土工格网用于膨胀土路堤边坡加固的探讨_杨和平

.第3期公路N3哭.卯年3月HIGHAWM哭)·材料·土工格网用于膨胀土路堤边坡加固的探讨杨和平郑健龙宋蔚涛郭天龙(长沙交通学院长沙市4的7句(云南楚大公路公司)I摘要对填料进行较全面土性试验分析后l,介绍了用卜记U曲土工网加固膨胀土高路堤试验段的设、、。计方法施工工艺质量标准及加固效果,并对试验工程的经济效益作了分析关键词膨胀土土工格网边坡加固云南是全国有名的膨胀土发育地区,现正根据整治需要,滑坡区共布置勘察剖面7,,修建的多条高等级公路的许多路段都遇到膨胀条钻孔24个总进尺深2犯巩取原状土样30土对路基的危害。按习惯做法,路堑开挖出来。勘察指出,在路堑开挖15m高度范围内,件粉的膨胀土需全部废弃,而填方路堤在附近又常土、粉质粘土和粘土层交替互层出现,不同层找不到合适的土源,造成路基施工弃土、位的同一种土,借土其土性特征及物质成分基本相,耗资、耗时大,环境和生态平衡遭到破坏。同。,、、难其中粉质粘土粘土中含灰白黄绿色斑能否直接用膨胀土作填料筑路基,并解决好边状或纹状异色粘土,裂隙和节理发育,裂隙面,坡及整体稳定性?为此云南楚大公路公司与上有腊状光泽,具有典型的膨胀土特征。钻探长沙交通学院合作,开展土工格网加固膨胀土表明,该路段20m深度范围均为膨胀土夹粉、路基边坡直接用膨胀土作路堤填料的试验研土。。239究试验路设在楚大公路K十995一K240+12土性试验分析,035处长40nr,填方平均高13m(最大填高L.21膨胀土的物质成分及物化性质.,、151539、m)填料采用2K+350一2K39+685处表1表2为膨胀土的物质成分物化性质路堑滑坡挖余膨胀土,1997年4月底。测试分析结果。完工其颗粒组成特点是细粒占绝对优势,粘粒(<.005rnrn)平均含量为63.4%,胶<.02111111.5%。x1膨胀土填料的土性试验粒(0)平均含量为52用射线Ll膨衍射、差热分析、扫描电镜对<2户m粘土矿物胀土滑坡段地质勘察 1(尧巡)年第3期杨和平等土工格网用于膨胀土路堤边坡加固的探讨一43一,,,4m2进行分析其成分以伊利石为主有效蒙脱石值为巧/109阳离子交换量平均值为..,,含量为or26%一1253%土样比表面积平均172心/109且以aC+2为主。表1KZ拍十3引)一K之拍+叹沼5滑坡膨胀土颗粒组成分析号钻孔号名称取样深度颗粒组成/~>025025~0.10...<仓.n勺1~0050刀5eo乃l0刀5一0X()505<002......,、2657ZK工一I一l灰褐色断层泥250~27007352024376加640573048如....`,..、~2658ZKn一I一l黄褐色断层泥2印2701铭48423185印6o58卯匆10....一、2659ZKl一I一6灰白色断层泥1240一12印仓68236284D92058103930.......、2仅刃ZKm一I一l花纹状断层泥380~400140.7320237印5印657054印......、2肠lZK班一工一2花纹状断层泥480~5005224624122叨3印肠卯5730.....、2肠2ZKm一2一1花纹状断层泥350~370住4018704802807330麟如表2KZ拍+3引)一K乞妙+阴5滑坡膨胀土物理化学性质+3十分析号有机质蒙脱石伊利石PH值交换量交换阳离子组成(/业/1仪沦)盐基总量EHEAL表面积++Z++%%%能/1《X犯KNaQM犷此/1魄此/1〕艳此厂1魄耐l/以池.......26570141253267143116又0乃30275的4871076仓42536152482658041.....,11012494321610a470275393石69石90316101484926590,0110.2632.105.....1914340乃30之77704万61.3肠021107116732自义.....,.】住06112531494石218030300273673197430531仓071627926..t....10刀l114331934416490410274万83779刀3住427汉巧9742肠20刀8..,..12月733114392140850275504石810刀30石39乡818384:,“1.22膨胀土的工程性质①天然土样C=116kPa甲=16.7;、。:,“表3表4为膨胀土的工程性质测定结果②扰动重塑土样C=84kpa甲=20;、其土性特点是中等含水量高塑性和中等胀缩③扰动土样饱水膨胀稳定后:C二4kPa,。,甲。等级不同含水量状态下土体的胀缩性差别=20;大,天然土的膨胀性相对较弱,而风干后同一④土中加格网用大型直剪仪沿土与网界.4一2:Ca,中二.种土的膨胀量和膨胀力分别增大1倍及面剪切二85kP2650。,1一.55倍,、因此具体工程条件下土的膨胀性分析以上测试结果得知膨胀土C甲值比,不仅取决于土的物理化学活性还取决于土在一般粘性土大;土体饱水后抗剪强度降低(C工程和环境影响下的干燥失水程度。按《公路;土中加格网后、印。值大减)C值均提高,路基设计规范》(汀J013一95)提出的方法计算1.24膨胀土的CBR试验.。得出该膨胀土样品的胀缩总率为今=38%按标准试验方法,对土样进行加网与不加1膨胀土的抗剪强度网两种情况下,。:2CBR试验结果见表5,获得相应:对不同状态下的土做直剪试验直接分析表5有如下结论①该膨胀土作的抗剪强度指标为:,路堤填料强度偏低;②不管加网与否土的CBR 一4一1望列年)第期表K丈拍十引一)K艺拍翻滑坡膨胀土工程性质分析号含水量/重度/(’k/m干)重度/k/(m比)重孔隙比饱和度/液限/塑限/塑性指数液性指数自由膨胀率/`...674石81677欣69如.16父的6刀拓9(6乃684月8,....一0..19乃61石750.76911370027功425053650...一...一0刀5265920019881657274住翻813040212022名345乃2仅刃27.79,...,194715242750名l95568田2320麟80乃7165.02肠.`......一仓(X汤65乃1268419刀41556276077%926502903582肠230.5318.33......14名l2760869713722033的3920肠368刀注:2659样为试验剩余样,含水量已降低(重度增高)故饱和度偏低,已不代表天然状态.表4K之男+3引)一K去拍+田5滑坡膨胀土的膨胀性指标分析号天然土的膨胀性指标风干土的膨胀性指标膨胀力无荷膨胀量不同荷载(MPa)下的膨胀量/%膨胀力无荷膨胀不同荷载(MaP)下膨胀量/%喇a.10,05住0250刀a...MP%0125MP%0乃0302010刀500250乃125.,....,2657015730住20O952028007541452乡54405407石59夕812刀513乡526580.....,.....1515560251252403701154521450675810111513石巧如1.7502....,.659015120025135275420住4D5255252754206刀01住的12如16乃26日〕0.1510.......刃015住叩2乃535013051103307458石11513名5161018刀,....2肠la2017的0501953刀O5石5a如46名55乃52565692512刀14.3516乃2肠20.15.,.....1030025l02253印1257258石511513名516的1945加上堤身被包盖封闭,工程实际中一般不会出表5KZ拍十1岌.一K乞为+阴5滑坡膨胀土CBR试验结果。至于后两点结试件类别无网试件加土工网试件现这种充分饱水的极端情况,。制件锤击次数30刃98305098论分析认为是试件的小尺寸效应造成的〔卫R值1722.02211.672刀2.3513对膨胀土填料的分类及评价/%56.16.55.5.饱水后膨胀量/%6371将地质勘察和试验结果与公路设计手册《路基沪}表2一10一2(此处略)规定的膨胀土,:③土中加网对增值随击实次数的增加而增大分类标准逐一对照试验土样除第三项指标,大土体抗压强度不显著;④加网试样泡水膨胀(<.005的粘粒含量)属强膨胀土外其余~量大于无网试样对应量。但仔细分析一下试验各项指标(野外地质特征,主要粘土矿物成方法,4天后,表层土完全膨胀、松,、线总胀缩率)均与中等膨胀土膨胀土浸水分自由膨胀率散,已无强度可言。而贯人试验又恰好在试件相对应。因此,该膨胀土胀缩等级的工程地质表面进,,。。行试验中12个试件有9个测得CBRS分类应定为中强以上标准试验测得土样>CBR25(即贯人深为11lln.51刀InCBR<3%,,5时比贯人深为2按要求不可作高速公路填料但考时,,算得的CBR值大)说明用这种方法测定膨虑试验条件与路基实际工作状况的差别加之胀土的强度还值得商榷。因膨胀土透水性小,滑坡体内并非纯膨胀土,只要做好封闭防护, :尧洲〕年11第3期杨和平等土工格网用于膨胀土路堤边坡加固的探讨一一4和大量研究结论(强风化层厚为,该土作楚大公路路堤填料能保证路基的强度和Zm左右)以稳定性。及南昆线用土工格网处理膨胀岩(土)边坡已,,,有经验同时方便施工节约用料由设计计算,试验工程设计与施工2方法检验边坡内水平铺网长采用.2SnI,铺网.设1计思想2层间间距<.045m(两层压实土厚)。受加筋土技术用于解决土体稳定、加固路.223坡面防护,,基边坡成功实践的启示基于对膨胀土填料的为防止暴雨天水流对坡面形成冲刷同时,工程性质、膨胀土路基边坡表面风化作用特性对膨胀土有效保护采用土工格网反包护坡方,。,的认识尤其注意到膨胀土路基病害多为边坡案反包网外再加铺20cln耕作土层植草绿表层失稳破坏的实际,在对路基作了整体稳定化,既减少大气对网和膨胀土的作用,又美化,。性分析的基础上试验段采用只对路基边坡表道路景观面可能风化层范围(Zm)的土体进行加固的铺.2.24铺网材料及性能网设计方案.、,路堤坡面处理对材料抗拉充分利用土工格网的抗拉强度由理论分析知,,强,,土与格网的相互咬合摩擦作用一方面通过度要求不太高土工格网采用CE131其主要:土中铺网吸收部分土体因干燥失水收缩产生的技术指标幅宽.25巩6边形网眼尺寸27,,X~收缩应力抑制坡面土体开裂的宽度和深度27mm;最小抗拉强度.58kN/狱最大负荷延.防止坡面产生严重开裂为外界环境水分浸人提伸率165%。,,供通道另一方面土中加网又可抑制因水分.23试验路施工进人坡面引起土体膨胀、松散,提高路基表层.2.31填料的种类与处理,,土体的整体性和抗剪强度保证边坡表层土体试验路共用了4种填料分别为粉土质砾雨季饱水后,不致于强度降低过多,自重过大(、、、GM)低液限粉土(MLS)膨胀土(CHE)级而失稳。再辅以其它措施,保证对试验路堤的配良好砾(GW),路堤从下至上共填68层(其有效封闭。中膨胀土填35层),平均每层压实厚2。膨cnr,,.22设计方案胀土填料粒径大于smr时均用人工挖碎以.2.21边坡形状及填料处利于水分蒸发和压实。严格控制压实含水量,理因试验段填方高度大,若全部用膨胀土填新开挖的膨胀土体含水量常较大,施工中采用,施工后沉降可能较大,,直到比最佳含水量高筑坡脚处也需相应的防现场凉晒2一3个百分护与加固处理(防水流冲刷),同时需保持试验点,再进行碾压.段坡率及形状与整段路堤一致(坡率:11.5,形.2.32填筑与压实状一坡到顶),试验段膨胀土的填方只限于路按设计要求路堤填筑从下至上严格分层进基上部土层(路床顶面下,sm以下,。.08一sm)行碾压采用一台YZ14B振动压路机用灌砂仍用碎石土填筑。考虑对填料强度的要求,同时法检测压实度,要求O一80cnt压实度大于95%;,作为膨胀土的封闭层路床采用较高强度材料80一巧ocnr压实度为93%以上;巧Ocln以下。,填筑。压实度为90%以上采用重型压实标准填土,,.2.22铺网设计的CBR值最大抗剪强度指标高加上对堤身根据铺网目的,的有效包盖,路基施工后沉降减小,强度、稳定参考国内外相关设计手册 一6一理〕(年第3期性、耐久性提高。共测20个点,平均弯沉值为74xl0’Zlllln,代表x,11l..33土工格网的铺设弯沉值为13名lo一m按有关公式反算该,.在压实经检验合格的路基上,沿横断面方路段在最不利季节时土基回弹模量0E=7674。向自路基边缘.zsm范围内,每两层填土上铺一MPa完全满足路面设计对路基强度和承载。层格网,按.3,.lm伸出6m一段截下格网预留1能力的要求用于反包。为保证铺网沿路纵向的整体性,每.32试验工程经济分析.隔24m将幅宽2.5m两块格网用铁丝捆扎搭接根据计量,40m试验段共填膨胀土巧071(搭接长10)。为充分发挥网与填土的相互作耐,采用承包商中标后报价单单价,按弃土运cm、、用,铺网时,用一带排钩的钢筋拉住网端部沿输费弃土占地费填方借运土费及格网摊铺路中线方向人工张紧至网产生,可节约15.2057万元,即每公1%一2%的伸费分项计算汇总,“”。长立即用小6钢筋制成的U型钉将网在路里可节省人民币380多万元基面上固定。格网反包时,也用钩将网张紧,使,“”4结语其紧贴修整后的坡面用U型钉将它与下层铺网一起固定。这样网与网及土构成一个整①土工格网加固膨胀土路基边坡的方,。法,体共同护坡从本质上讲仍属于膨胀土路基填筑包盖法的一种.采用此法时,设计要因地制宜,全面考,。3试验路堤的观测及经济分析虑切实做好堤身的包盖与封闭.31观测结果②施工中要注意填料的处理和压实度控,,,注意格网的、、为了检验加固工程效果对试验路进行了制压实用重型标准摊铺张拉、。、定位反包以及施工过程中的路基排水沉降边坡水平位移观测及路基顶面回弹弯沉,。③与土中掺灰改性处理的技术相比用土检测,、,路基成型后,在+010sm、K2+工格网加固膨胀土路基施工方便迅速不需K24O左40,,025中两处设观测桩进行沉降观测观测时间为要专用机械设备和技术培训而且施工不会污。19,染环境和影响施工人员健康97年7月一1月(12月开始铺路面)每月观,、:测3次4个月内总沉降量K240+010处为30④用土工格网加固膨胀土路基不但经济,。lll,m;2K40+025处为27mm且沉降规律与当地社会效益好而且保护生态环境气;8、9月为雨季,象水文条件相对应沉降较大,,(6一gmm)7月略小于8月而10月比9月累参考文献,,..计沉降减小30%一60%n月份沉降更小两处公路设计手册《路基》第二版北京:人民交通出版111111。,.月累计沉降均为3对平均填高为13m的路社1望天1,。.堤沉降量在允许范围内在路右侧膨胀土填杨和平,李宇峙,陈虔礼膨胀土路基病害及防治措,筑范围的边坡上布设了两根水平位移观测施.公路,1男义称,,桩用红外测距仪定期观测基本上没发现有方应杰.土工格网在南昆铁路膨胀土路堤加固中的。,,水平位移路面摊铺后经行车碾压两个雨季应用。路基,1哭科.,,。考验边坡外形无变形迹象路基已基本稳定,,路面摊铺前对试验段进行了弯沉检测收稿日期:l男8一1一10