膨胀土区域涵洞基础处理

第一篇：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

第二篇：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)

第三篇：涵洞基础换填作业指导书

涵洞基础换填作业指导书

1.适用范围

本作业指导书适用于适用于阳安二线铁路六标所有涵洞基础换填施工。2.施工工艺 2.1 施工准备 2.1.1 选料场

首先应根据设计要求选择料场，设计换填材料为为砂夹卵石。A.换填用砂应为中、粗砂，有机质和含泥量均不得大于5%； B.碎石粒径不得大于100mm，含泥量不得大于5%； C.石灰质量应符合要求，石灰等级不得小于Ⅲ级。D.填料级配良好 2.1.2 压实设备的选择

对于砂卵石填料，宜选用自重大、频率较低的振动压路机，施工条件不好的地方也可采用柴油打夯机进行夯击。4.2 施工程序

放样→换填土层清除→填前原土压实→换填土摊铺推平→（洒水）→换填土压实→压实系数检测→下一层换填土摊铺推平开始循环至设计标高→精平→验收 2.2.1 放样

放出地基处理边线，请监理单位人员检查验收。2.2.2 基坑开挖

根据设计要求地基换填深度内的松土层要全部挖去，松散土层、腐植土清除以挖掘机为主，人工辅助施工。采用挖掘机开挖大面积的土层，人工清除没有机械工作面的边角处，边坡及基底应预留30cm厚的土方用人工进行清除。开挖土方用自卸汽车全部运至弃土场。基坑开挖边坡按施工工艺要求及规范进行放坡。土层清除至设计标高后，报请建设单位组织勘察、设计、监理等单位进行验收，基础承载力及开挖深度符合设计要求后进行地基回填处理。

换填材料进场时，换填材料应及时取样送检，经试验室检测确认合格后方可使用

换填地基底部和顶部高程允许偏差为±50mm。2.2.3 换填

换填采用水平分层填筑的方法，且应先从低处开始填筑。A.分段按施工范围做标桩，标桩间距20m。在标桩上做填土虚铺厚度标识。在标桩上应统一编号，每层实测标高均应做好记录，以备核查层数及每层压实后的实际厚度。

B.填料摊铺。将填料用自卸汽车运至换填区，按梅花形布料，布料的间距按虚铺厚度及自卸车的实际运输斗容量计算，并在换填面上进行标识。摊料时先用推土机进行粗摊，按厚度标识，然后人工目测补料进行精平。

C.填料摊铺完毕之后，先通过自检，然后通过质量专检员检验虚铺厚度，合格后方可进行下道碾压工序作业。

D.碾压机械选用YZ12型振动压路机，碾压8遍。碾压时先静压2遍，然后进行振动碾压6遍，并遵守先慢后快，由弱振至强振的原则。碾压速度最大不应超过50m/min，由两边向中间进行碾压。横向接头重叠0.5m以上,纵向接头应重叠1.5m左右。要达到无漏压、无死角，确保碾压均匀。每层压实后用重型动力触探检测承载力，符合要求后，方可进入下一工序施工。

在地基换填处理过程中，大面积采用 12T振动式压路机碾压8遍，每遍重叠1/2轮径，机械碾压不到的地方采用柴油打夯机进行夯击。每层碾压（夯）实后均应进行检测，不合格应查找原因，如属碾压方法不对，则继续碾压，直到检查合格为止。E.分段回填接槎处处理

分段回填时，每层接槎处应做1：2的斜坡，上下层的错缝距离大于1米。回填不在同一层高度时，两段交界处应留成台阶形，台阶宽度1米，高度按每层的铺筑厚度。

接槎处压实度控制措施：先施工的区段接槎处留1米不碾压，等后段碾压时一块碾压，并对接槎处已压实的区段重复碾压，重复碾压宽度不小于2米。为保证接槎压实质量，碾压时应加强洒水控制好填料的含水量，碾压遍数增加两遍。

3.砂卵石换填地基工程主要特点及关键技术问题

3.1 地基处理及回填工程量大、技术要求高，如处理不好容易产生不均匀沉降，将影响其上部建筑物的基础质量。

3.2 砂卵石混合料的压实密度是地基回填质量的一项重要参数，因此要求较高，施工中必须采取有效的组织措施和技术措施满足填料压实度要求。为保证质量，正式回填前进行现场试验。施工中采用YZ12型振动压路机，进行分层碾压，并用220马力的推土机等配套机械化施工设备，严格按试验确定的碾压参数进行施工，确保填筑质量。3.3 地基换填及回填土质主要为砂卵石混合料，卵石含量是衡量填料质量的关键，因此施工前应沿途踏探寻找合适的土源，施工中按规定严格把关，控制填料质量。

3.4 合理规划松土开挖、回填的分区和分期合理规划施工道路，是保证施工强度和施工进度的重要保证。

3.5 采用砂卵石压实处理地基一般根据场地的工程地质条件及周围的地材条件来确定的。采用天然砂卵石垫层处理地基，具有强度高、变形小、造价低、工期短等优点。但在此类工程施工中必须加强管理，从原材料的选用、分层回填厚度、压实遍数到分层检验等工序都应从严把关，才能保证砂卵石层的施工质量 4.质量安全及环保 4.1 质量保证措施

4.1.1 编制桥涵实施性施工组织设计，运用网络计划技术，实行动态管理，及时调整各项工程的进度计划，确保总工期目标的实现。4.1.2 投入足够的机械设备，提高工作效率。4.2 安全保证措施

施工中安全防护人员要坚守岗位，防护器材、机具材料齐全到位，必要时要设置限界绳、限界杆、防护管棚等防护措施，施工现场安全警示标语、警示牌设置齐全。

施工人员必须佩戴安全帽，无安全帽者不得进入施工现场。凡进入现场的人员，均要服从值班员指挥，遵守各项安全生产管理制度，正确使用个人防护用品。禁止穿拖鞋、高跟鞋或光脚进入施工现场。

所有施工设备和机具使用时均必须由专职人员负责进行检查和维修，确保状况良好。各技术工种均持证上岗操作，杜绝违章作业。大型机器的保险、限位装置、防护指示器等必须齐全可靠。4.3 文明环境保护措施

4.3.1 设立环保机构，切实贯彻环保法规

严格执行国家及地方颁布的有关环境保护，水土保持的法规、方针、政策和法令，结合设计文件和工程实际，及时提出有关环保的组织实施。

4.3.2 对废弃物的处理

废弃材料及时分别堆放整齐并运至指定的位置进行填埋处理。4.3.3 采用有效措施，消除施工污染

施工废水、生活废水采用沉淀池处理，清洗集料或含有油污的废水采用集油池的方式处理，不得污染水源及耕地。施工地点要防治噪音污染。施工便道经常洒水，防止车辆通过时尘土飞扬。

4.3.4 强化环保管理，健全环保管理，健全环保管理机制，定期进行环保检查，及时处理违章事宜，并与当地的环保部门建立工作联系，接受社会及有关部门的监督。

4.3.5 加强环保教育，宣传有关环保政策，强化职工的环保意识，使环境保护成为参建职工的自觉行为。

4.3.6 以醒目的标志封闭施工区域，并在区界挂以醒目整洁的环保语言和企业精神等标牌。

4.3.7 保护生态。施工中注意保护自然和生态，不得随意拆堵水利设施，不破坏地表植被，保护好河渠、沟塘，不污染水源。

第四篇：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。

第五篇：软弱膨胀土的地基处理与实例分析

软弱膨胀土的地基处理与实例分析

摘要：软弱膨胀土地基是一种比较特殊的地基。当利用这种土作为建筑物地基时，必须采取必要的处理措施，以消除土的膨胀潜势。处理措施一般分深层和浅层处理，本文通过工程实例，分析了不同建（构）筑物在相同的地质条件下的几种处理方法。

关键词：膨胀土地基处理灌注桩砂石垫层砂包基础1概述膨胀土系指粘粒成分主要由强亲水性矿物组成，具有吸水膨胀和失水收缩特性的粘性土。由于膨胀性土会因为土中含水量的变化而发生相应的膨胀或收缩变形，特别是在场地膨胀性土层厚度不一，均匀性不

一、不同部位处含水量的变化以及建筑物基底压力不等等原因时，就会导致地基土不均匀的隆起或下陷，使得建筑物产生墙体开裂、地面隆起或下陷等破坏。因此，必须对膨胀性土场地进行处理，以满足自由膨胀率δef均小于0.4的要求。2软弱膨胀土地基处理的一般原则膨胀土地基的处理应根据当地的气候条件、地基的胀缩等级、场地的工程地质及水文地质情况和建筑物结构类型等。结合建筑经验和施工条件，因地制宜采取治理措施。如果能够采用换填非膨胀土或采取化学等方法，从根本上改变地基土的性质，则是根治的最好方法。如果用桩基或深埋的

办法，使基础落到含水量较稳定的土层，就能大大减少建筑物的危害；对于上部荷重较轻的小型建（构）筑物，亦可浅埋基础但必须避免扰动下部膨胀土。由此可知，软弱膨胀土地基的处理应根据场地土胀缩性能、水文地质条件，考虑具体建筑物适应变形的能力，采取相应的处理措施。同时加强结构的整体变形能力，切断基底下外界渗水条件，以保证地基的稳定性。3工程实例3.1工程概况云南个旧电解铝厂位于云南省个旧市大屯镇，地面绝对标高为1293.6~1297.57m，地形平坦。在地貌上场地属于盆地边缘平坦地貌。据地质勘察资料，本场地为膨胀性填土场地。各地层由上而下为：①1层填土（Qm1）：褐红色，稍湿，稍密~中密，主要由灰岩碎石、角砾及粘土等组成，层厚0.5~1米。①2层耕植土（Qm1）：褐红色，稍湿~湿，松散，含植物根系。层厚0.4~0.5米。②1层粘土（Qa1+p1）：褐红色，可塑状态，局部硬塑或软塑，局部含砂岩圆砾，局部夹薄层圆砾、砾砂，成分主要为砂岩。层厚0.5~2.10米。②2层卵石（Qa1+p1）：褐红色、褐灰色，稍湿~湿，稍密，砂及粘土充填。层厚1.20~1.30米。③1层粘土（Qp1+1）：黑灰色、灰色、灰黄色，可塑状态，局部软塑状态，局部含砂、砾石，次棱角状，顶部偶见动物残骸，夹细砂、中砂。层厚3.2~8.4米。③2层中砂（Qp1+1）：灰色、浅灰色、灰黄色，很湿，松散~稍密，分选性较差，含卵石、圆砾，次棱角状，含量5~10%，含粘粒。④1层粘土（Qa1+p1）：

黄绿色、浅黄色，可塑~硬塑状态，局部含少量碎石、角砾。层厚0.6~4.80米。④2层中砂（Qa1+p1）：浅灰色、灰色、黄绿色，湿，稍密~中密，分选性一般，含圆砾、卵石，含量3~10%，含粘粒。层厚0.6~2.9米。④层粘土（Qa1+p1）：浅黄色、褐黄色、黄绿色，硬塑状态，局部可塑或硬塑状态，含碎石、圆砾，含量约5%左右，局部夹粉质粘土。钻孔未揭穿，层顶埋深6.00~13.40米。本场地地下水稳定埋深0~1.3米。上述各土层的物理力学指标见表1，各土层的容许承载力见表2。表1各主要土层主要物理力学指标表土层编号土层名称天然含水量（%）重力密度rKN/m3含水比aW孔隙比e液性指数IL压缩系数a1-2MPa-1压缩模量Es1-2MPa粘聚力CkkPa内磨擦角Φk度②1粘土34190.760.960.40.44.9459.5③1粘土3318.80.660.910.30.454.7359.2③2中砂20.8④1粘土2520.50.490.670.050.29.08014④

2细

砂

④

粘

土2320.40.550.660.060.29.07513.5表2各层土的承载力标准值土层编号土层名称土的状态地基承载力标准值（KPa）①1填土稍密70①2耕植土松散②1粘土可塑135②2卵石稍密180③1粘土可塑140③2中砂松散~稍密150③3砾石中密~密实250④1粘土可塑~硬塑240④2细砂稍密~中密135④粘土硬塑2403.2地基处理方案的选择因全厂新建建筑物较多，结构型式多样，对不均匀胀缩变形的适应能力和使用要求均不同。因此慎重研究比较，合理选择运用地基处理方案，对于保证

建筑物安全可靠，节省投资，加快工程进度都具有十分具有重要的意义。3.2.1电解车间3.2.1.1概况电解车间全长313.0米，柱距6.2米，跨度24.0米，钢筋混凝土排架结构，屋架下弦标高16.0米，轨顶标高9.15米，车间内设有标高为2.4米钢筋混凝土操作平台，操作荷载50KN/m2,两台电解铝多功能起重机及一台20t普通天车，多功能起重机最大轮压Pmax为410KN。3.2.1.2地基处理方案的选择根据本工程框架内力分析结果，各柱脚内力为N=3940kN,M=2200KN.m,V=141KN。基础方案选择如下：方案一：砂石垫层法。能够充分利用天然地基强度，减少基底附加应力和调整基础变形沉降，较深层处理经济，且施工机具简单，材料来源广，通常是一种优先考虑的地基处理方案。由于本场地地下水位高，且与电解区域内净化系统除尘烟道较近，烟道开挖较深，如采用本处理方法使得基槽开挖较宽较深，不利于机械碾压，如果采用人工分层夯实，质量不易保证，往往压实系数达不到设计要求，施工工期较长，由于该地区雨量丰富，工期拖延会给工程地基处理及基础的施工质量造成不利影响，且砂石用量较大。方案二：沉管灌注桩。该桩单价低，施工快。但根据地质勘探报告，沉管灌注桩端阻力小，所需桩数多，因而对上部土层的破坏较为严重，且该桩的成桩质量人为因素很大，容易产生质量缺陷桩。方案三：人工挖孔护壁灌注桩。该处理方案施工简单，机具设备少，进度快，成本低，也能有效地克服膨胀土对建筑物的危害。根据地质勘探报告，人工挖孔护壁灌注桩桩端阻力大，通过扩底等技术处理，可节约桩数量，根据当地人力情况，可大面积开挖施工，以加快施工进度。经过技术及经济分析比较，本工程采用人工挖孔护壁灌注桩。由于桩的长度主要取决于地层的结构和上部结构传下来的荷载，加上机械器具的因素，本工程采用Φ800人工挖孔护壁灌注桩，扩底直径为1.7m。3.2.1.3试桩及分析为了验证人工挖孔扩底桩在本工程的适宜程度，在本场地做了两组挖孔桩的试桩。分析以上两组P—S曲线可得出单桩极限承载力可取为3200kN，满足设计要求。由此可见，采用人工挖孔扩底桩对本工程是适宜的。3.2.250米砖烟囱3.2.2.1地基处理方案的选择根据当地处理膨胀土的经验，工程采用桩基较为稳妥。但根据现场具体情况，该烟囱位于电解区域内，周边建（构）筑物已基本完工，如采用桩基，施工周期要加长，且工程造价也要提高。如果将基础深埋，即把基础直接座在第④层土上。这种方法虽然施工简单，但基础高度需加高3米，不仅增加了基础的造价，且对周边建（构）筑物也有一定影响，同时，对下部膨胀土层扰动过大。经过分析比较，决定采用换填级配良好的砂石垫层。3.2.2.2砂石垫层的设计参数3.2.2.2.1配合比设计根据当地以往砂石垫层级配的配比经验，决定选用表3所示的重量比砂石级配，并进行了室内压缩试验。试验表明，该级配 的砂石，室内压实下取得了较好的密实度。表3颗粒组成（%）干重度γd（kN/m3）压缩系数a1-2（kPa-1）压缩模量Es（1-2）（kPa）粒径（mm）50~2020~5砂松散状态45.030.025.019压

缩

状

态42.132.025.926.34×10-533.4×1043.2.2.2.2垫层厚度的确定根据《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）及《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-91）的规定，经计算本工程垫层厚度取1.2m，宽度宽出基础边缘1.0米。3.2.2.3砂石垫层的施工在砂石垫层施工前，作为持力层的膨胀土层应避免人为扰动。级配填料在掺加总重4.5%的水后，以搅拌机搅拌均匀，并以0.3~0.5米的厚度分层铺垫。然后采用120kN的振动碾压机振碾，碾压时采取分条叠合搭接，每次重叠1/2的碾轮，纵横交错，重叠振压各四遍。垫层碾压结束后，对垫层进行了现场检验，经测定，砂石垫层的压实系数λc＞0.95.满足规范要求，可以做为本构筑物的地基。3.2.3单层附属建筑对于场地内单层附属建筑，由于其上部结构荷载较小，设计采用了砂包基础的处理形式。由于砂包基础能释放地裂应力，在膨胀土发育地区，中等胀缩性土地基，采用砂包基础、地基梁、梁下油毡滑动层以及加宽散水坡四者相结合的处理措施，能够取得良好效果。砂采用中砂或当地自然级配土加石，基础下处理厚度不小于300mm，每边宽出基础宽度不小于250mm。通过对已建成建筑物的沉降观测，平均沉降

量为50~70mm，相对倾斜仅为0.01%~0.32%，完全满足功能使用要求。4结论基础的型式很多，设计中应根据上部结构特性、工程地质、施工条件、环境条件、施工工期、经济条件和材料市场价格等方面的因素进行综合评价，选择既适应上部结构使用要求，又经济可行的地基处理方案。地基处理的方法很多，但不管采用何种方法，处理后的建筑场地必须满足强度、变形、动力稳定、透水性及特殊土地基稳定性的要求。