路基工程中红粘土的处理方法
浅析高速公路建设中红黏土路基压实施工技术
浅析高速公路建设中红黏土路基压实施工技术21世纪以来,我国公路建设迎来发展热潮,公里总里程快速增长。
依托西部大开发等国家战略,广西的高速公路建设蓬勃发展,截至2015年年底,广西高速公路通车里程约4 300 km,基本建成出海出省出邊的快速运输通道,形成全区高速公路的网络主骨架。
广西“十三五”期间高速公路的建设目标是实现全区所有县(市、区)通高速公路,总里程突破8 000 km。
应对繁重的建设任务,如何对广西山区特殊地质条件下的高速公路进行施工技术控制,这是道路工作者亟须解决的问题。
1 红黏土及其特征红黏土指碳酸盐岩经特殊的物理化学作用后形成的棕红、褐黄等色的高塑性黏土。
红黏土广泛地分布在我国的云、贵、川、鄂、湘、粤、桂等省份。
广西是碳酸盐岩地区,环境湿热多雨,红黏土最为发育,分布十分普遍。
红黏土是以胶体形式存在,矿物成分以高岭石、三水铝石针铁矿、绿片石、石英为主。
在对广西桂林、柳州、贺州、贵港等地的红黏土样本室内试验数据对比中可以看出,广西的红黏土普遍具有几个突出的特点:①天然孔隙比均为1以上,土质的干密度小;②天然含水率为33%~47%,而作为路基填料的最佳击实含水率是26%;③塑限为32%~42%,液限为58%~80%,塑性指数高于26;④饱和度高于88%,土质黏性强,呈现均匀细腻的状态。
可见,红黏土的物理性质十分独特,具有高天然含水率、高饱和度、高液限、高天然孔隙比等不良物理性质,具有高强度和低压缩性的良好力学指标。
同时,红黏土的底层剖面分布不均匀,存在上硬下软的工程地质特性,普遍具有失水收缩、裂隙发育等工程地质特性,使得相关工程存在很大的安全隐患。
2 红黏土路基工程的应用及问题2.1 红黏土路基工程的应用与其他工程建筑不同,公路工程是一种线性工程,在建设的过程中需要大量的路基填筑材料。
红黏土土质塑性指数高、液限高、含水量高,把红黏土作为路基填料,对于高等级的公路建设来说,存在天然含水率过高、压实度不够、水稳定性差的问题。
高速公路红粘土路基填筑施工技术
高速公路红粘土路基填筑施工技术[摘要]针对红粘土液限高,随含水量的增加压实强度显著降低的特性,严格控制填筑土层厚度、最佳含水量及选择合理碾压机具,优化碾压遍数直接进行路基填筑,能达到路基压实强度的要求; 通过对红粘土掺入合理级配的碎石进行改良施工,抑制红粘土路基遇水变形大、土体强度大幅降低等病害,能保证红粘土路基的填筑质量。
红粘土路基填筑与改良措施可为今后的红粘土路基处治提供借鉴,具有重要的现实意义。
[关键词]路基; 红粘土; 碎石改良; 包边处理前言:湖南某高速公路项目地处湖南省南部,沿线多红粘土,是本项目的一大特色。
红粘土的显著特点就是液限较高,一般都在60%以上,按照路基施工规范的规定,是不适合于做路基填料的。
但由于红粘土数量太大,又因造价原因,不可能全部换填或改良,因此,该项目的红粘土直接填筑及在96区进行部分改良,也就成为了一种必然。
本文就红粘土的特点、红粘土施工及碎石土改良提出个人浅见。
1 红粘土的特点红粘土在物理力学性质指标、矿物成分与工程力学特性等多方面与膨胀土有相似之处,主要是由于第四纪季风环流形成以来,在热带-亚热带高温湿条件下经历了复杂的红土化过程而形成的,具有较高的粘粒含量、天然含水量、孔隙比与液塑限,却具有明显优于膨胀土的力学特性。
红粘土具有2种特殊性质: ①厚度变化很大,而且因为发育较多的网状裂隙,破坏了土体结构的完整性,促使地下水在土层中活动,降低了土体强度,一般愈往深处土体愈益变软,因此红粘土的结构和强度在水平方向和垂直方向都有很大的不均匀性; ②通常它有较强的胀缩性,因此造成不同程度的胀缩灾害。
有的地区红粘土浸水膨胀后的体积比在天然含水量状态下的体积增加15%,膨胀力可达0.18×106Pa。
红粘土表层常含有机质,下部逐渐过渡到基岩,二者接触面常成为软弱结构面; 特别是在地势低洼处常有地下水集聚,使红粘土呈软塑和流塑状态,强度降低,压缩性增大,除了对地基不利外,若处于斜坡L 则常沿接触面发生滑动。
简述红粘土地基处理方法
简述红粘土地基处理方法
红粘土地基处理是指对红粘土地基进行改良和处理的一系列方
法和措施。
红粘土地基通常具有较高的含水量和较差的工程性质,对建筑物的承载能力和稳定性会产生一定的影响。
因此,在建设工程中,需要采用一些特殊的处理方法来提高红粘土地基的工程性能。
首先,红粘土地基处理的一种常用方法是加固。
通过在地基中加入一定比例的砂土、石子等材料,增加地基的稠度和抗剪强度,从而提高地基的承载能力和稳定性。
此外,还可以采用灌注桩、挖槽加固等方法来增加地基的稳定性。
其次,红粘土地基处理的另一种方法是改进。
通过添加某些化学药剂或改变粘土颗粒表面的性质,改善红粘土地基的工程性能。
例如,可以添加石灰、水泥或其他化学改性剂来提高地基的强度和稳定性。
此外,还可以采用机械改进技术,如混合碾压、振动加固等方法来改良红粘土地基的工程性质。
另外,红粘土地基处理还可以采用排水措施。
由于红粘土地基本身具有较高的含水量,容易引起地基沉降和变形。
因此,通过设置排水系统,将地下水排出,以减小地基的含水量,从而提高地基的稳定性和承载能力。
最后,红粘土地基处理还需要注意合理的施工方法和控制措施。
例如,在地基处理过程中,应严格控制施工湿度和压实度,以确保地基的稳定性和一致性。
此外,还应注意地基处理后的调整和维护,以确保地基的长期稳定性和使用性能。
综上所述,红粘土地基处理方法包括加固、改进、排水和合理的施工控制等措施。
这些方法的选择和应用应根据具体的工程情况和红粘土地基的特性来确定,以确保地基的稳定性和工程性能。
红粘土处置方案
红粘土处置方案背景描述红粘土是指一种红色的粘性土壤,通常由粘土、黏土和氧化铁等成分组成。
由于其坚硬耐磨的特性,红粘土被广泛应用于建筑、工程和道路等方面。
然而,由于其特殊结构和成分,红粘土在处理和处置方面存在一些问题和挑战。
本文将探讨红粘土的处置方案。
红粘土的特性红粘土是一种复杂的土壤类型,其主要特性如下:1.含水量高:红粘土中含有大量的水分,因此表面显得比较湿润。
2.粘性强:由于含有粘土成分,红粘土具有很强的粘性和延展性。
3.细腻性:红粘土颗粒极细,平均直径约为0.0025毫米,超细颗粒的质量也比较轻,不容易被水冲走。
4.酸碱度低:红粘土的PH值通常在7左右,处于中性或略多的碱性。
5.硬度高:红粘土较坚硬,常用于道路和建筑材料。
红粘土的处理方法由于红粘土的特殊性质,处理和处置需要特别的方法和设备。
下面介绍几种常用的红粘土处理方法:湿法处理湿法处理是指将红粘土和一定量的水混合在一起,通过搅拌和分离的方式,去除其中的无用物质,提取有用的成分。
这种方法适用于红粘土中有贵金属或其他重要成分的情况下。
常用于金矿开采等工业生产中。
干法处理干法处理是指在没有水分的情况下对红粘土进行处理。
通过一些特殊的机械装置,对红粘土进行破碎、分离和干燥等处理。
这种方法适用于红粘土的回收利用和处置。
堆肥处理堆肥处理是指将红粘土与其他有机废弃物混合,产生堆肥。
通过农用堆肥的方式,将堆肥施入农田,使农田得到肥力的提高。
这种方法可有效的解决红粘土对固体废弃物的掩埋问题。
结论综合来看,红粘土处理的方法和方式各有优缺点,要根据实际情况进行选择。
在日常生活中,我们应该避免将红粘土等固体废弃物随意丢弃,尽量采取以上介绍的方法进行处理和处置,为环境保护做出贡献。
红黏土路基处理施工方案
红黏土路基处理施工方案一、概述红黏土是一种土质较好但容易湿润和软化的土壤,对道路建设具有一定的影响。
为了保障道路的稳定性和耐久性,需要对红黏土路基进行适当的处理和施工。
本文将介绍一套红黏土路基处理施工方案,以保证道路的质量和可靠性。
二、红黏土特点1.强度较低:红黏土的强度相对较低,容易产生软化和液化现象。
2.吸水性强:红黏土对水分的吸附能力很强,容易受到水分含量的影响。
3.膨胀性大:红黏土的膨胀性较大,受到干湿循环的影响,容易出现体积变形和裂缝。
三、红黏土路基处理施工方案1. 原料准备在进行红黏土路基处理施工之前,需要准备相应的原料和材料,包括:•原始红黏土土壤:根据实际施工需要,选择质量较好、含水率适宜的原始红黏土土壤。
•石料:用于调整红黏土的颗粒级配和增加路基的稳定性。
•水泥:用于加固路基和减少红黏土的吸水性。
2. 原始红黏土处理原始红黏土土壤通常具有较高的含水率和较弱的强度,需要进行相应的处理,以提高其工程性能。
具体处理步骤如下:1.去除表层土壤:将原始红黏土表层的杂质和有机物清除掉,保留较为干燥和纯净的土壤。
2.干燥处理:将原始红黏土土壤进行充分晾晒,以减少土壤含水率,降低黏性和塑性指数。
3.破碎和筛分:通过破碎机和筛分机对红黏土进行破碎和筛分,得到均匀的颗粒分布,并去除较大颗粒。
3. 红黏土路基处理红黏土路基处理的主要目的是提高路基的强度和稳定性,减少红黏土的吸水性和膨胀性。
具体处理方法如下:1.加入石料:在红黏土中适量加入石料,通过改善颗粒级配,增加路基的稳定性和抗压能力。
2.加固剂的使用:在红黏土中加入适量的水泥,通过水泥胶结和硬化,提高路基的强度,减少红黏土的吸水性和膨胀性。
3.排水处理:在红黏土路基中设置合理的排水系统,通过排水管和排水沟排除路基内部的水分,减少红黏土的湿润和软化。
4. 工程验收与监测在红黏土路基处理施工完成后,需要进行工程验收和监测,以确保施工质量和效果。
具体步骤如下:1.路基试验:对处理后的红黏土路基进行野外和室内试验,检测其物理力学性质和工程性能。
高速公路红粘土路基填筑施工技术
高速公路红粘土路基填筑施工技术[摘要]针对红粘土液限高,随含水量的增加压实强度显著降低的特性,严格控制填筑土层厚度、最佳含水量及选择合理碾压机具,优化碾压遍数直接进行路基填筑,能达到路基压实强度的要求; 通过对红粘土掺入合理级配的碎石进行改良施工,抑制红粘土路基遇水变形大、土体强度大幅降低等病害,能保证红粘土路基的填筑质量。
红粘土路基填筑与改良措施可为今后的红粘土路基处治提供借鉴,具有重要的现实意义。
[关键词]路基; 红粘土; 碎石改良; 包边处理前言:湖南某高速公路项目地处湖南省南部,沿线多红粘土,是本项目的一大特色。
红粘土的显著特点就是液限较高,一般都在60%以上,按照路基施工规范的规定,是不适合于做路基填料的。
但由于红粘土数量太大,又因造价原因,不可能全部换填或改良,因此,该项目的红粘土直接填筑及在96区进行部分改良,也就成为了一种必然。
本文就红粘土的特点、红粘土施工及碎石土改良提出个人浅见。
1 红粘土的特点红粘土在物理力学性质指标、矿物成分与工程力学特性等多方面与膨胀土有相似之处,主要是由于第四纪季风环流形成以来,在热带-亚热带高温湿条件下经历了复杂的红土化过程而形成的,具有较高的粘粒含量、天然含水量、孔隙比与液塑限,却具有明显优于膨胀土的力学特性。
红粘土具有2种特殊性质: ①厚度变化很大,而且因为发育较多的网状裂隙,破坏了土体结构的完整性,促使地下水在土层中活动,降低了土体强度,一般愈往深处土体愈益变软,因此红粘土的结构和强度在水平方向和垂直方向都有很大的不均匀性; ②通常它有较强的胀缩性,因此造成不同程度的胀缩灾害。
有的地区红粘土浸水膨胀后的体积比在天然含水量状态下的体积增加15%,膨胀力可达0.18×106Pa。
红粘土表层常含有机质,下部逐渐过渡到基岩,二者接触面常成为软弱结构面; 特别是在地势低洼处常有地下水集聚,使红粘土呈软塑和流塑状态,强度降低,压缩性增大,除了对地基不利外,若处于斜坡L 则常沿接触面发生滑动。
公路施工中的红黏土路基施工技术
公路施工中的红黏土路基施工技术摘要:在公路施工中如遇红黏土路段,需要结合工程要求及地质特点做好就地取材工作,由于红黏土工程特性比较特殊,必须对土质进行测试,满足工程标准后才能作为施工材料加以处理,否则会影响路基施工质量。
文章在分析红黏土特性及技术标准后,针对实际工程进行路基施工技术介绍,以期为后续工程开展提供借鉴参考,降低成本投入。
关键词:公路工程;红黏土;路基施工;工程特性红黏土作为地基材料,可塑性较强、压实度较差,容易在施工过程中出现边坡失稳、地基变形、以及路面开裂的情况,因此做好材料检测工作非常重要,不仅能够提升工程施工效率、降低事故发生率,还能够提升材料利用率,满足节能环保要求。
1. 红粘土的工程特性公路施工中红黏土常作为路基材料,属于典型的特殊土,形成机理是碳酸盐系出露的岩石,经过红土化作用,逐渐形成的高塑性黏土,颜色一般呈棕色或者褐黄色,形成后覆盖在基岩上方。
红黏土最显著的特性是液限大于50%,上硬下软,表面有裂缝,具有明显的收缩性,一般经过冲击或者洪积后能够保留原有特性,当液限在45~50%时,属于次生红黏土。
作为地基材料,红黏土的劣势有:含水量高、可塑性高、孔隙比高、密度低、压实度差;优势为:强度高、压塑性低。
如果选择红黏土作为路基材料,重点要克服胀塑性、裂缝性及土质分布不均等因素。
红黏土的土层厚度能够达到13~17cm,最深处测量可到20cm,文章中进行施工的路段就遇到红黏土地质,对该路段内典型红黏土进行试验分析,得出的主要物理指标见下表1。
表1 红黏土的主要物理指标天然稠度液限/% 塑指 CBR90/% 自由膨胀率/% 压缩要素/MPa-1颗粒组成/%>2mm含量<0.074mm含量0.92~1.13 52.1~60.6 26.0~30.6 1.8~6.9 18.5~34.0 0.07 0.4~31.4 65.6~96.12. 红黏土材料检测选取红黏土需要对材料的各项指标进行检测分析,并确定是否符合填料标准,具体的检测指标包括CBR、抗剪强度指标、缩系数、压实性及粗粒料含量,详见图1。
红粘土地区路基施工工艺
【1】红粘土地区路基施工工艺1、压缩系数大于0.5MPa-1的红粘土不得直接用于填筑路堤。
2、路堤施工前应做好临时排水及防渗设施,截断流向路堤作业区的水源,疏干地表水。
3、路堤填筑应符合下列规定(1)应尽量避免雨季施工。
雨季施工时,应防止松土被雨淋湿。
施工中应保持作业面横坡不小于3%。
雨后作业面,应经晾干且重新压实合格后方可进行下道工序的施工。
(2)填料应随挖随用。
摊铺后必须及时碾压,做到当天摊铺当天完成碾压。
(3)路堤填筑应连续,碾压完成后,应采取措施防止路堤作业面曝晒失水。
4、包边法施工应符合以下规定(1)包边材料应为透水性较小的低液限粘土、石灰土等。
严禁用粉土、砂土等低塑性土包边。
(2)分层填筑时,先摊铺包边土,后摊铺红粘土。
碾压前,应控制两种填料的各自含水量,使两种填料在同一压实工艺下能达到压实标准。
(3)碾压应从两边往中间进行,对不同填料的结合处要增加碾压遍数1~2遍;(4)超高弯道的碾压应自低处向高处进行。
5、路堑边坡应按设计要求及时进行防护和综合排水施工。
6、挖方边坡坡脚应按设计要求及时施工支挡结构物。
【2】黄土地区路基施工1、黄土地区路基施工,应做好施工期排水,将水迅速引离路基。
在填挖交界处引出边沟时,应做好出水口的加固,排水设施接缝处应坚固不渗漏。
2、路基基底处理应符合以下规定(1)若地基为一般湿陷性黄土,应采取措施拦截、排除地表水。
地下排水构造物与地面排水沟渠必须采取防渗措施,路侧严禁积水。
(2)若地基黄土具有强湿陷性或较高的压缩性,应按设计要求进行处理。
3、黄土填筑路堤应符合下列规定(1)路床填料不得使用老黄土。
路堤填料不得含有粒径大于100mm的块料。
(2)在填筑横跨沟堑的路基土方时,应做好纵横向界面的处理。
(3)黄土路堤边坡应拍实,并应及时予以防护,防止路表水冲刷。
(4)浸水路堤不得用黄土填筑。
4、黄土路堑施工应符合以下规定(1)路堑路床土质应符合设计要求,密实度不足时,应采取措施碾压至要求的压实度。
铁路路基工程中红粘土的处治方式分析
表 3 试验 用红粘土物理 、力学性能
小于 3,路堑及零填不宜小于 8。从表 3可知 ,所取 的几种红 粘土
指标 天然 含水 液限 塑限 塑性 最大 干密度 最佳含 CBR 稠度 鼍,% % % 指数 g/cln 水量/% %
关键词 :铁路 ,红粘土 ,力学性 能 ,塑性指数
中图分类号 :U416.1
文献标识码 :A
0 引 言
2 结果 分析
在红层软岩地区的铁路路基建设 中 ,红粘 土作 为一种特 殊的 2.1 矿物 成 分 、化 学成 分分析
土体 往往 会给工程带来很大的 困难 ,影 响铁 路建设 的健 康正 常进
A 5 04 5.49 65.90 l8 43 O O5 0.07 0.O5 B 9.87 9.87 55.8O 22.10 C 7.74 7.74 60.84 19.50 D 7.69 0.80 64.77 17.47 0.15 0 O6 0.07
6.42 4.5l 5.24 6.17
费用 。论文通过结合实 际铁路建设 项 目,对沿线 不同地段 的红粘 SiO2/A120 ,SiO:/Fe2O3含量范 围是使 土体 具有 易饱 水 、高液 限、
土进行取样试验 ,提 出不 同路段 的红粘 土处 治方 案 ,最后从 设计 高塑性指数 的重要原 因 。
到施工对高液 限红 粘土挖方 路堑处治注 意事项进行 了说 明 ,以保 2.2 物理 、力 学性 能分析
5.27 3.28 4 42 4.91
由图 1可知 ,按照 规范要 求 ,能 满足液 限 与塑性 指 数指 标要 求 的红粘 土 中可直 接 作 为路 基 填 料 的 占 30%,需 要 改 良 的 占 53.4% ,而属于不 良土质 的则 占 16.6% 。
浅谈高速公路红黏土及高液限土施工方法
浅谈高速公路红黏土及高液限土施工方法摘要:我国西南区域存在大量红黏土及高液限土区域,其土样检测指标高于《公路路基施工技术规范》(JTG/T3610-2019)中所要求的土方路基填筑检测参数值,若放弃该部分土料的使用,则存在弃土、借调土、土方参数值普遍较高等现象,对工程建设的投资目标、经济指标、环水保工作等构成不利影响,为降低建设成本,达到提质增效的效果,通过改善部分路基填方体结构,优化施工工艺,调整施工项目先后,从而保证公路路基填筑质量。
本文基于高速公路红黏土及高液限土施工方法展开论述。
关键词:红黏土;高液限土;施工方法引言我国西南区域的四川、贵州、云南存在大量的红黏土及高液限土地区,根据挖填平衡原则、合理利用土壤资源并减少水土流失的施工原则,应对该类填料充分利用,但此类路基容易存在弹簧、饱水、沉降量大、不易压实等问题,如何利用此类填料进行路基填筑并保证所填筑的路基质量稳定是一个值得探讨的方向。
1.红黏土及高液限土特点红黏土:碳酸盐类岩石在温湿气候条件下经风化和红土化后形成的褐黄、褐红色坡积、残积粘性土。
沿埋藏深度从上到下含水量增加,土质由硬到软明显变化,在天然情况下,虽然膨胀率甚微,但失水收缩强烈,故表面收缩,裂隙发育。
高液限土:液限(100 g 锥试验)超过 50%的细粒土。
由于高液限土颗粒粒径较小,因此毛细水上升高度较大,但速度较慢,又由于其中含有的矿物成分带有较多的负电荷,亲水性强,造成土粒结合水膜厚度较大,而渗透系数较低。
这些表明高液限土中的水分在正常情况下不容易逸出。
并且土不容易压实,其物理特性决定高液限土是一种路基填土的不良材料。
红黏土及高液限土主要检测特征表现为:塑限>50%,天然含水率远大于最佳含水率,塑性指数≤26,CBR≥3%。
2.使用部位对此类填料进行利用宜用于高速公路下路堤填筑,考虑其含水量大,保水性高,塑限高等特点,应在路堤施工过程中优先施工,以保证其含水充分排除并整体板结,同时,预留充足沉降期(大于6个月或一个雨季),进而保证路基整体稳定,质量受控。
试验段红粘土填筑工艺
试验段红粘土填筑工艺我施工段范围内存在大量的红粘土,为了保护环境,降低成本,充分力用其作为路基填筑材料就显得意义重大。
为此,我试验段路基填筑方案中将采用大量高液限大的红粘土作为路基填筑材料,进行必要的试验和探索,也为指导下一步路基施工做好准备。
路基规范中对高液限大的红粘土施工有严格的要求,如果采用普通施工工艺直接填筑根本不能达到标准要求,也必将造成大面积的返工处理现象。
因此,我施工段在进行红粘土试验前参考了大量的资料和以往成功经验,并结合实际情况编制《试验段红粘土填筑工艺》如下:一:红粘土的特性:土工试验指标:塑性指数I P=30~50,液限ωL>50%,e=1.1~1.7,饱和度S r>0.85。
单个土体含水量较大,天然状态下粘性高、透水性差、不易干燥,但干燥后又比较硬,过干时易成块状,浸水后强度急剧下降。
施工过程中,过干不易压实,过湿易压成弹簧土。
可塑性、粘结性、膨胀性和毛细现象都很显著。
二:红粘土的压实原理:土壤的压实空间一般体现在排除单个土体间的空气空隙和天然水份两方面。
此类红粘土在单个土体间的空气空隙不大,所以其可以压实排除的主要是土体间的天然水份。
控制含水量,在最佳含水量区段进行碾压施工是整个压实工作的关键。
三:红粘土路基填筑施工工艺:根据以往对红粘土施工工艺的成功经验和资料〔广东省乳源县323国道改建采用土石混填改良工艺,广西南宁至白色高速公路采用晾晒工艺,粤赣高速广东省河源和平段11、12标采用掺砾石料混填改良工艺,衡昆高速湖南省永州芝山段采用晾晒结合冲压工艺〕结合我段实际情况,我们认为拟选择采用直接晾晒和土石混填两种工艺来分别对红粘土路基填筑施工进行必要的试验探索总结,以期指导下一阶段的施工。
㈠:直接晾晒施工工艺直接晾晒的关键在于控制天然含水量。
“薄摊勤翻”是减低天然含水量的基本方法,㈡:土石混填施工工艺土石混填的关键是在适宜的含水量下进行合理的比例混合填料。
施工含水量可以参考直接晾晒工艺中所得到的含水量控制数据。
红粘土(PPT)分解
陈磊
红粘土主要内容
一、红粘土的分布和组成 二、红粘土的工程特性 三、红粘土的工程地质勘探要点 四、红粘土地基评价 五、红粘土地基处理
1 红粘土的分布和组 成
1.1定义、成因及分布
(1)定义
红粘土是出露在地表的碳酸盐岩在更新世纪以来的湿热环
境中,经过一系列复杂的物理和化学风化,特别是红土化作 用,形成并覆盖在基岩上,呈棕红或黄褐色的高塑性粘土。 形成的红粘土经后期水流冲蚀搬运至低洼处堆积形成新的 土层,其颜色虽较原生红粘土浅,但仍保持基本特性,液限 大于45%的称次生红粘土。
其分布主要集中在我国长江以南,它西起云贵高原,经四川盆地南缘、
鄂西、广东向东延伸至粤北、浙南、皖南、浙西,总面积大约100万Km2 。在云贵高原上,红粘土主要分布在较低的溶蚀夷平面及岩溶洼地、岩 溶谷地;在中部主要分布在峰林谷地、孤峰准平原及丘陵洼地等地貌单 元;在东部主要分布在高阶地以上的丘陵区。经搬运再沉积形成的次生 红粘土则主要分布在溶洞、沟谷和河谷低级阶地,覆盖于基岩或其他沉 积物之上,其分布约占总量的10% ~40%,自西向东逐渐增多。
为路基填料,翻晒后虽然含水量降低了,但是并不能改变其
塑性的大小。此外,作为路基填料,红粘土在达到压实度时 的最佳含水量也远远高于一般粘性土。
大浏高速
大浏高速
2)物性指标变化幅度大。如ω、ωp、ωL、 e等及其对应的 力学指标变化均较大。
3)天然红粘土的饱和度Sr多在90%以上,使红粘土成为两
相分散系,含水量和孔隙比呈现出良好的线性关系。红粘土 的含水量较高、饱和度大显然与其较强的滞水性有关,由于 其粘粒含量高、孔隙比较高、孔隙多而小,因而粘粒表面形 成了较多的吸附水。
昆明老320国道升级改造工程红粘土工程特性及其处理对策
1 概况昆明老320国道位于昆明市东北方向,起点位于小石坝立交互通匝道口附近,终点位于规划东南绕城高速公路相交处,全长约28km,线路从昆明新国际机场附近通过。
场地基岩之上广泛分布有红粘土;场地地面起伏大,最大高差约210m。
根据地质勘察资料,结合场地工程地质条件综合分析,本工程建设过程中需要解决的主要岩土工程问题有:红粘土地基处理、土岩组合不均匀地基的处理、红粘土路基填料改良处治等。
2 红粘土物理力学性质及压实特性2.1 物理力学性质全线范围内红粘土属上更新统残坡积物,岩性为高液限粘土,红褐色为主,硬塑~可塑状,红粘土土中粘粒成份含有由亲水性矿物组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩可逆变形特征的粘性土⑴。
其主要物理力学指标如下:昆明老320国道升级改造工程红粘土工程特性及处理对策陆冠钊,李艳鑫,陈相林(江苏省交通规划设计院 210005)摘 要:红粘土是一种特殊土,是碳酸盐类岩石经风化后残积、坡积形成的褐红色粘土[2]。
与一般粘土比较,昆明老320国道全线范围内内分布的红粘土、次生红粘土具有大孔隙比、高含水量的特征,易失水干裂,受水强度急剧降低,施工时不易压实和控制含水量。
针对昆明老320国道升级改造工程全线红粘土进行了物理、力学及胀缩特性试验,重点研究其的工程特性,并提出合理的处理对策。
关键词:红粘土 物理性质 力学性质 胀缩特性作者简介:陆冠钊,男,助理工程师,主要从事岩土工程的勘察设计工作。
指标 项目天然含水量ω(%)天然重度ρ(g/cm 3)孔隙比e 液限ωL(%)塑限ωp(%)塑性指数IP >2mm 含量(%)<0.075mm 含量(%)最大值57.7 1.98 1.76858.541.423.716.043.3最小值32.0 1.560.83642.227.420.83.616.0平均值42.01.781.26150.932.722.29.327.3表1 场区红粘土物理力学性质红粘土在天然不失水状态下,由于其含水率高,孔隙比大,因此表现的膨胀特性很弱或不明显,然而其失水收缩变形表现很明显,受大气影响失水后土体易收缩,土体中出现裂隙,由于裂隙的存在,土体整体性遭受破坏,总体强度会受到削弱,因此红粘土的收缩特性是一个很重大的工程问题。
红黏土改良施工工法
红黏土改良施工工法红黏土改良施工工法一、前言红黏土是一种在土木工程中常见的土壤类型,其特点是含水量高、塑性较强、强度较低等。
为了解决红黏土地区土壤的工程问题,红黏土改良施工工法应运而生。
本文将介绍红黏土改良施工工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析以及工程实例。
二、工法特点红黏土改良施工工法具有以下几个特点:1. 适应性强:红黏土改良施工工法适用于红黏土地区的各类工程,包括基础工程、道路工程、土方开挖等。
2. 环保节能:采用红黏土改良施工工法可以减少对原有土壤的破坏和开挖量,实现资源的节约和环境的保护。
3. 提高土壤强度:通过红黏土改良施工工法,可以改变红黏土土壤的物理和力学性质,提高土壤的强度和稳定性。
4. 提高土壤排水性:红黏土改良施工工法可以改善红黏土的排水性能,降低地下水位,减少地表积水。
5. 施工周期短:红黏土改良施工工法具有施工周期短、快速施工的特点,可以大大缩短工程的建设周期。
三、适应范围红黏土改良施工工法适用于下列工程类型:1. 基础工程:包括房屋、大型工业厂房、桥梁等的基础处理。
2. 道路工程:包括高速公路、城市道路等的路基处理。
3. 海岸工程:包括河道、港口、海堤等工程的填筑处理。
4. 土方开挖:包括土方开挖、挖坑支护等工程中的红黏土处理。
四、工艺原理红黏土改良施工工法的原理是通过改变红黏土的物理和化学性质,提高土壤的强度和稳定性。
具体的工艺原理包括以下几个方面:1. 物理改良:采用物理方法,如混合、压实等,改变红黏土的颗粒结构,增加土壤的密实度。
2. 化学改良:通过添加化学药剂,如石灰、水泥等,改变红黏土的化学成分,提高土壤的强度和稳定性。
3. 生物改良:通过添加生物草皮、植被等,增加土壤的有机物含量,提高土壤的稳定性和抗冲刷能力。
4. 综合改良:通过综合运用物理、化学、生物等方法,综合改良红黏土,提高土壤的工程性能。
地基基础处理技术第二章6红粘土
第六节红粘土一、红粘土的形成和分布(一)红粘土的定义与形成条件1.红粘土的定义:碳酸盐岩系出露区的岩石,经红土化作用形成的棕红或褐黄等色的高塑性粘土称为原生红粘土。
其液限一般大于或等于50%,上硬下软,具明显的收缩性,裂隙发育。
经再搬运、沉积后仍保留红粘土基本特征,液限大于45%的粘土称为次生红粘土。
2.红粘土的形成,一般应具备气候和岩性两个条件。
(1)气候条件:气候变化大,年降水量大于蒸发量,因而气候潮湿,有利于岩石的机械风化和化学风化,风化的结果便形成红粘土。
(2)岩性条件:主要为碳酸盐类岩石。
当岩层褶皱发育,岩石破碎,易于风化时,更易形成红粘土。
(二)红粘土的分布规律红粘土主要为残积、坡积类型,因而其分布多在山区或丘陵地带。
这种受形成条件所控制的土,为一种区域性的特殊性土。
在我国以贵州、云南、广西省(区)分布最为广泛和典型,其次在安徽、川东、粤北、鄂西和湘西也有分布。
一般分布在山坡、山麓、盆地或洼地中。
其厚度的变化与原始地形和下伏基岩面的起伏变化密切相关,分布在盆地或洼地时,其厚度变化大体是边缘较薄,向中间逐渐增厚;分布在基岩面或风化面上时,则取决于基岩起伏和风化层深度。
当下伏基岩的溶沟、溶槽、石芽等较发育时,上覆红粘土的厚度变化极大,常有咫尺之隔,竟相差10rn之多;就地区论,贵州的红粘土厚度约3~6m,超过l0m者较少,云南地区一般为7~8m,个别地段可达10~20m;湘西、鄂西、广西等地一般在10m 左右。
二、红粘土的工程地质特征(一)红粘土的物理力学性质1.红粘土物理力学指标的经验值红粘土的物理力学指标的经验值见表2-6-1。
红粘土物理力学性质的经验值表2-6-12.红粘土物理力学性质的基本特点从表2-6-1可看出红粘土具有两大特点。
一是土的天然含水量、孔隙比、饱和度以及塑性界限(液限、塑限)很高,但却具有较高的力学强度和较低的压缩性;二是各种指标的变化幅度很大。
红粘土中小于0.005mm的粘粒含量为60~80%,其中小于0.002mm的胶粒占40~70%,使红粘土具有高分散性。
简述红粘土地基处理方法
简述红粘土地基处理方法
红粘土地基处理方法是指对于红粘土地基进行改良和加固,以提高地基的承载能力、减小地基沉降和变形的一系列工程措施。
红粘土地基处理方法主要包括以下几个方面:
1. 土壤改良:通过物理或化学方法改变红粘土土壤的结构和性质,提高其工程性能。
常用的土壤改良方法包括加入适量的石灰、水泥等物质,改变土壤的粘性和塑性特性。
2. 排水处理:红粘土具有较高的水分含量和较差的排水性能,容易引起地基沉降和变形。
因此,通过进行排水处理,如铺设排水管道、挖掘排水沟等,改善土壤排水性能,减少地基沉降的风险。
3. 地基加固:采用加固措施对红粘土地基进行加固,提高其承载能力和稳定性。
常用的地基加固方法包括挖土加填、灌浆加固、钢筋混凝土桩基加固等。
4. 隔离层处理:在红粘土地基上设置隔离层,以防止地基水分渗透和污染对地基的不利影响。
常用的隔离层材料包括塑料膜、沥青防水层等。
5. 控制荷载:对于红粘土地基,应根据其承载能力和稳定性的限制,合理控制荷载。
通过控制建筑物的重量和荷载的分布,减小地基的压力,降低地基沉降和变形的风险。
需要根据实际情况选择合适的方法对红粘土地基进行处理,以确保地基的安全稳定和工程质量。
利用强夯法处理红粘土的质量控制
利用强夯法处理红粘土的质量控制摘要:我国贵州地区的红粘土分布广泛,且具有较大波动。
此种黏土具有颗粒吸附能力强的生物属性,并且由于游离氧化铁的作用,它表现出强烈的聚集状态。
当其结构遭到破坏时,红粘土的强度迅会减弱,并且水稳定性变差。
强夯法可以运用较大的冲击力度来处理土壤,达到压实土壤,提高其强度的目的。
将强夯法应用于处理红粘土作业中施工效果较为良好。
本文简要介绍了红粘土的特性及其危害,重点探讨了强夯法技术要点及施工质量控制措施。
关键词:强夯法;红粘土;质量控制引言:红粘土由于自身的生物属性很容易受到外界的影响,这种特殊的性质,令其很容易对基础造成更大的破坏。
对红粘土实施强夯处理一方面可以节省资金投入,与此同时还能展现良好的施工效果。
因此,在施工处理中,作业人员要充分了解施工现场红粘土特性,寻找科学的处理办法,掌握强夯法施工工艺,并严格执行施工管理的制度,处理好红粘土,提高工程项目地基基础的稳定性,减少红粘土对地基方面的影响。
一、红粘土特性1、破不碎高液限的特征为过湿,而高塑指的特征为过干,虽然二者性质相反,但是均具有难破碎、入水、压实等特性。
当土壤的含水量超标时,土层表面的裂缝等便都被水分填满,而使得其内部的水分更难蒸发,当挖开土壤的表层时,即使外部已经干燥,内部的湿润程度仍然很高,而当施工用的旋耕机将内部的土壤进行翻晒时,表层的高塑指土壤与之共同进行二次翻晒,其含水量便小于施工要求中的含水量标准,因而强度高,很难破碎。
2、易干缩当将红粘土的含水量控制在合理的范围之内继而压制成型之后,其土壤内部的含水量仍会发生变化,伴随着水分的降低,土壤便会发生干缩并产生裂纹。
3、裂隙性当红粘土的土层内部处于较为坚硬的状态时,会因自身易膨胀的物理属性而形成大量裂纹,通常状态下,裂纹的深度在4米左右,裂纹的表面一般较为光滑,但是蔓延的速度较快。
当天气较为干旱时,新挖就的坡面中的水分会大量流失,从而收缩开裂,与此同时外界水分会由此进入,使得土壤的抗剪强度大大减弱。
路基工程中红粘土的处理方法
路基工程中红粘土的处理方法第24期总第226期2010年12月内蒙古科技与经济InnerMongoliaScienceTechnology&EconomyNo.24,the226thissueDec.2010路基工程中红粘土的处理方法麻军(包头市公路规划勘测设计院,内蒙古包头014040)摘要:针对公路工程中常遇到的强度较高,压缩性较小的红粘土路基,根据不同情况提出几种处理方法,以保证该不良地基情况下公路路基的强度和稳定性.关键词:红粘土;强度;压缩性;路基_v-St;处理方法中图分类号:TU446文献标识码:A文章编号:1007--6921(201O)24一OO94一O2 在公路工程勘测和施工中,不论是高原和山区,还是平原和丘陵地区,常常会遇到分布不均,厚度不等的红粘土土层.红粘土虽然强度较高,压缩性较小,但因与岩溶伴生,且含水量,液限均较一般粘土高,具有涨缩性等,因此常被称为"有问题的土"或特殊土,红粘土路基也被称之为特殊土路基.当其含水量高于塑限时,无论是作为路堤填料,还是作为路堑段地基都需要进行必要的处理,其处理方法主要有垫层置换法和土性改良法.1垫层置换法路堑地段的红粘土路基,一般位于红粘土土坡,丘的下部,含水量往往超过了最佳含水量,因此很难达到95%的压实度当施工期间的气候条件不利时, 可采用垫层换填处理,即将路基基底超挖不小于30cm的厚度,改用其他好粘土,砂土,灰土,粉煤灰等材料铺填碾压密实后形成置换垫层,并做好防水处理,然后再在其上进行路面工程施工.这样不仅解决了压实度的问题,进一步提高了路基强度,而且可以消除红粘土的膨胀性对路面的影响.我国公路工程曾采用石灰和粉煤灰按2:8重量比配制,经搅拌碾压形成二灰垫层,作为红粘土路基,其效果甚佳. 2土性改良法2.1石灰改良法对不适宜作路堤填料的红粘土可通过掺加3~5石灰进行土性的改良.对路堑地段的路基,也可将基底翻松,然后洒石灰水或消石灰,并随即压实来消除红粘土的膨胀性.当石灰掺入到红粘土中后, 石灰就会在水中溶解为Ca和oH一,增大了土中的pH值.由于Ca交换能力较强,可将高岭石,伊利石等粘土矿物吸附的Mg,K,Na交换出来,从而减少了土的塑限,使双电层即结合水膜厚度变薄,土的含水量降低,胶体老化,塑性减小.例如,高岭土吸附二价钙离-3:比吸附一价的钠离子,液限降低15%,塑性指数从21减少到11,减幅达5O%,缩限也从26.8 减少到24.5.随着土塑性幅度降低,红粘土的胀缩性收稿日期:2O1O—O9—1O94也随之消除.同时,粘粒结合水的减少,使得粒间孔隙内产生负孔隙水压力,土粒向内收缩,粘土粒间的结合力增强.当这种收缩力超过粒间斥力时,土微粒发生凝聚,土颗粒靠得更紧,出现团粒化现象,土中小于2m的粘粒减少,从而减少了粘土的分散性. 阳离子交换后,随着龄期的增长,石灰与土中胶质SiO和胶质A10.发生反应,形成复杂的化合物, 如硅酸钙水合物等.有的硬化后,形成晶体穿插在粘粒之间,与粘粒粘结形成网状结构,这种固结反应使粘粒联系更加紧密,进一步改善了土的物理力学性能,使得改良后的红粘土的强度增大并长期保持稳定.除石灰外,还可采用水泥,NCS固化剂等降低土体含水量,改善过湿红粘土的压实性能.2.2砂石,粉煤灰等瘦化剂改良法实验表明,在红粘土中加粗砂,碎石,石屑,粉煤灰,矿渣等瘦化剂也可大大降低红粘土的液限,减少其塑性,达到土性改良的目的.由于这些瘦化剂材料与红粘土的均匀拌和不易实现,耗费工时,因此在实践中可采用分层摊铺,即每30cm~40cm厚的红粘土,上铺8cm左右的瘦化剂,而后碾压密实,使每30em~40cm厚的粘土层顶部都形成10era左右厚的"土结石"层,构成"三明治"式的路堤.3降低压实度标准填筑于下路床及上,下路堤的红粘土填料,当进行处理或采用重型压实标准有困难时,可采用轻型压实标准.对高速公路和一级公路,采用轻型压实标准的下路床,上,下路堤的压实度分别不小于98, 95%,9O%,其他等级道路要求下路床应不小于95%,上,下路堤均要求不小于9O,零填及路堑路床则要求不小于95.研究表明,红粘土的结构强度较大,对于稠度大于1.0的红粘土,特别是具有胀缩性的红粘土结构强度与膨胀能力具有反相关关系,原有的结构连接被破坏后的扰动土,较原状土具有更大的膨胀和胀缩变形.密实度越高,其膨胀量和膨麻军?路基工程中红粘土的处理方法2010年第24期胀力越大;在同一密度条件下,初始含水量越低,其膨胀量和膨胀力越大.红粘土的天然含水量较高,又分布在多雨的湿润气候区,要将土的含水量降到重型击实标准的最佳含水量十分困难.土质改性,翻晒等,增大了工程成本,工作量大,费时颇多,影响施工进度.即使花了很大代价,在施工期间和竣工后,压实的红粘土也可因吸水膨胀而降低密实度,且压实度越高,吸水后膨胀变形越大.现有的研究还认为,路基建成后,不管初始含水量如何,在当地自然条件和道路系统影响下,经过自然平衡,其含水量将逐渐稳定在某一平衡范围,如外界条件不改变,将不再有较大波动.我国现有《公路路基设计规范》和《公路路基施工技术规范》都规定,对天然稠度小于1.1,液限大于40,塑限指数大于18的红粘土,用作高速公路,一二级公路的下路床及上,下路堤的填料时,当进行处治或采用重型压实度标准确实有困难时,可采用轻型击实标准.经翻晒拌和压实后,对压实含水量,一些公路部门认为应以平衡含水量为基础进行控制,建议取轻型压实标准时最佳含水量为(O.8~0.9)cop或稠度为1.1~1.3时的含水量,下路床和路基的压实度分别为95和9O%,亦即要求压实后的干密度达到轻型击实标准最大干密度的95%~90%,稠度为1.1时的含水量恰好相当于采用重型击实标准,击实度为90时的最佳含水量.uc一0.9~1.0则属于可压实的湿粘土,通过摊铺,翻晒,打碎后,其平均含水量接近于∽一1.10时的含水量,可碾压密实;而∽一0.5~0.9时则为软塑状态的过湿粘土,必须经特别的减水和改性处理,否则不可作为填料.4路基开裂及其控制措施具有胀缩性的红粘土填筑路堤最显着的病害之一,是形成于路基表面和边坡坡面的收缩裂缝.收缩裂缝的发育程度与土性,填料的含水量,含水量的均匀性,气候条件以及胀缩循环的次数关系密切.土的膨胀性越强,失水后的收缩性也越强,即裂缝越发育;气候越干燥,填料的含量越高,水分在土中分布越不均匀,其裂隙也越发育;红粘土经历的胀缩循环次数越多,土的结构强度就越低,其收缩裂隙越发育.为了观测压实试块的收缩变形,裂隙大小与含水量变化及与试块湿度差异之间的关系,进行了室内模拟试验.将取自现场的红粘土按天然含水量(3o%)制成碾压试料,风干至最佳含水量22.5,按90%的压实度,即压实土满足7d—rdmax×0.9—15.1×0.9—13.6kN/m.的要求,用12t的压路机将摊铺的试料碾压成长×宽×高一45cm×30era×10cm的压实土试块.在试块表面长(x),宽(y),高(z)的方向各钉人2个2cm长的无头小圆钉,圆钉1/2长留在土外,采用游标卡尺分别量测3个方向的两圆钉问的距离,即收缩变形量,用读数显微镜观测裂隙的变化.试块底部为湿砂保湿,上部用辐射加热,保持30C~40C的高温,以模拟现场环境条件, 形成试块上下部含水量的较大差异.当上,下部均达到缩限,湿度差异为零时,对试块喷水,模拟复浸水条件然后再次干缩,直到上,下土体达到缩限为止整个实验过程进行了两次干湿循环.试验结果显示: ①试块胀缩裂隙的最大宽度x,Y,z方向分别为1.00 mm,1.303ram和1.545mm.②第1,Ⅱ两个干湿循环中,试块底部含水量的变化分别为18.6%~32.8%和12.3~24.9,但两干湿循环试块上,下部的湿度差最大值均为8%左右,且收缩产生的裂隙宽度相近.两干湿循环中收缩开裂宽度的增量均在0.25mm~0.45ram之间变化,说明红粘土的收缩变形量是由土体湿度差异大小控制的.上,下部含水量差异越大,其裂隙数量和宽度也越显着,复浸水后土体在干湿循环中产生的裂隙宽度与初始循环中产生的收缩裂隙宽度大致相等.③第1循环试块线收缩率仅为0.48%~0.88%,但第Ⅱ循环则为3.70~5.29%,说明复浸水后土体的收缩率远大于初始干湿循环中的线收缩率.为控制红粘土路基的开裂,可采取如下简单而又经济的工程措施:①连续施工,避免已压实路基表面因暴露时间较长,风干失水出现龟裂.②对已开裂的填筑层,翻松,洒水,重新压实,然后及时覆盖.③对已压实的红粘土路基,如因故不能及时进行上路床,路面等上部结构层施工时,可在压实路基顶面采取封层覆盖处理,如在路面下用两布一膜复合土工布覆盖,而后在其上及时铺设一层10cm厚的中细砂保护层,平整碾压,并形成4的排水横坡再填筑上部基床材料,达到保温隔离和防止表面开裂的目的.④在红粘土路基顶层采用胀缩性很小的粘土或碎石,砂砾及粉煤灰等无机颗粒材料填筑.⑤对红粘土路堤边坡,采用非胀缩性的粘土作为包边土,包边土厚1.5m左右,夯实后防止坡面开裂及地表水的渗入.对于高路堤也可采用土工格栅加固边坡,约束红粘土的侧向膨胀.将土工格栅分层摊铺,与过湿的红粘土层一道填筑压实.土工格栅沿横断面的铺设宽度应不小于2m,铺网垂直间距为两层填土填筑压实厚度,土工格栅应反包坡面,用U形钉固定,并种植草皮.良好的草皮覆盖,能有效地抑制坡面开裂. [参考文献][1]JTGc1O—zbo7.公路勘测规范[s].[2]JTGE4O一2007.公路土工试验规范Es3.[3]JTGF10—2006.公路路基施工技术规范Es3.[4]JTGD3o一2004.公路路基设计规范[s].95。
湖南省红粘土工程特性及红粘土路基施工
2 高液限红粘土路基填筑分类表
2.6 压实功与碾压遍数
高液限土并不像一般 土质那样压实功越大 越好,而是对于某个 稠度状态存在一个合 理的压实功使其达到 强度较大、水稳性较 好。
大浏高速
3 红粘土路基填筑
施施施施 施施施施施施施施施施施施
红粘土试验内容
序号
试验内容 序号
试验内容
序号
试验内容
(3)红粘土的天然稠度多在0.9~1.3之间,经过翻拌晾晒,
稠度能够降至1.0以上,大部分红粘土可以利用,在施工上具有
可操作性。
大浏高速
2 高液限红粘土路基填筑分类表
2.4 粗颗粒含量
粗颗粒含量对强度CBR值也有较大的影响,但含 量少于30%时效果不明显,故以此为界划分。
大浏高速
2 高液限红粘土路基填筑分类表
最大干密度
20 液限(%)
18
10
1
1.8 20 24 28 32 36 40 44 48 52
干密度
1.6
最佳含水量
塑性指数
最大干密度
大浏高速
最大干密度
最佳含水量
最大干密度
2 高液限红粘土路基填筑分类表
2.3 稠度指标划分界限
稠度=(WL-W)/IP。 含水率对于高液限土的路用性能有着巨大的影响,由于 红粘土的液限差别较大,从50至90间均有分布(甚至有超过 100的),因此在相同的含水率时,不同红粘土的物理力学特 性差距很大。而处于相同稠度的不同红粘土,其所处的湿度 状态基本相同,表现出的物理性质基本类似,因此可以准确 反映高液限土的湿度状态。
大浏高速
1 红粘土工程特性
1.2 物质组成及结构特征
湖南红粘土裂隙属于不发育或者不太发育状况,按照《公 路路基设计规范》划分,其土体结构绝大部分应归属于致密块 状,少数为巨块状。
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路基工程中红粘土的处理方法第24期总第226期2010年12月内蒙古科技与经济InnerMongoliaScienceTechnology&EconomyNo.24,the226thissueDec.2010路基工程中红粘土的处理方法麻军(包头市公路规划勘测设计院,内蒙古包头014040)摘要:针对公路工程中常遇到的强度较高,压缩性较小的红粘土路基,根据不同情况提出几种处理方法,以保证该不良地基情况下公路路基的强度和稳定性.关键词:红粘土;强度;压缩性;路基_v-St;处理方法中图分类号:TU446文献标识码:A文章编号:1007--6921(201O)24一OO94一O2 在公路工程勘测和施工中,不论是高原和山区,还是平原和丘陵地区,常常会遇到分布不均,厚度不等的红粘土土层.红粘土虽然强度较高,压缩性较小,但因与岩溶伴生,且含水量,液限均较一般粘土高,具有涨缩性等,因此常被称为"有问题的土"或特殊土,红粘土路基也被称之为特殊土路基.当其含水量高于塑限时,无论是作为路堤填料,还是作为路堑段地基都需要进行必要的处理,其处理方法主要有垫层置换法和土性改良法.1垫层置换法路堑地段的红粘土路基,一般位于红粘土土坡,丘的下部,含水量往往超过了最佳含水量,因此很难达到95%的压实度当施工期间的气候条件不利时, 可采用垫层换填处理,即将路基基底超挖不小于30cm的厚度,改用其他好粘土,砂土,灰土,粉煤灰等材料铺填碾压密实后形成置换垫层,并做好防水处理,然后再在其上进行路面工程施工.这样不仅解决了压实度的问题,进一步提高了路基强度,而且可以消除红粘土的膨胀性对路面的影响.我国公路工程曾采用石灰和粉煤灰按2:8重量比配制,经搅拌碾压形成二灰垫层,作为红粘土路基,其效果甚佳. 2土性改良法2.1石灰改良法对不适宜作路堤填料的红粘土可通过掺加3~5石灰进行土性的改良.对路堑地段的路基,也可将基底翻松,然后洒石灰水或消石灰,并随即压实来消除红粘土的膨胀性.当石灰掺入到红粘土中后, 石灰就会在水中溶解为Ca和oH一,增大了土中的pH值.由于Ca交换能力较强,可将高岭石,伊利石等粘土矿物吸附的Mg,K,Na交换出来,从而减少了土的塑限,使双电层即结合水膜厚度变薄,土的含水量降低,胶体老化,塑性减小.例如,高岭土吸附二价钙离-3:比吸附一价的钠离子,液限降低15%,塑性指数从21减少到11,减幅达5O%,缩限也从26.8 减少到24.5.随着土塑性幅度降低,红粘土的胀缩性收稿日期:2O1O—O9—1O94也随之消除.同时,粘粒结合水的减少,使得粒间孔隙内产生负孔隙水压力,土粒向内收缩,粘土粒间的结合力增强.当这种收缩力超过粒间斥力时,土微粒发生凝聚,土颗粒靠得更紧,出现团粒化现象,土中小于2m的粘粒减少,从而减少了粘土的分散性. 阳离子交换后,随着龄期的增长,石灰与土中胶质SiO和胶质A10.发生反应,形成复杂的化合物, 如硅酸钙水合物等.有的硬化后,形成晶体穿插在粘粒之间,与粘粒粘结形成网状结构,这种固结反应使粘粒联系更加紧密,进一步改善了土的物理力学性能,使得改良后的红粘土的强度增大并长期保持稳定.除石灰外,还可采用水泥,NCS固化剂等降低土体含水量,改善过湿红粘土的压实性能.2.2砂石,粉煤灰等瘦化剂改良法实验表明,在红粘土中加粗砂,碎石,石屑,粉煤灰,矿渣等瘦化剂也可大大降低红粘土的液限,减少其塑性,达到土性改良的目的.由于这些瘦化剂材料与红粘土的均匀拌和不易实现,耗费工时,因此在实践中可采用分层摊铺,即每30cm~40cm厚的红粘土,上铺8cm左右的瘦化剂,而后碾压密实,使每30em~40cm厚的粘土层顶部都形成10era左右厚的"土结石"层,构成"三明治"式的路堤.3降低压实度标准填筑于下路床及上,下路堤的红粘土填料,当进行处理或采用重型压实标准有困难时,可采用轻型压实标准.对高速公路和一级公路,采用轻型压实标准的下路床,上,下路堤的压实度分别不小于98, 95%,9O%,其他等级道路要求下路床应不小于95%,上,下路堤均要求不小于9O,零填及路堑路床则要求不小于95.研究表明,红粘土的结构强度较大,对于稠度大于1.0的红粘土,特别是具有胀缩性的红粘土结构强度与膨胀能力具有反相关关系,原有的结构连接被破坏后的扰动土,较原状土具有更大的膨胀和胀缩变形.密实度越高,其膨胀量和膨麻军?路基工程中红粘土的处理方法2010年第24期胀力越大;在同一密度条件下,初始含水量越低,其膨胀量和膨胀力越大.红粘土的天然含水量较高,又分布在多雨的湿润气候区,要将土的含水量降到重型击实标准的最佳含水量十分困难.土质改性,翻晒等,增大了工程成本,工作量大,费时颇多,影响施工进度.即使花了很大代价,在施工期间和竣工后,压实的红粘土也可因吸水膨胀而降低密实度,且压实度越高,吸水后膨胀变形越大.现有的研究还认为,路基建成后,不管初始含水量如何,在当地自然条件和道路系统影响下,经过自然平衡,其含水量将逐渐稳定在某一平衡范围,如外界条件不改变,将不再有较大波动.我国现有《公路路基设计规范》和《公路路基施工技术规范》都规定,对天然稠度小于1.1,液限大于40,塑限指数大于18的红粘土,用作高速公路,一二级公路的下路床及上,下路堤的填料时,当进行处治或采用重型压实度标准确实有困难时,可采用轻型击实标准.经翻晒拌和压实后,对压实含水量,一些公路部门认为应以平衡含水量为基础进行控制,建议取轻型压实标准时最佳含水量为(O.8~0.9)cop或稠度为1.1~1.3时的含水量,下路床和路基的压实度分别为95和9O%,亦即要求压实后的干密度达到轻型击实标准最大干密度的95%~90%,稠度为1.1时的含水量恰好相当于采用重型击实标准,击实度为90时的最佳含水量.uc一0.9~1.0则属于可压实的湿粘土,通过摊铺,翻晒,打碎后,其平均含水量接近于∽一1.10时的含水量,可碾压密实;而∽一0.5~0.9时则为软塑状态的过湿粘土,必须经特别的减水和改性处理,否则不可作为填料.4路基开裂及其控制措施具有胀缩性的红粘土填筑路堤最显着的病害之一,是形成于路基表面和边坡坡面的收缩裂缝.收缩裂缝的发育程度与土性,填料的含水量,含水量的均匀性,气候条件以及胀缩循环的次数关系密切.土的膨胀性越强,失水后的收缩性也越强,即裂缝越发育;气候越干燥,填料的含量越高,水分在土中分布越不均匀,其裂隙也越发育;红粘土经历的胀缩循环次数越多,土的结构强度就越低,其收缩裂隙越发育.为了观测压实试块的收缩变形,裂隙大小与含水量变化及与试块湿度差异之间的关系,进行了室内模拟试验.将取自现场的红粘土按天然含水量(3o%)制成碾压试料,风干至最佳含水量22.5,按90%的压实度,即压实土满足7d—rdmax×0.9—15.1×0.9—13.6kN/m.的要求,用12t的压路机将摊铺的试料碾压成长×宽×高一45cm×30era×10cm的压实土试块.在试块表面长(x),宽(y),高(z)的方向各钉人2个2cm长的无头小圆钉,圆钉1/2长留在土外,采用游标卡尺分别量测3个方向的两圆钉问的距离,即收缩变形量,用读数显微镜观测裂隙的变化.试块底部为湿砂保湿,上部用辐射加热,保持30C~40C的高温,以模拟现场环境条件, 形成试块上下部含水量的较大差异.当上,下部均达到缩限,湿度差异为零时,对试块喷水,模拟复浸水条件然后再次干缩,直到上,下土体达到缩限为止整个实验过程进行了两次干湿循环.试验结果显示: ①试块胀缩裂隙的最大宽度x,Y,z方向分别为1.00 mm,1.303ram和1.545mm.②第1,Ⅱ两个干湿循环中,试块底部含水量的变化分别为18.6%~32.8%和12.3~24.9,但两干湿循环试块上,下部的湿度差最大值均为8%左右,且收缩产生的裂隙宽度相近.两干湿循环中收缩开裂宽度的增量均在0.25mm~0.45ram之间变化,说明红粘土的收缩变形量是由土体湿度差异大小控制的.上,下部含水量差异越大,其裂隙数量和宽度也越显着,复浸水后土体在干湿循环中产生的裂隙宽度与初始循环中产生的收缩裂隙宽度大致相等.③第1循环试块线收缩率仅为0.48%~0.88%,但第Ⅱ循环则为3.70~5.29%,说明复浸水后土体的收缩率远大于初始干湿循环中的线收缩率.为控制红粘土路基的开裂,可采取如下简单而又经济的工程措施:①连续施工,避免已压实路基表面因暴露时间较长,风干失水出现龟裂.②对已开裂的填筑层,翻松,洒水,重新压实,然后及时覆盖.③对已压实的红粘土路基,如因故不能及时进行上路床,路面等上部结构层施工时,可在压实路基顶面采取封层覆盖处理,如在路面下用两布一膜复合土工布覆盖,而后在其上及时铺设一层10cm厚的中细砂保护层,平整碾压,并形成4的排水横坡再填筑上部基床材料,达到保温隔离和防止表面开裂的目的.④在红粘土路基顶层采用胀缩性很小的粘土或碎石,砂砾及粉煤灰等无机颗粒材料填筑.⑤对红粘土路堤边坡,采用非胀缩性的粘土作为包边土,包边土厚1.5m左右,夯实后防止坡面开裂及地表水的渗入.对于高路堤也可采用土工格栅加固边坡,约束红粘土的侧向膨胀.将土工格栅分层摊铺,与过湿的红粘土层一道填筑压实.土工格栅沿横断面的铺设宽度应不小于2m,铺网垂直间距为两层填土填筑压实厚度,土工格栅应反包坡面,用U形钉固定,并种植草皮.良好的草皮覆盖,能有效地抑制坡面开裂. [参考文献][1]JTGc1O—zbo7.公路勘测规范[s].[2]JTGE4O一2007.公路土工试验规范Es3.[3]JTGF10—2006.公路路基施工技术规范Es3.[4]JTGD3o一2004.公路路基设计规范[s].95。