公路膨胀土地质问题常用的处置方法及评价.pdf

文章编号10092682520031620022202 公路膨胀土地质问题常用的处置方法及评价 收稿日期2003209209 作者简介闫毅志19692 , 男,1992年毕业于太原工业大学道桥专业,工程师,山西省公路局吕梁分局,山西 离石 033000 闫 毅 志 摘 要介绍了膨胀土的地质特征及地质问题表现,并对置换法、 土性改良法及防水土工布等几种处理膨胀土不良地质 问题的方法作了总结,指出膨胀土的防治和处理须配合合理的防水措施,才能发挥最好的效益。 关键词公路,膨胀土,地质,处治 中图分类号TU416. 167文献标识码A 引言 膨胀土系指粘粒成分主要由强亲水性矿物组成,在环境温度 变化影响下,具有较大胀缩性的土。 膨胀土按其粘粒的矿物成分,分成两大类,一类是以蒙脱石 含量为主的膨胀土,另一类是以伊利石为主的膨胀土。 膨胀土具有如下特征 1 室内土工试验测得的自由膨胀率一 般大于40 。 2 天然情况下的膨胀土,多呈坚硬、 硬塑状态,液 性指数接近零。压缩性不高,压缩模量一般为9 MPa～12 MPa。 3 抗剪强度较高,但浸水后强度值会大大降低。 4 裂隙发育,常 见裂隙有竖向、 斜交和水平三种。裂隙一般上大下小,随深度逐 渐消失。 5 膨胀土层内无地下水。上层滞水和裂隙水变化无常, 土的渗透性低。 膨胀土地质问题主要表现在由于降水和蒸发、 地温变化等原 因,造成水分转移,引起地基膨胀使得构造物上升,或失水后收缩 造成构筑物下降,这样随季节的变化而上升或下降的周期性变 化,造成构筑物倾斜或开裂,达到破坏。对于膨胀土边坡,易发生 浅层滑坡、 地裂缝、 坍塌等不良地质现象。随着高级公路的建设 发展,对公路的使用质量要求也越来越严格。建设中往往会遇到 膨胀土问题,造成公路路基变形、 小桥涵、 通道下沉或开裂,形成 桥头跳车,影响运营舒适性;边坡下坍或防护工程破坏。严重时 造成交通中断,产生很坏的社会影响。为此,对于高等级公路建 设中遇到的严重的膨胀土地质问题,应当进行处理。 1 处治膨胀土不良地质问题的方法 处治膨胀土不良地质问题的方法较多,一般采用的方法有置 换法、 土性改良法、 防水土工布、 复合地基、 防水处理等。这些方 法的特点是技术可靠、 经济实用、 施工方便简单,有很好的处理效 果,便于掌握及推广应用。 1. 1 置换法 置换法是将基础下一定范围内的膨胀土层挖除,然后分层换 填强度和模量相对高的砂、 碎石、 灰土、 非膨胀土并夯实至要求的 密度,形成一个较好的持力层,达到提高承载力和消除膨胀变形 的目的。置换法主要适用于浅层的膨胀土处理。 1. 1. 1 灰土垫层 灰土垫层是将基础地面下一定范围内的膨胀土挖去,用按一 定体积配比的灰土在最佳含水量情况下,分层回填实或压实。换 填灰土厚度通过变形计算确定,但不应小于30 cm。灰土垫层不 仅可以消除被置换部分的膨胀性,同时也防止地表水渗透土层 中,造成构筑物开裂和破坏。 该方法施工简单,易于掌握和施工,适应性强,对浅层膨胀土 有较好的处理效果。 1. 1. 2 砂垫层 用砂垫层处治膨胀土一般不宜太薄,不然垫层的作用不显 著,厚度在1. 0 m～1. 2 m为宜。砂垫层的施工可采用振动法。 垫层材料宜选择颗粒级配好,质地坚硬的中、 粗砂、 砾、 卵石和碎 石混合配制,级配比例可由试验确定,砂石的含量不大于3 ,垫 层底面宜铺设在同一平面上。捣实垫层时,应注意不使基底面土 受到扰动破坏。 砂垫层也与带土工布配合使用,土工布底部放砂垫层厚0. 2 m ～0.3 m ,顶部设砂垫层厚0. 3 m～0. 4 m。土工布应采用二布一 膜型。 1. 1. 3 石灰或二灰土改良 膨胀土中加入生石灰不仅能显著降低膨胀土的胀缩性,还可 以提高土的强度,增强路基的水稳性,改良厚度可在0. 5 cm～ 10. 0 cm之间,掺灰量控制在6 ～ 8 ,也可同时掺入9 左 右的粉煤灰,这样改良效果更好。 1. 2 膨胀土路堑边坡的防护 坡脚挡墙。路堑坡脚受地表水冲刷严重,也是孔隙水富集 区,容易产生应力集中,所以边坡脚比其他部位易遭到破坏,同时 因坡脚破坏而易引起边坡整体破坏。由于膨胀土滑坡多具牵引 式特点,层层牵引向上发展,最后导致大规模滑坡。 挡墙高度一般控制在3 m～5 m ,基础应埋在冰冻线以下,不 能受大气变化影响为好,一般在1. 5 m左右,泄水孔间距要比普 通挡墙适当减少,这样便于疏干坡脚。墙背连续设置0. 4 m～ 0. 6 m厚砂卵石反滤层,既起排水作用,也可以缓冲膨胀土胀缩变 形时挡墙的反作用力。挡墙设计时要考虑膨胀力。 挡土墙顶或边沟外宜留有1 m宽平台,对平台以上边坡进行 防护。防护可采用浆砌片石或骨架防护,采用骨架防护时,骨架 内种植草皮。 浆砌片石护坡,片石下必须设置10 cm～20 cm厚砂垫层,也 可在边坡上埋设渗水盲沟,片石下边也可铺设带膜土工布,但仍 要设置砂垫层,护坡顶部设1. 5 m～2. 0 m宽浆砌片石封闭,防止 地表水渗入护坡背。坡顶外5 m要设置天沟,拦截地表水流向坡 面,同时天沟也要采取浆砌片石。潮湿渗水边坡不宜采用浆砌片 石防护,其妨碍地下水排出。 采用骨架防护时,要求挖槽将骨架完全嵌入边坡,骨架内要 及时种植草皮,也可配合采用三维植被网种植草皮,这样草皮成 活率高,也不宜冲刷,采用骨架防护,当边坡较高时,骨架内应设 置排水槽,同时骨架间距不宜过大。 22 第29卷 第16期 2 0 0 3年1 1月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 29 No. 16 Nov. 2003 文章编号10092682520031620023203 深 基 坑 支 护 结 构 设 计 与 施 工 收稿日期2003208213 作者简介张 浩19662 , 男,1989年毕业于武汉地质大学岩土工程专业,工程师,山西捷远建筑实业有限公司,山西 太原 030012 李学宁19652 , 男,1992年毕业于清华大学岩土工程专业,硕士,工程师,山西捷远建筑实业有限公司,山西 太原 030012 张 维19632 , 男,1985年毕业于山西电大工民建专业,工程师,山西捷远建筑实业有限公司,山西 太原 030012 张 浩 李学宁 张 维 摘 要通过土压力计算方法分析,结合实际工程,介绍了粘性土悬臂桩基坑支护的土压力,结构体系内力和位移的影 响,提出了挡土钢筋混凝土灌注桩加设预应力锚杆的设计构思。 关键词基坑支护,土压力,悬臂桩,锚索 中图分类号TU46 3 文献标识码A 随着城市建设的发展,城市人口日益增多,根据生产和生活 的需要,城市向地下和空间发展,已成为必然的趋势。这些工程 的出现,也很自然导致大量的地下深基坑工程出现,由于深基坑 的位置多在城市较繁华地段,地价高,城市向地下发展,基坑开挖 深度也愈来愈深。所以必须提出合理、 安全、 经济的深基坑设计, 深基坑是一项风险性很大的工程,基坑失稳的危害较大,而且深 基坑支护结构设计中的可变因素也较多,因此它是一个工程设计 的难点。深基坑工程是集岩土工程与结构工程的系统工程。正 确认识和理解深基坑工程的复杂性,才能提出经济、 合理、 安全的 设计方案。在工程的实践中,基坑支护结构内力与变形的影响因 素很多,土体变化是复杂的,各种特定土体的本构关系及相应的 诸土工参数难以确定,如基坑规模、 基坑形状、 施工影响、 施工时 间等,为了保证安全可靠,又要节约资金,设计时既要参考地质报 告,又要有丰富的施工经验,才敢于承担深基坑支护、 止水帷幕的 工程设计。现结合太原市旱西关某高层住宅楼深基坑支护、 止水 帷幕的设计情况作一介绍。 1 工程概况 该工程地下3层,地上22层,基础埋深为- 9. 30 m ,局部埋 深- 10. 80 m ,室内外高差为1. 2 m。而且在繁华道边施工,商住 楼北邻旱西关马路红线,南邻高层建筑仅相距8 m ,东西与相邻3 层～4层老建筑物只有10 m左右不等。所以,基础施工没有场地 必须采用基坑支护方法。 1. 1 工程地质概况 ① 杂填土杂色,稍湿,松散,有少量生活垃圾,一般厚度为 1. 5 m～4 m。 ② 粉质粘土土黄色,稍湿,可见零星煤屑,为中等压缩性土 层,可塑,一般厚度为9. 1 m～12. 5 m。 ③ 粉土黄褐色,稍湿,中密,可塑,属中等压缩性,一般厚度 为3. 2 m～4. 8 m。 ④ 粉土黄色,过湿,中密,可塑,含云母,氧化铁斑,属中压缩 性,一般为3. 3 m～6 m。 ⑤ 中粗砂褐色,褐黄色,饱和,中密,厚度大于5. 5 m。 地下水- 2. 0 m～3 m左右,随季节变化。地质剖面及计算 指标见表1。 1. 2 基坑支护结构形式的选择 旱西关街是太原市旧城区,上部杂填土较多,地下水位较高。 以往几项工程支护、 止水帷幕都不同程度出现局部缺陷,因此对 该工程的支护、 止水帷幕设计与施工非常重视。经过认真研究, 根据实际情况,认为东西相邻建筑物只有3层～4层建筑无地下 室,是浅基础;北面道路的管杆埋深都只有- 2. 5 m以上;南邻高 层建筑有二层地下室,基础埋深为- 8. 5 m左右。 表1 地质剖面及计算指标 深度名称指标 3杂填土γ 19 kN/ m3 10粉质粘土γ 19. 8 kN/ m3,C 19 kPa , 20. 6 8粉土γ 19. 3 kN/ m3,C 22 kPa , 24. 3 10粉细砂γ 21 kN/ m3,C 30 kPa , 20 根据以上情况研究决定支护结构,东、 西、 北为钢筋混凝土钻 孔灌注桩,顶部有冠梁连接加锚杆方案,桩距为1. 3 m ,桩长为 2 结语 1 膨胀土的防治及处理必须配合好的防水措施,才能发挥最 好效益。 2 目前公路系统仍无膨胀土地基设计、 施工技术规范,进行 处理缺少规范依据。 3 膨胀土性质差别很大,某一种方法在某处是成功的,但不 一定全部适用,可采取综合处理方法。 4 在治理设计时要进行方案比选,选择既经济,又技术可靠 与当地实际相符的方法,这样才能确保处治成功。 Common settlement for expansive soil subgrade and its appraisement YANYi2zhi Shanxi Highway Managing Of f ice L vliang Bureau , Lishi033000, China Abstract Based upon introduction of the geological features and behaviorsof expansive soil several treatment measures are introduced which in2 clude replacement , soil improvement , waterproof geotextile and so on. Author points out that good waterproof mea2 sures must be adopted to ensure the best treatment effect. Key words highway , expansive soil , geology , treatment 32 第29卷 第16期 2 0 0 3年1 1月 山 西建筑 SHANXI ARCHITECTURE Vol. 29 No. 16 Nov. 2003