膨胀土的工程性质和改良措施

膨胀土的工程性质和改良措施
膨胀土的工程性质和改良措施

《高等土力学》

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学院:环境与土木工程学院

题目:膨胀土的工程性质和改良措施

2016年1月

目录

1.膨胀土概念期判别 ...................................................... 21.1膨胀土概念......................................................... 2

1.2膨胀土的分类方法................................................... 2

2.膨胀土的强度特征及影响因素 ............................................ 32.1膨胀土的强度特征................................................... 3

2.2膨胀土的强度的影响因素............................................. 4

3.膨胀土的变形特征 ...................................................... 43.1无荷载作用下变形特征............................................... 43.2有荷载作用下变形特征............................................... 53.3干湿循环作用下变形特征............................................. 5

3.4有荷载干湿循环作用下变形特征....................................... 5

4.膨胀土工程的影响及防治措施 ............................................ 64.1膨胀土边坡稳定性................................................... 64.2膨胀土路基稳定性................................................... 7

4.3膨胀土路基处理方法................................................. 7

5.膨胀土改良技术 ........................................................ 85.1物理改良方法改良膨胀土............................................. 85.2化学改良方法改良膨胀土............................................. 85.3生物方法改良膨胀土................................................. 95.4固体废弃物改良膨胀土............................................... 9参考文献.............................................................. 10

1.膨胀土概念期判别

1.1膨胀土概念

膨胀土是一种富含亲水性粘土的矿物(主要为蒙脱石和伊利石等),并且随含水量增减,体积发生显著胀缩变形的高塑性粘土。膨胀土不同于一般黏性土,它是一类具有超固结性、裂隙性和胀缩性的非饱和土,由于对气象变化特别敏感,常常引发路面开裂、隆起或沉陷,路堤和路堑滑塌、边坡失稳等工程病害。

1.2膨胀土的分类方法

目前膨胀土分类方法有以下几种:

(1)规范判别分类法。国家标准“膨胀土地区建筑技术规范”(GBJ112-87)提出了按膨胀土的工程地质特征进行初判,再按自由膨胀率大小划分膨胀土的膨胀潜势方法。

(2)最大胀缩性指标分类法。柯尊敬教授主张按最大胀缩性指标进行分类,他认为:一个适合的胀缩性评价指标必须全面反映土的粒度组成和矿物成分,以及宏观与微观结构特征的影响,同时能消除土的温度和密度状态的影响,即不随土湿度和密度状态的变化而变化,而且还要适应胀缩土各向异性的特点。因此,推荐用直接指标,即最大线缩率δsv′,最大体缩率δv′,最大膨胀率δep′等作为分类指标,并提出了相应的分类标准。

(3)塑性图判别与分类法。塑性图系由 A.卡萨格兰首先提出,后来李生林教授作了深入的研究,它是以塑性指数为纵轴,以液限为横轴的直角坐标。根据塑性图联合使用塑性指数与液限来判别膨胀土,不仅能反映直接影响胀缩性能的物质组成成分,而且能在一定程度上反映控制形成胀缩性能的浓差渗透吸附结合水的发育程度。

(4)多指标综合判别分类法。根据粘粒含量、液限与线胀缩率,以及比表面积与离子交换进行分类。这些指标对土的膨胀性和强度特性都有重要影响,特别是比表面积能反映土体的主要粘土矿物,比表面积增大,颗粒表面自由能亦增加,颗粒与介质溶液之间作用更强,使颗粒间水化膜厚度增大,从而降低了土体强度。

(5)多指标数学式判别与分类法。采用数学方法进行主因子分析与逐步回归分析,提出了综合指标数学式来进行判别与分类,有多元线性函数判别法、4 因子判别函数式、多变量数学统计法。有些学者提出采用多个指标,应用模糊数学和灰色理

论以及专家系统进行膨胀土胀缩等级判别。

(6)南非威廉姆斯(Williams)分类标准。南非威廉姆斯(Williams)提出联合使用

塑性指数及小于 2 μm 颗粒的成分含量作图对膨胀土进行判别分类,分为极高、高、中等、低等 4 级。

(7)风干含水量法。谭罗荣教授提出了风干含水量判别法,建立一种新的w f~w L膨胀土判别分类图。该方法离散性较大,实际应用中不易控制。

(8)《公路路基设计规范(JTGD30-2004)》分类。初步提出了按标准吸湿含水量和塑性指数进行判别和分类的方法。标准吸湿含水量是在标准温度(通常为 25 ℃)和标准相对湿度(通常为 60 %)下,膨胀土试样恒重后的含水量。标准吸湿含水量与比面积、阳离子交换量、蒙脱石含量之间存在近似线性的关系。标准吸湿含水量是近年刚提出的一项指标,它与比表面积、阳离子交换量、蒙脱石含量之间的相关的关系仅进行了室内人工配制土样试验和小范围的适用性验证,缺乏大范围的适用性验证,其作为膨胀土判别与分类的指标的适用性亟待探讨,其分级标准更需进行广泛的试验验证工作。

(9)《铁路工程特殊岩土勘察规程(TB10035-2002)》分类法。铁道部 2002 年制定的行业标准规定膨胀土的判别分为初判和详判。初判时,现场地貌、土的颜色、结构、土质以及自然地质现象符合膨胀土的现场宏观特征,且自由膨胀率F s≥40 %,液限≥40 %时,应判定为膨胀土。详判时,采用自由膨胀率、蒙脱石含量与阳离子交换量 3 项指标来判定。2.膨胀土的强度特征及影响因素

2.1膨胀土的强度特征

大量学者对膨胀土的强度规律进行了研究,发现膨胀土强度变化大致可以归为以下 3 类:

(1)含水率引起的非饱和膨胀土强度变化

缪林昌学者对非饱和膨胀土进行了试验研究,结果表明,含水率是影响非饱和膨胀土强度的关键因素,含水率越大,强度越低。许多实例表明,膨胀土坡往往在雨季发生破坏,这说明采用膨胀土的饱和强度尚不能保证膨胀土坡的稳定,而非饱和膨胀土的强度要远高于其饱和强度,用非饱和膨胀土强度进行设计与计算将是偏于危险的。

(2)膨胀土剪切破坏后的强度变化

土体在破坏之后仍具有保持残余变形和抵抗外部载荷的能力,称此时的强度为残余强度。考虑到采用膨胀土的饱和强度仍不能保证膨胀土坡的稳定,有学者指出,应采用膨胀土的残余强度。但超固结黏性土都存在残余强度,为何仅针对膨胀土坡采用残余强度,而其他黏性

土坡不用呢?在理论上无法解释。用残余强度,只能看作一种近似的处理方法。

(3)膨胀土经干湿循环后的强度变化

李妥德、刘特洪、吕海波分别对膨胀土进行了干湿循环直剪试验研究,发现膨胀土强度随干湿循环次数增加而显著降低。这是一个影响强度的重要因素。吕海波认为干湿循环对土的粒间联结造成不可逆的损伤,有助于土体形成松散的排列,形成更大的孔隙空间,在高含水率时主要表现为集聚体间孔体积增加,在低含水率时集聚体内孔体积增加,土体干湿循环后抗剪强度降低是微结构劣化的结果。刘华强在此基础上作了干湿循环直剪试验的进一步研究,拍摄了不同干湿循环次数下试样裂隙开展情况的照片。结果表明,随着干湿循环次数的增加裂隙显著发展,从而揭示了膨胀土强度随着干湿循环次数增加而降低的根本原因是裂隙的开展。

2.2膨胀土的强度的影响因素

徐彬等学者通过大量实验发现影响膨胀土强度的因素主要有3个,即含水率、密度和裂隙。膨胀土强度指标的降低是由于含水率、密度不断地变化以及裂隙的发展共同作用的结果。膨胀土强度指标的降低是由于含水率、密度不断的变化以及裂隙的发展引起的。其中含水率和裂隙对强度的影响较大,而密度对强度的影响较小,可忽略不计。对于饱和的膨胀土,裂隙的发展是影响其强度的关键因素。膨胀土强度的确定应考虑裂隙的发展。

3.膨胀土的变形特征

膨胀土含有的大量细小黏土颗粒与较强的蒙脱石晶体矿物及显著的微结构特征,是其产生强烈胀缩变形的内因与本质,而土中发育的微孔隙-裂隙结构及其初始状态,是发生胀缩变形的外因。由于膨胀土胀缩变形的内因与其矿物成分、化学特征及成因类型密切相关,可以通过量测膨胀土初始状态,即初始含水率、初始干密度、上覆压力与胀缩变形的关系,研究膨胀土的变形规律。

3.1无荷载作用下变形特征

通过大量无荷载膨胀实验发现,随着时间的增长,土样膨胀率越来越大, 24 h 左右膨胀率达到稳定值。无荷膨胀率试验,开始阶段膨胀土吸水较多,导致结合水膜增厚,“楔开”土颗粒,使固体颗粒之间的距离增大,产生体积膨胀,膨胀率增大,且增长显著,之后膨胀率增长幅度变小。水分渐渐充满孔隙,膨胀土吸水率变小,膨胀率增长幅度变小。最后膨胀土吸水达到稳定状态,膨胀率保持不变。将无荷载膨胀率与时间变化曲线划分为 3 阶段:

①加速膨胀阶段,0~6 h;②等速膨胀阶段,6~24 h;③稳定阶段,24 h 以后。

3.2有荷载作用下变形特征

有荷条件时,随着压力的增大,膨胀率减小。当所加压力较小时,膨胀率的变化幅度较大。当所加压力较大时,膨胀率的变化幅度较小。假定在一定的初始条件下,同一种膨胀土的膨胀力为一定值,将土体的膨胀看作一个平衡体系,压力与膨胀力相等时处于平衡点。当压力小于膨胀力时,土体膨胀势增大,膨胀率变化大。当压力大于膨胀力时,土体膨胀势被抑制,仅产生压缩。土体在较小荷载下压缩稳定后,再浸水膨胀,膨胀力大于上覆荷载,膨胀率大于 0,且比无荷条件时达到稳定状态所需时间要短 6 h 左右。这是因为荷载对土体产生压缩作用,荷载较小时,压缩作用不足以抵消土体的膨胀趋势,且荷载对土体膨胀的抑制作用使得土体达到膨胀稳定状态所需时间减少。当荷载增大到大于膨胀力的某一特定值时,荷载对土体膨胀的抑制作用使得土体浸水后不但没有膨胀,反而被压缩。袁俊平等认为此时土体浸水后团粒结构塌陷,土体体积不但不会膨胀,反而会收缩,从而造成土体湿陷。

3.3干湿循环作用下变形特征

唐朝生等学者通过试样发现,试样在常规干湿循环过程中的胀缩变形随循环次数的增加逐渐趋于稳定;胀缩特征受干缩路径的影响非常明显,全干缩路径中测得的膨胀率高于部分干缩路径,膨胀速率随干湿循环次数的增加而增加;试样在干湿循环过程中的膨胀率大小在一定程度上取决于吸湿能力。

3.4有荷载干湿循环作用下变形特征

膨胀土的胀缩变形过程并不完全可逆。在一定荷载变化范围内,经历相同的干湿循环次数,荷载越大膨胀土的绝对和相对胀缩率越小;土的抗剪强度随上覆压力的增大而增大,且在同一级荷载下随着干湿循环次数的增多而衰减,但随着荷载增大其衰减率变小。荷载对干湿循环过程中膨胀土的胀缩幅度及强度衰减具有明显抑制作用。杨和平等学者通过大量实验发现,有荷载干湿循环作用下的变形特征主要表现为:

①有荷条件下,膨胀土的干缩湿胀变形并不完全可逆。随干湿循环次数的增多,试样的相对胀缩率和绝对胀缩率都在逐渐减小;在第 1、2 次循环过程中其变形的变化幅度最大,之后基本趋于稳定;强度随干湿循环次数的增大而衰减,同样第 1、2 次中衰减最大,其后也渐趋稳定。

②外荷载的作用将导致非饱和膨胀土的结构变化,从而极大影响其在干湿循环作用下的强度及变形特性。同一干湿循环条件且处于膨胀土正常工作荷载的变化范围内,土样受到的

竖向作用力越大,其相对和绝对胀缩率越小,荷载对膨胀土的干缩湿胀变形有明显的抑制作用。

③膨胀土在同一干湿循环条件且处于正常工作荷载的变化范围内,所受竖向荷载越大,其强度衰减越小,荷载对膨胀土的干湿循环强度衰减也有明显的抑制作用。

4.膨胀土工程的影响及防治措施

4.1膨胀土边坡稳定性

膨胀土是多裂隙土,其边坡的稳定性在很大程度上受裂隙影响。裂隙开展后抗剪强度显著降低,裂隙开展深度将本来均一的土层划分为强度差异显著的不同土层,雨水进入裂隙中形成渗流增加了滑动力矩,裂隙还随时间而发展。陈生水等学者发现干湿循环使得膨胀土边坡产生裂缝,随着干湿循环次数的增加,裂缝逐渐变宽变深。裂缝的存在不仅削弱了膨胀土边坡土体的结构,而且为水的入渗提供了通道,从而使土体软化,强度降低。每次干湿循环,膨胀土边坡均累积了向坡下的沉降和水平位移,随着干湿循环的次数的增加,不论边坡土体密度高低,最终都将导致膨胀土边坡的渐进破坏。

卫军等学者根据膨胀土边坡失稳破坏现象,发现膨胀土边坡失稳破坏与一般岩土边坡的失稳破坏有所不同,具有浅层性、多发性和重复性。具体破坏类型可归结为3种:表层溜塌、浅层破坏和深层破坏。滑体的滑动面呈弧形,后壁出现陡坎。

同时,卫军还发现膨胀土边坡深层破坏的深度较深,影响范围也较大,一般由坡率选取不当所致,与岩土边坡的失稳破坏相同。而表层溜塌、浅层破坏则表现出了膨胀土边坡失稳破坏的特殊性。在没有防护的膨胀土边坡表面,常能见到表层溜塌,俗称“鸡爪沟”。浅层破坏的破坏深度要比表层溜塌大一些,一般在几米以内,影响范围和严重程度比深层破坏小很多,但发生几率极高,且会重复发生,导致原有坡率改变,引起深层破坏。膨胀土边坡失稳破坏的主要形式是表层溜塌和浅层破坏,均由膨胀土胀缩特性、崩解性、多裂隙性和超固结性等所决定。除此之外,由于大气环境的影响,膨胀土边坡的表面存在一个常被称为大气影响深度或风化层深度的范围。在这个范围内,膨胀土的含水量随大气环境的变化而变化,并自表及里形成强度分区;在此深度外,膨胀土仍保持天然状态时的抗剪强度值。这造成膨胀土边坡失稳破坏的特殊性,也决定了膨胀土边坡稳定性分析的复杂性,不能直接采用常规的极限平衡分析方法,必须对其进行改进,将抗剪强度考虑为分布变化场,随土体含水量的不同而变化。

4.2膨胀土路基稳定性

膨胀土是颗粒高分散、成分以黏土矿物为主、对环境的湿热变化敏感的高塑性黏土。它是一种吸水膨胀软化、失水收缩干裂的特殊土。正是由于这种土的显著胀缩特性,使膨胀土地区的铁路、公路等路基或建筑物地基经常遭受巨大的破坏。膨胀土地区公路建设中,因膨胀土天然含水率高,难以压实且水稳性差,用膨胀土填筑的路基易发生运营期增湿膨胀、干密度降低、承载力下降,导致路面早期破坏。

刘义虎等学者认为不同干湿循环的循环顺序对膨胀土路基的破坏作用不同。日照将引起水分蒸发及产生裂缝;降雨将产生坡面流的侵蚀及水的径流冲刷破坏。最不利的干湿循环顺序为长期暴晒之后的暴雨,膨胀土路基在暴晒之后出现较大的裂缝,暴雨将沿裂缝产生水的大量入渗和坡面流的侵蚀及水径流的冲刷破坏作用。

4.3膨胀土路基处理方法

(1)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。即挖除膨胀土,换填非膨胀土或砂砾土,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1~2 m,即强膨胀土为2 m,中、弱膨胀土为1~1.5 m,具体换土深度要根据调查后的临界深度来确定。

(2)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。

(3)改性处理

化学固化就是利用石灰、水泥或其它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、增加强度和提高水稳性的目的。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。

5.膨胀土改良技术

目前,膨胀土改良方法的研究主要有物理方法、化学方法、生物技术改良及利用固体废弃物改良等。

5.1物理改良方法改良膨胀土

(1)掺纤维改良膨胀土:由于基体吸水膨胀时,纤维和基体的界面产生切应力,从而限制基体的进一步膨胀,对土体的变形到约束作用。利用土中纤维加筋能有效抑制膨胀土的膨胀,减少膨胀土的膨胀力和膨胀率,显著提高土体无侧限抗压强度、凝聚力和内摩擦角。纤维对膨胀土收缩性质有明显改良,可显著降低纤维土的收缩性。

(2)风化砂改良膨胀土:风化砂改良膨胀土就是将风化砂按照一定的配合比例掺入膨胀土中,经过拌合之后形成改良土样,掺砂改良膨胀土的机理主要有:①增大了膨胀土中粗颗粒含量,达到减小膨胀量的效果;②改变了膨胀土的密实特性,增大空隙率,减小膨胀土的膨胀量;③增大了膨胀土颗粒与颗粒之间的摩擦力,利用颗粒与颗粒之间的摩擦力抵消一部分的膨胀力,达到降低膨胀量的效果;④增大初始含水率,使膨胀土在施工时处于一个高含水率状态,从而达到降低膨胀量的效果。

5.2化学改良方法改良膨胀土

(1)石灰改良膨胀土:石灰是一种无机的胶结材料,其作用机理如下:①离子交换作用:在土中水作用下,生石灰迅速消解,产生Ca(OH)2及少量Mg(OH)2。Ca2+、Mg2+置换膨胀土颗粒所吸附的K+、Na+等离子,使膨胀土的分散性、坍塌性、亲水性和膨胀性降低,塑性指数下降并易稳定成型,形成早期强度。②碳酸化作用.Ca(OH)2和Mg(OH)2在土中不断和空气中CO2反应生成CaCO3和MgCO3坚硬的固体颗粒,具有较高的强度和水稳定性,由于CaCO3对土体的胶结作用使得土体形成石灰稳定土。③凝胶反应:离子交换反应后期,随龄期增长,膨胀土中的硅胶、铝胶与石灰进一步反应形成含水硅酸钙、铝酸钙。这两种凝胶能够在水环境下发生硬化,在膨胀土的粘粒外围形成稳定的保护膜,具有很强的粘结力,形成网状结构,使灰土强度增长,并保持长期的稳定。同时保护膜还能起到隔离水分的作用,使膨胀土获得水稳定性。④结晶作用:石灰掺入膨胀土

中后,溶解度很小,除了离子交换和碳酸化作用外,绝大部分以氢氧化钙结晶水的形式析出,进一步提高了膨胀土的强度和水稳定性。

(2)水泥土改良膨胀土:水泥的掺入改变了膨胀土的结构和化学成分,从而改良了膨胀土的物理力学性质。通过水泥与膨胀土的离子交换及团粒化作用、硬凝反应及碳酸反应,使土体粒间连接力增强,抗压强度增大,可以有效地改良土的膨胀性。

(3)二灰土改良膨胀土:二灰土是由石灰、粉煤灰与土混合而成。石灰和粉煤灰混合治理膨胀土,石灰和粉煤灰可各自发挥成分的特长。石灰和膨胀土的胶凝反应进行较慢,早期强度不高,而粉煤灰含有大量活性SiO2和Al2O3,在石灰存在的情况下,水化生成胶凝性物质胶结膨胀土颗粒,形成网状连接,使膨胀土的早期强度提高,后期强度稳步增长。

5.3生物方法改良膨胀土

微生物是存在于自然界的一群体形微小、结构简单、肉眼看不见的微小生物。微生物分泌的带有粘性的有机物粘液和聚合物的粘结,促使粘质粉土颗粒簇的随机生成。其新陈代谢活动,可改变原始地质环境,使矿物直接在介质中沉淀。沉积物和死亡的细菌将土颗粒胶结或填塞粒间孔隙,对膨胀土起到改良作用。利用微生物改良膨胀土,目前尚处于理论分析和试验研究阶段。

5.4固体废弃物改良膨胀土

(1)粉煤灰改良膨胀土

粉煤灰是一种工业废料,属于富含粘土矿物的硅质材料,由多种氧化物组成,一般粉煤灰的化学成分主要为SiO2、Al2O3、Fe2O3.粉煤灰加入膨胀土中发生离子交换和团粒化作用、碳酸化作用、胶凝作用等。掺入粉煤灰可改善土体的水稳定性,其活性指数、胀缩性指标也会随掺灰率的增加而降低。粉煤灰作为工业废渣广泛分布于我国各个城市的火力发电厂之中,储量非常巨大。科学、合理地利用粉煤灰,不仅可减少工业废料的占地面积和公路建设时的取土毁地面积,而且能够提高能源的利用率,实现可持续发展。

(2)矿渣复合料改良膨胀土

矿渣复合料主要由矿渣及部分固化剂和少量激活剂三种材料组成。当矿渣复合料掺入土中后,除了加固剂起部分加固作用外,主要是激活剂使潜在水硬性的矿渣激活,使之成为水硬性的加固材料。矿渣和加固剂水化后产生Ca(OH)2使膨胀土颗粒表面产生阳离子交换,吸附Ca2+离子,其他水化物与膨胀土发生凝硬反应,从而使膨胀土的团聚体强度增加;矿渣和加固剂的浆液水化后,在团聚体间产生多种水化物凝胶,因而起到包裹和胶结膨胀土团

聚体,起到改良膨胀土的作用。矿渣是一种工业废料,利用矿渣改良膨胀土,可变废为宝,降低工程造价,减少对环境的影响。

(3)废弃秸秆灰渣改良膨胀土

利用秸秆灰渣改良膨胀土可有效的改善膨胀土的工程性质,降低膨胀土的三维自由体膨胀应变、三维自由体收缩应变,同时降低了膨胀土的膨胀力,提高膨胀土的工程特性。利用秸秆灰渣改良膨胀土既降低了工程造价又使得农业固废得到妥善处理。

(4)工程弃碴改良膨胀土

在实际工程中,会产生大量的工程弃碴,采用弃碴等粗粒土来改良膨胀土,既可降低造价,又可减少施工弃碴对环境的破坏,是一种经济有益的方法。冯怀平等通过室内试验、现场检测,对工程弃碴改良膨胀土路堤的工程特性进行研究,给出改良土的最佳配合比,合理摊铺厚度以及压实工艺。

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01第一章 土的物理性质及工程分类

兰州交通大学博文学院教案 课题: 第一章土的物理性质及工程分类 一、教学目的:1.了解土的生成和工程力学性质及其变化规律; 2.掌握土的物理性质指标的测定方法和指标间的相互转换; 3.熟悉土的抗渗性与工程分类。 二、教学重点:土的组成、土的物理性质指标、物理状态指标。 三、教学难点:指标间的相互转换及应用。 四、教学时数: 6 学时。 五、习题:

第一章土的物理性质及工程分类 一、土的生成与特性 1.土的生成 工程领域土的概念:土是指覆盖在地表的没有胶结和弱胶结的颗粒堆积物,土与岩石的区分仅在于颗粒胶结的强弱,土和石没有明显区分。 土的生成:岩石在各种风化作用下形成的固体矿物、流体水、气体混合物。 不同风化形成不同性质的土,有下列三种: (1)物理风化:只改变颗粒大小,不改变矿物成分。由物理风化生成土为粗粒土(如块碎石、砾石、砂土),为无粘性土。 (2)化学风化:矿物发生改变,生成新成分—次生矿物。由化学风化生成土为细粒土,具有粘结力(粘土和粘质粉土),为粘性土。 (3)生物风化:动植物与人类活动对岩体的破坏。矿物成分没有变化。 2.土的结构和构造 (1)土的结构 定义:土颗粒间的相互排列和联结形式称为土的结构。 1)种类: ●单粒结构:每一个颗粒在自重作用下单独下沉并达到稳态。 ●蜂窝结构:单个下沉,碰到已下沉的土颗粒,因土粒间分子引力大于重力不再下沉,形成大孔隙蜂窝状结构。 ●絮状结构:微粒极细的粘土颗粒在水中长期悬浮,相互碰撞吸引形成小链环状土集粒。小链之间相互吸引,形成大链环,称絮状结构。 图1.1 土的结构 3)工程性质: 密实的单粒结构工程性质最好,蜂窝结构与絮状结构如被扰动破坏天然结构,则强度低、压缩性高,不可用做天然地基。

水泥改良土施工方案设计

大广高速公路深州至大名段大名互通连接线增设工程分项工程开工申请单 承包单位:合同号:

掺4%水泥改良土施工方案 一、工程概况及主要工程量 1、概述 大广高速公路深州至大名段大名互通连接线增设工程全长 7.595Km,路基宽度 24.5m,断面布设为:0.75m(土路肩)+2.5m(硬路肩)+2x3.75m(车行道)+0.5m(左侧路缘带)+2m(中央分隔带)+0.5m(右侧路缘带)+ 2x3.75m(车行道)+2.5m(硬路肩)+0.75m(土路肩)=24.5m。 省道 S215 处平交口处所采用的路基加宽渐变方式为拓展两条路外侧硬路肩增加右转车道,完善等级路交叉。其中主线硬路肩由 2.5m 渐变为 6m, 减速车道渐变段长度 50m,拓宽段长度 40m;加速车道渐变段长度 50m,拓宽段长度80m。被交路硬路肩由 2m 渐变为 5.5m,减速车道渐变段长度 40m,拓宽段长度 20m;加速车道渐变段长度 40m,拓宽段长度 55m。 路线起终点、中间控制点、全长、沿线主要城镇、河流、公路及铁路等: 项目起点为大名县西环与南环交叉处,终点位于省道邯大公路(S313)。路线走向总体由西向东。沿线主要控制点有:县道 X153、省道临大公路(S215)、省道邯大公路(S313)。 所经过的主要村镇有:老堤北村、张潭村、丘堤村 所经过的主要河流有:超级干渠、引河 2、地形与地质简况 大名县城城区范围内地形较平坦、局部略有起伏。老城区内有多处坑塘。区域底层主要为第三、第四系,由巨厚的松散沉积物组成。根据工程地质钻孔及机井揭露城区范围内浅部地层(自然地表向下 15 米为浅部地层),主要第四纪新近沉积粘性土。有粉土、粘土及亚粘土。此外局部上分布有杂填土及灰褐色含有机质的粘性土。粉土为黄褐色,一般呈可塑状态。属中压缩性。其容许承载力一般为 120—130KPa亚粘土及粘土为黄褐色及红褐色。一般呈可塑状态。呈薄层状或层状。其容许承载力为110—120KPa。含有机质的粘性土一般为灰色及灰褐色,含有机质、碎砖及瓦片。其容许承载为 110—120KPa,局部较低为 90—100KPa,局部有杂填土一般有碎砖,杂土等组成。大名中心城区未进行详细的工程地质勘察。随着近几年城市建设的加快,一些大型公建的建设,目前已有 15 个钻孔。据邯郸工程勘察处对大名府路北侧,邮电局西侧的工程地质勘察,地表普遍分布有厚 0.5 米左右的

石灰改良土施工方案(最新)

石灰改良土施工施工 为更好地指导施工生产,规范现场施工,有效控制施工质量,并达到规定的技术质量标准。特编制本交底来规范本标段内路基填筑石灰改良土施工作业,请遵照执行。 一、施工准备 1、基底处理 在填筑段清淤换填后,进行片石填筑施工,并进行填隙碎石,经检验合格后,方可进行路基石灰改良土施工。 2、测量放线 用全站仪放出路基中线和施工边线,每20m钉设中桩和边桩。为保证路基边坡的压实度等指标满足设计及验标要求,路基施工边线比设计路基边线宽50cm,(左右两侧设计路基挡土墙则以挡土墙为路基边线)。用水准仪精确测出路基各断面点的标高,根据路基填筑高度算出路基填筑层数,以控制路基填筑。并便于计算路基填层松铺厚度和压实厚度,以换算松铺系数,每10m在路基两侧用钢筋插设标杆,控制填料的松铺厚度。 3、路基填筑 该试验段属于路堤段,需采用横断面全宽或纵向分段分层填筑、碾压成型。通过对路基填筑材料掺入6%、8%灰土施工。路基填筑两侧各超宽50cm,(左右两侧设计路基挡土墙则以挡土墙为路基边线)。路基与路基、路基与过渡段的纵向接头部位每层预留不小于2m的接头台阶,在进行接头施工时先将预留的台阶部位的表层洒水湿润,并晾晒3小时,使其含水量调整至最佳含水量允许偏差范围内,然后与后施工的段落同步碾压成型。

二、填料的拌合、运输与填筑 1、石灰的选择 石灰掺入比拟选定分别为6%、8%灰土层。采用的掺灰比的控制性标准为:改良土强度满足路基填筑质量要求;无荷膨胀率<1%;浸水72h无明显崩解。石灰应充分消解,并尽快使用,消解后的石灰应保持一定的湿度,以免过干飞扬,但也不能过湿成团。 2、取土场的规划 在取土场内进行规划,将其分为石灰储备区、消解区、取土晾晒区、闷拌初拌区。取土晾晒区和闷料初拌区循环交替使用。取土区内分层取土,每层约0.5~0.6m,保持每层所取土质一致。 3、石灰改良土施工工艺流程 生石灰消解→按6%(采用5~6%比例)、8%(采用7~8%比例),取土场内挖掘机翻拌3~5遍、闷料)→运输到填筑段→摊铺平整→挖掘机拌和→试验检测合格→精平碾压→洒水养生。 4、石灰消解 根据生石灰用量,按不小于30%比例加水消解5~7天。掺灰、闷料6%改良土施工时:生石灰消解后按6%比例掺灰,即一平方米面积上土厚为1米时,布石灰约为15cm厚(或6铲土掺1铲石灰)。8%改良土施工时:生石灰消解后按8%比例掺灰,即一平方米面积上土厚为1米时,布石灰约为20cm厚(或9铲土掺2铲石灰)。然后挖掘机翻拌3-5遍,目测拌和比较均匀,石灰无堆积现象,而后进行打堆闷料。 5、运输

浅述膨胀土判定方法与标准

浅述膨胀土判定方法与标准 膨胀土是土体颗粒成分由强亲水性矿物组成,对环境湿热变化敏感的高液限粘土,具有显著湿胀干缩和反复湿胀干缩,同时具有多裂隙性,超固结性,强度衰减性等特殊性质。膨胀土对工程建设危害很大且具有反复性。膨胀土地区房屋建筑大量开裂变形,铁路路基边坡经常坍方、滑坡,公路经常路堤沉陷、纵向开裂、坍肩,路堤边坡滑坍,以及路堑边坡剥落、冲蚀、泥石流、滑坍等病害,公路路面经常出现大幅度的随季节变化的波浪变形。 膨胀土主要特征: 1、粘粒(<0.002mm)含量》≥30%; 2、粘土矿物中蒙脱石、伊利石等强亲水性矿物居主导地位; 3、土体随含水量增加,体积膨胀产生压力,土体受热干燥失水收缩形成干缩裂缝; 4、膨胀收缩变形随环境湿热变化多次重复,引起强度衰减; 5、属于液限大于40%的高液限粘土; 吸水膨胀,失水收缩是粘性土共性,膨胀土只是粘性中很特殊的一种土体。若对膨胀土漏判,会给工程埋下隐患,造成病害。若把普通粘土误判成膨胀土,或对其胀缩潜势判断有误,将增大工程规模,增加工程造价造成浪费。故正确判定膨胀土在工程中意义重大。 当今,国内外判定膨胀土的方法指标很多,甚至国内不同行业间的判定方法指标也不相同。基本分为物理法、化学法、力学法。物理法主要根据土的粒度组成与稠度性质判定;化学法主要分析土的矿物成分或化学性质因而判定;力学法主要以膨胀力指标判定。还有以物理、化学、力学性质指标综合判定。 一、国外判别方法 1、前苏联建筑法规: ①土质遇水,eL=WLeL-e01+e0π≥0.3,考虑土的膨胀性, 式中:eL——液限状态WL时土的孔隙比, e0——天然状态时土的孔隙比; GS——土的相对密度;

膨胀土滑坡预防措施

膨胀土滑坡预防措施 1.膨胀土滑坡的防治原则 ①防水:水不仅是滑坡的直接诱发因素,而且是胀缩循环的直接因素,在膨胀土滑坡中具有双重危害作用。因此,防治膨胀土滑坡必须本着“治坡先治水,防滑先防水”的原则,一是防止地表水和大气降水渗入边坡土体,二是及时疏导地下水。 ②防风化:膨胀土的抗风化能力很低,尤其是地表浅层土体在大气风化营力作用下,容易形成风化软弱层,常是产生滑坡的危险结构面。 ③防反复胀缩循环:膨胀土反复吸水失水产生胀缩循环效应,常在地表浅层形成胀缩变动带,使土体结构破坏,强度降低,导致滑坡的产生。 ④防强度衰减:土体抗剪强度衰减,是造成边坡渐进破坏,产生滑坡的直接原因。 2.膨胀土滑坡预防 预防膨胀土的滑坡的产生,必须立足于“先发治坡”的原则基础上,从勘察选线与选址开始,通过设计、施工和养护维护等等各个阶段,层层设防,最终实现。 ①勘察阶段:详细查明线路位置和建筑场地的工程地质条件,对勘察区内膨胀土边坡的整体稳定性作出正确的分析判断,如果预测有发生大型滑坡的严重危害,或有可能出现滑坡群时,应详细做好工程地质选线和选址(场)工作,采取坚决绕避方案。 ②设计阶段:充分应用工程地质资料,结合已有工程或滑坡的稳定性情况进行设计,尽量减少滑坡发生的可能性。一是正确选择设计方案,作出深挖长路堑与隧道的比较、高填长路堤与桥的比较;二是选择适合于膨胀土特性的合理边坡形式、陡度、高度;三是选择必要的有效工程措施等。 边坡应按工程地质条件和稳定性分类分级,原则上均应一律采取必要的防护措施,那种单纯指望放缓边坡坡率即能稳定边坡的做法,对膨胀土地区路基设计是十分有害的。 ③施工阶段:在膨胀土地区,由于施工方法不当引起的滑坡屡见不鲜。因此,施工中必须充分掌握膨胀土所具有的卸荷膨胀、风化膨胀和遇水膨胀等重要工程地质特性与规律,选择适合于膨胀土特性的正确施工方法与季节。 膨胀土地区的一般工点应尽量做到在旱季施工,并集中力量一气呵成。其施工顺序应严格遵循:先排水,后主体;快速开挖,及时支挡;自上而下,分层逐级施工的原则,施工作业顺序见图8-2。 对于支挡建筑物,施工时应从两端开始,跳槽开挖基坑,采取边挖边砌基础边修建的方法,及时恢复力的平衡状态,增强坡脚支撑。

改良土专项施工方案

改良土专项施工方案

中交一公局兰渝铁路LYS-12标段项目经理部 改良土 专项施工方案 中交第一公路工程局有限公司 二O一O年一月

改良土专项施工方案 一、工程概况 兰渝铁路北起甘肃省兰州市枢纽兰州东站,经榆中县、渭源县、岷县、宕昌县、陇南市(武都区),然后向东经四川省的广元市、苍溪县、南充阆中市、南部县到南充市(顺庆区),在南充分线(高坪区),一条经武胜县到重庆市,另一条经广安市、三汇坝到重庆市。 LYS-12标起讫里程: DIK754+000~DIK792+474.137,DK811+500~DK881+500,全长108.342公里,南充地区相关联络线长度28.991公里。 第三分部施工范围: DK815+350~DK851+047正线里程35.697公里,线路经过南充市嘉陵区、广安市武胜县。 根据本标段目前施工图到位情况以及征地拆迁、取土场、现场交通、水电情况等综合分析比较。 工作内容:路基土石方,软基处理,边坡防护,绿化工程。 工程内容主要包括:拆迁及征地、临建、路基施工等。 二、编制依据 (1) 兰渝铁路公司相关文件; (2) 新建铁路兰州至重庆线广元至重庆段LYS-12施工图、通用图(中国中铁二院工程集团有限责任公司); (3) 有关合同文件; (4) 新建铁路兰州至重庆线广元至重庆段路基设计图; (5) 新建铁路兰州至重庆线线路平面图和线路详细纵断面图

(LYS-12); (6) 新建兰州至重庆铁路广元至重庆段LYS-12标工程现场踏勘调查 (7) 现行的国家有关方针政策及国家和铁道部有关标准、规范、验标及施工指南等。 (8) 中交一局LYS-12标项目部总体施工组织设计、总体施工进度计划。 三、编制原则 (1)符合性原则 遵守合同文件要求,满足建设工期和工程质量标准,符合施工安全、环境保护、水土保持和地质灾害防治等要求。 (2)科学、经济、合理的原则 树立系统工程的理念。统筹分配各专业工程的工期,搞好专业衔接;合理安排施工顺序,组织均衡、连续生产;以关键线路为中心,建立数学模型进行工期、资源优化;管理目标明确,指标量化、措施具体、针对性强。 (3)坚持专业化作业与综合管理相结合的原则 充分发挥专业人员和专用设备的优势,综合管理,合理调配,采用先进的施工技术,科学安排各项施工程序,突出重点项目和关键工序,整个工程统筹组织,超前计划,合理安排工序衔接。运用网络施工管理技术,组织连续、均衡、紧凑有序地施工。四、施工方法

高岭土和膨胀土特性

高岭土与膨胀土特性 一、高岭土: 质纯的高岭土具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能;具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。高岭土在造纸工业的应用十分广泛。主要有两个领域,一个是在造纸(或称抄纸)过程中使用的填料,另一个是在表面涂布过程中使用的颜料。 1. 化学式 Al2O3-2SiO2-2H2O 2.粒度分布 粒度分布是指天然高岭土中的颗粒,在给定的连续的不同粒级(以毫米或微米筛孔的网目表示)范围内所占的比例(以百分含量表示)。高岭土的粒度分布特征对矿石的可选性及工艺应用具有重要意义,其颗粒大小,对其可塑性、泥浆粘度、离子交换量、成型性能、干燥性能、烧成性能均有很大影响。高岭土矿都需要进行技术加工处理,是否易于加工到工艺所要求的细度,已成为评价矿石质量的标准之一。各工业部门对不同用途的高岭土都有具体的粒度和细度要求。如美国对用作涂料的高岭土要求小于2μm的含量占90—95%,造纸填料小于2μm的占78—80%。 3.可塑性 高岭土与水结合形成的泥料,在外力作用下能够变形,外力除去后,仍能保持这种形变的性质即为可塑性。可塑性是高岭土在陶瓷坯体中成型工艺的基础,也是主要的工艺技术指标。通常用可塑性指数和可塑性指标来表示可塑性的大小。可塑性指数是指高岭土泥料的液限含水率减去塑限含水率,以百分数表示,即W塑性指数=100(W液性限度-W塑性限度)。可塑性指标代表高岭土泥料的成型性能,用可塑仪直接测定泥球受压破碎时的荷重及变形大小可得,以kg·cm表示,往往可塑性指标越高,其成型性能越好。高岭土的可塑性可分为四级。 可塑性强度可塑性指数可塑性指标 强可塑性>153.6 中可塑性7—152.5—3.6 弱可塑性1—7<2.5 非可塑性<1 4.结合性 结合性指高岭土与非塑性原料相结合形成可塑性泥团并具有一定干燥强度的性能。结合能力的测定,是在高岭土中加入标准石英砂(其质量组成0.25—0.15粒级占70%,0.15—0.09mm粒级占30%)。以其仍能保持可塑泥团时的最高含砂量及干燥后的抗折强度来判断其高低,掺入的砂越多,则说明这种高岭土结合能力就越强。通常凡可塑性强的高岭土结合能力也强。 5.粘性和触变性 粘性是指流体内部由于内摩擦作用而阻碍其相对流动的一种特征,以粘度来表示其大小(作用于1单位面积的内摩擦力),单位是Pa·s。粘度的测定,一般采用旋转粘度计,以在含70%固含量的高岭土泥浆中的转速来衡量。在生产工艺中,粘度具有重要意义,它不仅是陶瓷工业的重要参数,对造纸工业影响也很大。据资料表明,国外用高岭土作涂料,在低速涂布时要求粘度约0.5Pa·s,高速涂布时要求小于1.5Pa·s。

膨胀土地区路基施工技术要点

膨胀土地区路基施工技术要点 1、原地面的处理 2、膨胀土的填筑 3、膨胀土路堑开挖 首先明白什么是膨胀土:具有较大吸水膨胀、失水收缩特性的高液限粘土称为膨胀土。土的液限WL>40%,塑性指数IP>17,多数在22~35之间。自由膨胀率一般超40%。按工程性质分为强膨胀土、中膨胀土、弱膨胀土。 膨胀土地区的路堤会出现沉陷、边坡溜塌、路肩坍塌和滑坡等变形破坏。路堑会出现剥落、冲蚀、溜塌和滑坡等破坏。 一、膨胀土地区原地面处理 二级及二级以上公路路堤基底处理应符合以下规定: 1、高度不足1m的路堤,应按设计要求采取换填或改性处理等措施处治。 2、表层为过湿,应按设计要求采取换填或进行固化处理等措施处治。 3、填土高度小于路面和路床的总厚度,基底为膨胀土时,宜挖除地表0.3~0.6m的膨胀土,并将路床换填为非膨胀土或掺灰处理。若为强膨胀土,挖除深度达到大气影响深度。 二、膨胀土的填筑 1、强膨胀土不得作为路基填料。中等膨胀土经处理后可作为填料,用于二级及二级以上公路路堤填料时,改性处理后胀缩总率不大于0.7%。胀缩总率不大于0.7%的弱膨胀土可直接填筑。 2、膨胀土路基填筑松铺厚度不得大于300mm;土块粒径应小于37.5mm。 3、填筑膨胀土路堤时,应及时对路堤边坡及顶面进行防护。 4、路基完成后,当年不能铺筑路面时,应按设计要求做封层,其厚度应不小于200mm。横坡不小于2%。 根据膨胀土自己膨胀率的大小,选用工作质量适宜的碾压机具,碾压时应保持最佳含水量;压实土松铺厚度不得大于30cm;土块应击碎至粒径5cm以下。 在路堤与路堑交界地段,应采用台阶方式搭接,其长度不应小于2m,并碾压密实。 三、膨胀土地区路堑开挖 1、路堑施工前,先施工截、排水设施,将水引至路幅以外。 2、边坡施工过程中,必要时,宜采取临时防水封闭措施保持土体原状含水量。边坡不得一次挖到设计线,应预留厚度300-500mm,待路堑完成后,再分段削去边坡预留部分,并

第一章土的物理性质及工程分类及答案

第一章土的物理性质及工程分类 一、思考题 1、土是由哪几部分组成的? 2、建筑地基土分哪几类?各类土的工程性质如何? 3、土的颗粒级配是通过土的颗粒分析试验测定的,常用的方法有哪些?如何判断土的级配情况? 4、土的试验指标有几个?它们是如何测定的?其他指标如何换算? 5、粘性土的含水率对土的工程性质影响很大,为什么?如何确定粘性土的状态? 6、无粘性土的密实度对其工程性质有重要影响,反映无粘性土密实度的指标有哪些? 二、选择题 1、土的三项基本物理性质指标是() A、孔隙比、天然含水率和饱和度 B、孔隙比、相对密度和密度 C、天然重度、天然含水率和相对密度 D、相对密度、饱和度和密度 2、砂土和碎石土的主要结构形式是() A、单粒结构 B、蜂窝结构 C、絮状结构 D、层状结构 3、对粘性土性质影响最大的是土中的( ) A、强结合水 B、弱结合水 C、自由水 D、毛细水 4、无粘性土的相对密实度愈小,土愈() A、密实 B、松散 C、居中 D、难确定 5、土的不均匀系数C u 越大,表示土的级配() A、土粒大小不均匀,级配不良 B、土粒大小均匀,级配良好 C、土粒大小不均匀,级配良好 6、若某砂土的天然孔隙比与其能达到的最大孔隙比相等,则该土() A、处于最疏松状态 B、处于中等密实状态 C、处于最密实状态 D、无法确定其状态 7、无粘性土的分类是按() A、颗粒级配 B、矿物成分 C、液性指数 D、塑性指数 8、下列哪个物理性质指标可直接通过土工试验测定() A、孔隙比 e B、孔隙率 n C、饱和度S r D、土粒比重 d s 9、在击实试验中,下面说法正确的是() A、土的干密度随着含水率的增加而增加 B、土的干密度随着含水率的增加而减少 C、土的干密度在某一含水率下达到最大值,其它含水率对应干密度都较小 10、土粒级配曲线越平缓,说明()

路基改良土填筑工艺性试验总结

新建石家庄至济南铁路客运专线站前工程SJZ-3标 路基改良土填筑工艺性试验总结 我单位于2015年3月12日~3月27日在改DK87+ ~改DK87+500段路基进行了改良土填筑的工艺性试验。该工艺性试验已按照既定方案顺利完成,现将工艺试验施工情况总结如下: 1.工程概况 新建石家庄至济南铁路客运专线站前工程SJZ-3标段第一分部所管路基施工里程为改DK83+~改DK90+,全长。 改DK87+ ~改DK87+500段,全长,宽度。地基处理采用CFG桩,CFG桩桩帽顶部设厚碎石垫层,碎石垫层中间夹铺一层100KN/m的高强度土工格栅;路堤基床表层厚,采用级配碎石填筑;基床底层厚,采用改良土填筑,基床以下采用改良土填筑;路堤两侧边坡水平宽度范围内,自坡脚至基床表层下每隔铺设一层抗拉强度为30KN/m的双向土工格栅,路堤边坡坡度为1:。 2.试验目的 在大规模填筑改良土施工之前,通过现场工艺性试验,以确定以下工艺参数:①确定松铺厚度,计算松铺系数。②确定压路机碾压遍数。③确定压路机行进速度。④确定压路机的类型。⑤确定最佳含水量。⑥确定最合理的施工控制方法。 3.工艺性试验段总体安排 3.1.试验段施工组织机构 改良土填筑工艺试验由中铁十九局集团石济铁路客运专线项目经理部第一分部路基架子队组织施工,配备队长1名、技术负责人1名、技术员1名、试验员2名、材料员1名、安全员1名、质量员1名、资料员1名、领工员1名、工班长1名;下设路基填筑工班1个。改良土填筑工艺试验人员及任务分工见表。 表一分部改良土填筑工艺试验人员及任务分工表

路基填筑工班主要包括工班长1名,挖掘机司机1人,推土机司机1人,平地机司机1人,压路机司机1人,装载机司机2人,洒水车司机1人,自卸汽车司机4人,施工配合人员8人。 3.2.施工机械设备和测量、检测仪器设备投入情况 试验段拟投入的施工机械设备及测量、检查仪器设备见表、。 表施工机械设备配置表 表测量、检测仪器设备的配置

路基石灰土改良土施工方案

施工组织设计(方案)报审表工程名称:宣城市环城大道一标段

施工组织设计(方案)审批表

土路基掺3% 生石灰改良施工方案 一、工程概况 本合同段起点桩号为K2+540,终点桩号为K7+880,全长5.34公里, 其中K5+346 —K6+086 段为跨皖赣铁路桥范围,此桥梁不属本工程设计范围。 二、准备工作 1、技术准备 (1)熟悉设计图纸,并对施工队伍进行技术交底。 (2)组织施工技术人员学习施工规范、规程,严格按规范进行要求组 织施工。 (3)按规范要求,对取土场及原材料的各项技术指标进行试验。 2、施工准备 (1)施工便道:在施工便道进行修整,保证施工的正常需要。 (2)进行机械设备的保养、维修,以保证施工期间设备的正常运转。 三、掺3% 石灰改良土施工 (一)、试验段结论 1、松铺厚度 对试验段数据综合分析,为了保证压实度及高程要求,松铺厚度采用30.6?31.8cm,压缩系数为1.25左右,填筑压实厚度为24.5?25.5cm。 2、含水量对压实度的影响 从试验数据分析,当含水量略高于最佳含水量2%时为最佳碾压时间。保证施工现场土的含水量不低于最佳含水量,以利于保证工程质量。

3、机械配合与最佳碾压遍数试验段经过六遍振压,二遍静压,路基压实度均达到96 以上,因此改良土采用六遍振压,二遍静压的方案进行施工,即在保证含水量的情况下,用振动式压路机先快速静压一遍,行车速度控制在 3.0km/h ,复压采用振动式压路机振压五遍(一遍指相邻两次的轮迹应重叠1/2 的轮宽,后轮压完路面全宽时,即为一遍),速度控制在 2.0~2.5km/h ,遵循先边后中,先慢后快的碾压顺序,两台压路机前后平行作业。后用20T 光轮压路机快速静压一遍,碾压时,应重叠1/3 轮宽,速度控制在 3.5km/h ,以保证路基整体密实。 (二)、掺3%石灰土施工 1、准备下承层:在准备施工路段使其路基表面平整、坚实、具有规定的路拱,高程、平整度、压实度符合规范要求。 2、施工放样:用全站仪恢复中线、边线,每侧边线比设计宽出90cm,并用钢尺校核路基宽度。 3、备料、摊铺土:首先清除下承层表面的杂物,依据1.25 的松铺系数控制施工现场的虚铺厚度。根据每车运土量,用石灰画出方格,一格一车;用推土机完成粗平,粗平时注意推出路基1.5%的横坡,松铺厚度30.6?31.8 要求。粗平后检测土体含水量,如果土体含水量偏高,采用翻松晾晒的方法来降低土体的含水量。如果土体含水量偏低,采用洒水的方法增加土体的含水量,使土体含水量满足规范要求。然后用平地机精平,测量顶面高程。 4、卸置和摊铺石灰 a、备灰:现场平整一块空旷的场地并铺设一层碎石,将外购的石灰堆放于此处充分浇水消解7—10 天。

膨胀土的判别及其危害防治

膨胀土的判别及其危害防治 【摘要】:文章阐述了膨胀土的判断方法及几种防治处理措施 【关键词】:膨胀土危害判别防治 1 膨胀土的危害 膨胀土是指土中粘土矿物成分主要由亲水性粘土矿物组成,具有明显的吸水膨胀和失水收缩性能的高塑性粘土。而且,这种土强度较高,压缩性很小,并有较强的膨缩特点。 在其上的构筑物随季节气候的变化而反复产生不均匀的升降,而产生大量裂缝。另外膨胀土的超固结特性不仅使路堑边坡坡脚产生较大的剪应力,而且还会带来强度的应变软化,造成边坡坍滑。 2 膨胀土的特殊性质 2.1膨胀干缩性 膨胀土中含有较多强亲水性粘土矿物质,如蒙脱石、伊利石等。当土体浸水时,土颗粒表面的结合水膜增厚,使颗粒间距拉大,从而引起土体膨胀;当土体失水时,结合水膜减薄,颗粒间距缩小,从而引起土体缩小。随着土体含水量的增减,膨胀力也产生相应的变化。2.2 多裂隙性 反复的干缩湿胀,致使土中的裂隙十分发育。裂隙不仅破坏土体的连续性和完整性,而且也为地表水的浸入形成了通道。而水的浸入又加速了土体的软化及裂隙生成。 2.3 超固结性 在地质历史上,膨胀土地层曾受过比现在更大的前期固结压力,使土体处于超固结状态。 2.4力学性质 2.4.1膨胀潜势 简单的讲,就是在室内按AASHO标准压密实验,把试样在最佳含水量时压密到最大容重后,使有侧限的试样在一定的附加荷载下,浸水后测定的膨胀百分率。膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。膨胀量的大小主要取决于环境条件,如润湿程度.润湿的持续时间和水分的转移方式等。因此,在工程施工中,改造膨胀土周围的环境条件,是解决膨胀土工程问题的一个出发点。 2.4.2膨胀力 膨胀力,也就是膨胀压力。通俗的讲,就是试样膨胀到最大限度以后,再加荷载直到回复到其初始体积为止所需的压力。对某种给定的粘土来说,其膨胀压力是常数,它仅随干容重而变化。因此,膨胀力可以方便的用作衡量粘土的膨胀特性的一种尺度。对于未扰动的粘

膨胀土处理

摘要:对膨胀土的工程地质特性分析,结合多年对膨胀土地基有效处理的实践经验,提出对膨胀土地基处理的要点,供大家参考。 关键词:膨胀土;地基特性;处理 膨胀土是一种粘性土,其粘粒中含多量的亲水矿物,又具有大量的利于水楔的微裂隙结构,在环境湿度变化的影响下,土体将产生强烈的胀缩变形,粘土均具有吸水膨胀、失水收缩的性能,只有当其膨胀压力或收缩裂缝反复作用,达到危害砖石结构建筑物的稳定和安全时,才称此粘土为膨胀土。膨胀土对建筑物的危害性的研究越来越得到重视。 1 膨胀土在我国的分布及判别 1.1 膨胀土在我国的分布 我国是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一,每年我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000×104平方米左右。在北京、河北、西安、成都一线东南的广大区域内,膨胀土的分布最普遍,也最集中,在晋、冀、鲁、豫、陕、川、云、贵、桂、粤、湘、甘、苏、鄂等省区均有分布。 1.2 膨胀土的判别 土的试验指标中粘粒含量>35%,塑限≤13%,液限≥38%,胀缩总率≥5%,达到以上临界值时的土可判定为膨胀土。膨胀土的膨胀性可用自由膨胀率指标来反映。自由膨胀率即为烘干土在水中增加的体积与原体积的比。自由膨胀率<40%时为非膨胀土;40%≤自由膨胀率<65%时为弱膨胀性土;65%≤自由膨胀率<90%时为中膨胀性土;90%≤自由膨胀率时为强膨胀性土。另外,不同类型的膨胀土具有不同的结构特征。灰白色粘土,网状裂隙很发育,土体呈碎块状结构,水对其影响特别显著,为强膨胀土;棕黄色粘土,裂隙发育充填有薄层连续白色粘土,呈层状结构,水对其影响显著,一般为中膨胀土;棕黄或红色粘土夹姜石,裂隙较发育,部分为灰白色粘土充填,呈厚层状或块状结构,一般为胀土(也为中等膨胀土,但其膨胀性稍差一些);灰褐或褐黄色粘土,裂隙不发育,随机分布,呈块状结构,一般为弱膨胀土。 2 膨胀土地基特性及其在建筑物的破坏特征 2.1膨胀土地基特性 膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩性能和强度衰减性,并且有再吸水再膨胀、再失水再收缩的特性。地基膨胀土浸水膨胀,建筑物则上升隆起;地基膨胀土失水收缩,建筑物则产生下沉或开裂,膨胀土的胀缩变形量直接影响到建筑物变形破坏的程度。膨胀土在一般性自然条件下,表现为强度较高、压缩性较低、含水量小、呈硬塑状态,很容易被误认为是原状土,因此对建筑物具有相当大的潜在破坏性。膨胀土的胀缩性和裂隙性是它的两个重要属性,而压力和含水量又是影响膨胀土性能的两个主要的外界因素。土的膨胀率在不同的压力下是不同的,基底压力越大,土膨胀率越低;相反,基底压力越小,则土的膨胀率越高,膨胀度越大,越容易发生破坏,而含水量的变化则表现得更为突出。例如,在膨胀土地区的建筑物的变形与破坏,在雨季,含水量大,而产生隆胀破坏;在旱季,含水量降低,则出现收缩裂隙现象严重。 2.2 膨胀土地区建筑物破坏特征

改良土(路拌法)施工方案

路基石灰改良土路拌法施工试验段施工方案 一、编制依据 (1)铁道第四勘察设计院编制的新建工程**车站地基处理路基施工图(**客专施ZQ2标(路)-F037~F039)。 (2)现场调查报告;近年来铁路、高速公路等类似工程施工经验、施工工法、科技成果;国内外相关高速铁路的施工工艺及科研成果。(3)**局集团有限公司通过质量体系认证中心认定的ZT25-GZ/SC-2006《质量/环境/职业健康安全管理手册》和ZT25-GZ/CX-2006《质量/环境/职业健康安全程序文件》。 (4)**局集团有限公司为完成本标段工程拟投入的施工管理、专业技术人员、机械设备等资源。 (5)采用的施工规范:《客运专线铁路路基工程施工技术指南》(TZ212-2005),《铁路混凝土工程施工技术指南》(TZ210-2005),《铁路混凝土与砌体工程施工质量验收标准》(TB10424-2003)(J283-2004),《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》(铁建设[2005]160号)。 二、工程概况 1、本施工段为**客运专线**车站线下工程,施工起点为DK119+395,终点为DK123+029,全长3.63公里,主要为路基土石方工程;其中路堤填筑石灰改良土61万m3,基底换填三七灰土20万m3,填普通土15万m3,桥涵两侧过渡段及基床表层填级配碎石8万m3,路堑挖方41.5万m3,路堤填筑高度为2.6m~8.7m;其地质情况为湿陷性黄土,地基承载力不能满足客运专线路基工程工后15mm沉降设计要求;采用沉管CFG桩与水泥土挤密桩相结合的地基处理方法

加固地基后满足地基承载力要求。 2、根据**公司8月份召开的电视电话会议精神,为加快全线改良土路基填筑、确保**客专的总体工期目标,**公司决定改良土的填筑可采用现场路拌法施工。 结合我施工段现场施工进度情况及改良土填筑数量(87万m3),为加快改良土填筑进度,在保证工程质量的前提下,决定采用取土场集中厂拌和现场路拌两种改良土拌和施工法进行改良土填筑。 3、根据设计要求并结合现场实际情况,拟选择DK119+400~DK119+500、DK120+600~DK120+700两段作为路拌法施工试验段,通过试验段施工获取最佳试验数据、取得施工工艺的有效技术参数,以更好的指导下一步路拌法施工的路基填筑。 三、施工准备 1、施工组织机构及质量保证体系 路基施工由项目经理部统筹管理,施工技术部、计划统计部、安全质量部、试验室、物资设备部、综合部统一协调工作,现场设立临时办公室,成立施工调度保障组,下设2个路基施工作业组。详见《施工组织机构框图》及《人员配备情况一览表》。 施工组织机构图(略) 主要人员配备情况一览表(略) 2、取土场、石灰的选定及试验 本施工段填方大于挖方,需要外借土方约60万m3,为减少占用耕地,本施工段取土场选在距施工现场5Km处既有王山取土场。石灰选用Ⅲ级以上新鲜块灰,使用前4~7天浇水充分消解并过筛,颗粒直

路基上路床二层水泥石灰改良土施工方案

路基5%石灰土施工方案 一、工程概况 本合同段起点桩号为K11+700,终点桩号为K22+000,全长10.3公里,路线平曲线半径均大于5500米,不设超高。 二、准备工作 1、技术准备 (1)熟悉设计图纸,并对施工队伍进行技术交底。 (2)组织施工技术人员学习施工规范、规程,严格按规范进行要求组织施工。 (3)按规范要求,对取土场及原材料的各项技术指标进行试验。 2、施工准备 (1)施工便道:在施工便道进行修整,保证施工的正常需要。 (2)进行机械设备的保养、维修,以保证施工期间设备的正常运转。 三、施工工期 计划开工时间:2004年9月9日 计划完工时间:2004年11月31日 四、水泥石灰改良土施工 (一)、试验段结论 1、松铺厚度 对试验段数据综合分析,为了保证压实度及高程要求,松铺厚度采用19.7~20.7cm,压缩系数为1.35左右,填筑压实厚度为14.7~15.2cm。 2、含水量对压实度的影响 从试验数据分析,当含水量略高于最佳含水量2%时为最佳碾压时间。

保证施工现场土的含水量不低于最佳含水量,以利于保证工程质量。 3、机械配合与最佳碾压遍数(优化施工方案) 试验段经过六遍振压,二遍静压,路基压实度均达到95以上,因此改良土采用六遍振压,二遍静压的方案进行施工,即在保证含水量的情况下,用LSS220振动式压路机先快速静压一遍,行车速度控制在3.0km/h,复压采用LSS220振压五遍或LSS218振压六遍(一遍指相邻两次的轮迹应重叠1/2的轮宽,后轮压完路面全宽时,即为一遍),速度控制在2.0~2.5km/h,遵循先边后中,先慢后快的碾压顺序,两台压路机前后平行作业。后用20T 光轮压路机快速静压一遍,碾压时,应重叠1/3轮宽,速度控制在3.5km/h,以保证路基整体密实。 (二)、石灰土施工 1、准备下承层:在准备施工路段使其路基表面平整、坚实、具有规定的路拱,高程、平整度、压实度符合规范要求。 2、施工放样:用全站仪恢复中线、边线并用石灰洒出坡脚线,每侧坡脚线比设计宽出50cm,并用钢尺校核路基宽度。 3、备料、摊铺土:首先清除下承层表面的杂物,依据1.35的松铺系数控制施工现场的虚铺厚度。根据每车运土量,用石灰画出方格,一格一车;用推土机完成粗平,粗平时注意推出路基2%的横坡,松铺厚度19.7-20.7要求。粗平后检测土体含水量,如果土体含水量偏高,采用翻松晾晒的方法来降低土体的含水量。如果土体含水量偏低,采用洒水的方法增加土体的含水量,使土体含水量满足规范要求。然后用平地机精平,测量顶面高程。

膨胀土知识

膨胀土知识简介 1膨胀土的研究意义 膨胀土是粘粒成分主要由亲水矿物(主要是蒙脱石、伊利石、高岭石等)组成,液限大于40%,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特征的粘性土。在自然条件下,一般多呈硬塑或坚硬状态,具黄、红、灰白等色,裂隙较发育,常见光滑面和擦痕。膨胀土分布广泛,在世界六大洲的40多个国家都有分布。自1938年美国开垦局在俄勒冈州的一例基础工程中首次认识了膨胀土问题,膨胀土开始引起人们的关注。由于它具有显著的胀缩性,存在较多裂隙软弱面,常常给膨胀土地区的工程建设造成严重的破坏,给人民的财产造成巨大的损失。膨胀土给工程建筑带来的危害,既表现在地表建筑物上,也反映在地下工程中。它不仅包括铁路、公路、渠道的所有边坡、路面和基床也包括房屋地基;甚至还包括这些工程中所采取的稳定性措施如护坡、挡土墙和桩等。以至从某种意义上讲,膨胀土对工程建筑的危害是无所不包的[1]。这种危害往往是长期的、渐进的、潜在的,有时是难以处理的,美国工程界称之为“隐藏的灾害”。据统计,美国由于膨胀土造成的损失平均每年高达20亿美元以上,已超过洪水、飓风、地震和龙卷风所造成的损失的总和,全世界每年造成的损失达50亿美元以上。 我国是膨胀土分布广、面积大的国家之一,先后己有20多个省市发现有膨胀土,其中主要分布在河南、湖北、广西、云南等省(见图1-1),在内蒙、东北等地也有发现。早在五六十年代,就因其工程问题引起人们对它的重视。我国由于膨胀土地基致害的建筑面积达1000万m2左右,铁路、公路及建筑物受到的危害也很严重。南水北调中线工程将穿过三百余公里的膨胀土地区,膨胀土渠坡的稳定问题对工程的正常运行至关重要。研究解决膨胀土边坡稳定问题具有实际意义。 我国膨胀土主要分布中西部地区,见表1-1。长江流域的长江、干支流水系等地区是我国膨胀土分布比较广泛和集中的地域之一(见图1-1)。从第三纪(N2)至第四纪下更新统(Q1 )、中

膨胀土地区路基施工技术措施

膨胀土地区路基施工技术措施 一、膨胀土的工程特性及主要特征 具有较大吸水膨胀、失水收缩特性的高液限粘土称为膨胀土。膨胀土粘性成分含量很高,其中0.002mm的胶体颗粒一般超过20%,粘粒成分主要由水矿物组成。土的液限WL>40%,塑性指数IP>17,多数在22~35之间。自由膨胀率一般超过40%。按工程性质分为强膨胀土、中等膨胀土、弱膨胀土三类。 膨胀土的粘土矿物成分主要由亲水性矿物组成,如蒙脱石、伊利石等。膨胀土有较强的胀缩性,有多裂隙性结构,有显著的强度衰减期,多含有钙质或铁锰质结构,一般呈棕、黄、褐及灰白色。 膨胀土对公路路基及工程建筑有较强的潜在破坏作用。膨胀土地区的路堤会出现沉陷、边坡溜塌、路肩坍塌和滑坡等变形破坏。路堑会出现剥落、冲蚀、溜塌和滑坡等破坏。 二、膨胀土地区路基的施工技术要点 (一)膨胀土地区原地面处理 二级及二级以上公路路堤基底处理应符合以下规定: 1.高度不足1m的路堤,应按设计要求采取换填或改性处理等措施处治。 2.表层为过湿土,应按设计要求采取换填或进行固化处理等措施处治。 3.填土高度小于路面和路床的总厚度,基底为膨胀土时,宜挖除地表a30~a60m的膨胀土,并将路床换填为非膨胀土或掺灰处理。若为强膨胀土,挖除深度应达到大气影响深度。 (二)膨胀土的填筑 1.强膨胀土不得作为路堤填料。中等膨胀土经处理后可作为填料,用于二级及二级以上公路路堤填料时,改性处理后胀缩总率应不大于0.7%。胀缩总率不超过0.7%的弱膨胀土可直接填筑。 2.膨胀土路基填筑松铺厚度不得大于300mm;土块粒径应小于37.5mm。 3.填筑膨胀土路堤时,应及时对路堤边坡及顶面进行防护。 4.路基完成后,当年不能铺筑路面时,应按设计要求做封层,其厚度应不小于200mm,横坡不小于2%。 (三)膨胀土地区路基碾压施工 根据膨胀土自由膨胀率的大小,选用工作质量适宜的碾压机具,碾压时应保持最佳含水量;压实土层松铺厚度不得大于30cm;土块应击碎至粒径5cm以下。

改良土施工方案

新建铁路上海至南京城际轨道交通工程 改良土试验段 施工方案 编制: 校核: 批准: XX铁路工程站前Ⅲ标项目部 二〇〇八年九月

改良土试验段施工方案 一.编制依据 1.招标图纸及投标文件 2.现场调查资料 3.设计施工图 4.《铁路路基施工规范》TB10202-2002和《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号 5.国家、铁道部、上海铁路局有关安全管理办法、规定等 6.《新建时速200km铁路改良土路基施工技术》 二.工程概况 路基试验段位于DK81+340~DK81+470段,全长130m,其中DK81+340-+420位于旱地,基床填土高度小于3m,采用厂拌法施工。DK81+420-+470位于旱地,基床填土高度大于3m,采用路拌法施工。填方高度大于3m路段,DK81+457-+470边坡3m范围内铺设一层双向土工格栅,层间距0.5m。此段最大高差0.5m,位于纵坡0.4%直线段上。本段路基基床底以下路堤填高具体如下: 三.施工准备 1、人员准备 针对改良土试验段成立以工区副经理为组长的领导小组,人员已全部到位,并对试验段所有参加施工人员进行了技术、安全、质量的专题培训。所有特殊工种人员一律持证上岗。

表3-1 试验段施工人员分工 2、机械准备

3、测量、试验设备准备

4、技术准备 4.1试验室内(含灰率按设计要求5%掺灰)配合比已完成,最大干密度ρ d =1.79g/cm3,最佳含水率w o =16%。 4.2、原地基处理各项指标已检测(详见基底处理说明),经现场试验检测原基底 碾压最佳含水率12.7%。 4.3、各整里程处的原地面标高已测量(用于计算松铺系数)。 4.4、改良土拌和站已标定,经监理验收完成。 5.物资准备 5.1、试验段的各种原材料已进场,并进行了各项检测。 土样试验:土样经现场取样检测,土液限WL=37(%)(h=17mm),塑限Wp=21.4(%)(h=12mm),塑性指数Ip=WL-Wp=15.6,土工程分类:低液限粉质黏土,为C组填料,需化学改良。 掺合料:石灰已检测,(CaO+MgO)含量(%)为77.2。 (1) 掺入石灰时,石灰选用消解石灰,其各项指标达到合格标准。施工前指派试验人员对石灰厂的石灰进行取样试验,检测有效钙、镁含量,评定其等级,不符合设计要求的石灰不能进场,其技术指标应达到国标3级以上。熟石灰必须过10mm的细

改良土作业指导书

XX铁路X标段路基工程 编号:XXXX 改良土填筑施工作业指导书 单位: 编制: 审核: 批准: XX年XX月XX日发布 XX年XX月XX日实施

XX铁路X标段路基工程 改良土填筑施工作业指导书 1.适用范围 适用于XX客运专线铁路XX段路基厂拌改良土施工。 2.作业准备 2.1作业技术准备 作业指导书编制后,应在开工前组织技术人员认真学习实施性施工组织设计,阅读、审读、审核施工图纸,澄清有关技术问题,熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施,提出应急预案。对施工人员进行技术交底,对参加施工人员进行上岗技术培训,考核合格后持证上岗。 2.2外业技术准备 施工作业层中所涉及的各种外部技术数据收集。修建生活房屋,配齐生活、办公设施,满足主要管理、技术人员进场生活、办公需要。 3.技术要求 3.1改良土的拌和全部在拌合厂集中厂拌。 3.2施工前按设计提供的配比进行室内试验,确定施工配合比。改良土的配合比应保证混合料的无侧限抗压强度能达到设计要求。 3.3在大面积填筑前,根据初选的摊铺、拌和、碾压机械及试生产出的改良土填料,在选取长度不小于100m的地段进行填筑压实工艺试验,确定工艺参数,并报监理单位确认

。 4.施工程序与工艺流程 4.1施工程序 每个施工单元为一个完整的作业区,包含四个区段:填筑区段、平整区段、碾压区段、检测区段。 施工程序为:施工准备-填筑试验段-确定工艺-验收下承层-参量放样-集中拌和-运输-填土-摊铺平整-碾压-养生-检验验收。 4.2工艺流程 合

格 不合格 不连续施工连续施工 5.施工要求 5.1施工准备 施工前对需改良的土料种类应进行核实,路堤填料种类、改良土外掺 料(石灰或水泥)的种类及技术条件应符合设计要求。填筑前对取土 场填料进行取样检验;填筑前对运至现场的填料进行抽样检验。当填 料土质发生变化或更换取土场时应重新进行检验。 5.1.1路基填筑试验段 路基全面开工前,根据工程土类性质、填料性质和压实机械条件,选 择不小于100m的试验区段进行路基填筑试验。选定与路基填筑、压 实、检测有关的工艺参数,改良土配合比等施工工艺参数,将以下实 验资料整理上报监理工程师批准后,用以指导此项工程的路基施工。 5.12改良土配合比 基床以下路基本体及基床底层为改良土填筑,其中机床以下路堤本体的点成为水泥改良土;路堤本体不浸水路堤为石灰改良土,浸水 路堤为水泥改良土。基床底层为厚度2.3m的水泥改良土。改良土的 具体配合比根据设计要求和取土场土料的塑性指数及液限、塑限指标 通过实验室进行试验确定。 5.2施工工艺

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