为膨胀土的力学性质与含水量有密切关系，取样试验因为送样时间、取样时基坑晾晒的时间、取样时的季节和天气等因素有重大影响，往往不能反映现场实际情况。以DK324+231涵洞的取样试验为例，四次取样试验结果基底土体承载力都达到或超过了设计要求（0.15MPa）。基坑刚挖开时现场采用轻型动力触探试验结果承载力不足0.10MPa。DK325+211.5涵洞原设计提供的地基承载力达到0.18MPa，实际施工时其实是软塑粘土，承载力不足0.08MPa。其他铁路线路在膨胀土区域施工时也遇到了类似的情况，这并非是试验出现了差错，主要是因为膨胀土的独特性质以及取样时间和季节的影响，土体的力学性质发生了变化。

（5）路基改桥不能完全解决线路病害问题

因为膨胀土区域涵洞基础处理的难度，或许以为路基改桥可以解决这些难题，这种想法尤其 6 应该引起注意，值得慎重探讨研究。

首先改桥增加了工程的造价，桥梁的造价一般来说比路基要高出许多，同时改桥后大量路基挖方无法利用，造成弃土占地大量增加，环境和水土保持以及农田保护等费用不可低估。

其次对于软基较深的膨胀土地段，因为基岩埋置较深，桥梁墩台一般需要采用桩基础。对于柱桩来说，因为桩端嵌入基岩，桩身大部分在软基中。若软基存在蠕变现象，蠕变软土中对桩身挤压，导致桩身承受弯距和剪力作用，而桥梁的桩体本身不具备抗剪能力。若没有相应的保护措施，势必将剪断桩体；若是摩擦桩，则在蠕变的推力作用下，桩身包括承台一同向下游滑移，危害更大。

（6）膨胀土区域涵洞施工应合理调整工序

膨胀土区域施工要点是避开雨季，突击旱季，这是尽人皆知的道理。但现在随着机械化施工程度的不断提高，各项重大工程的施工进度和施工节奏也在飞速提升，象渝怀铁路这样的国家重点和难点工程，主体工程在两年内基本全部施工完毕。南方气候多雨，仅靠短暂的旱季施工难以保障全线整体施工进度的要求。施工周期的延长将会造成人力和机械设备的大量闲置和浪费，合理安排施工，分解涵洞施工工序，保证雨季和旱季人力和机械设备资源的均衡使用尤其必要。

5、结束语

对于膨胀土涵洞基础处理的措施和施工方案，目前还处在不断地摸索和改进阶段，对于类似问题的研究，比如桥梁等其他构筑物的基础处理，也还需要进一步的研究。希望在不久的将来，我们能够对膨胀土地区基础处理的设计和施工有一个定量和定性的认识，避免类似问题在其他线路出现。

中铁十五局集团第四工程有限公司

佘创涓

撰稿日期

二○○三年十月十二日