膨胀土地区公路勘察设计规程Word格式文档下载.docx

膨胀土地区公路勘察设计规程Word格式文档下载.docx

《膨胀土地区公路勘察设计规程Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《膨胀土地区公路勘察设计规程Word格式文档下载.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

本标准主要起草人：

叶琼瑶、米德才、唐正辉、潘钦生、陈胜伟、罗得把、邓胜强。

本标准参与起草人：

周铮、蓝日彦、李敦仁、陈钊、吴小流、李少军、李程、罗光、刘建阳、李世文、何廷全、谢东、刘先林

3、主要工作过程及工作内容

（1）组织分工

广西地方标准《膨胀土地区公路勘察设计规程》项目任务下达后，广西交通规划勘察设计研究院有限公司制订了编制工作方案，由广西双象建设工程有限责任公司、广西高速公路投资有限公司、广西壮族自治区公路管理局、广西新恒通高速公路有限公司、广西翔路建设有限责任公司等单位的专家和技术专业人员参加，成立了编制工作小组，编制出工作大纲及编制大纲。

由广西交通规划勘察设计研究院有限公司和广西双象建设工程有限责任公司共同负责组织标准编制前的调研、资料收集及标准条文的编写等工作，广西高速公路投资有限公司、广西壮族自治区公路管理局、广西新恒通高速公路有限公司、广西翔路建设有限责任公司协助主编单位完成相关工作，并对标准条文进行审查。

于2015年6月26日召开了工作大纲及编制大纲评审会，与会专家一致同意通过本项目的工作大纲和编制大纲。

（2）资料收集、调查研究分析

编制人员根据任务分工进行了资料收集和调查研究分析工作，一是收集国内外相关的技术标准及研究成果，并进行了认真研究、讨论，了解了国内外的最新研究成果及应用经验，特别是“膨胀土地区公路建设成套技术”课题成果在广西南友路、南宁外环高速等项目的应用成效。

二是深入工程现场，通过对南友路、钦崇路、百罗路、隆百路、坛百路、南坛路、水南路、柳南路及南宁外环高速等高速公路项目以及百色百东大道、南宁昆仑大道、南宁市快速环道等市政道路的实地调研、与管养部门的交流等，了解了膨胀土地区公路建设的基本情况及运营后的病害发展、处治情况。

三是对前述各项目的实地调研资料进行整理，归纳总结出公路建设中对膨胀土路基采取的措施中，哪些是有效的，哪些是失败的，哪些是施工质量问题，哪些是理论上存在缺陷的等等，将成功的措施、经验吸取到规范条文上，将不成功甚至是禁止采用的措施也在规范条文上明示。

（3）标准编写及研讨

为确保标准调研、编制工作的有序开展，项目组根据前期策划会确定的主要内容，组织相关人员编制了工作大纲及编制大纲并于2015年6月26日召开了大纲评审会。

按照评审专家意见，以修改完善的大纲作为项目的工作指导，项目组着手开展了相关调研、试验及资料收集工作并逐步编写形成了工作组讨论稿。

2016年3月至12月，项目组先后组织召开了8次工作组讨论会，对工作组讨论稿主要技术内容进行了讨论并修改形成了征求意见初稿。

2017年3月3日，本标准负责起草单位广西交通规划勘察设计研究院有限公司组织了区内外有名的膨胀土专家进行了征求意见初稿讨论会。

会后，项目组按照讨论会精神再次修改完善了相关标准条文，形成了本征求意见稿。

三、标准编制原则和主要内容

1、标准的编制原则

本标准的编制遵循国家勘察、设计与施工相关标准、公路行业勘察、设计与施工相关标准。

在充分调研的基础上，研究和分析了广西膨胀土的性质特点以及广西的地域特点，充分吸收了“膨胀土地区公路建设成套技术”课题的最新成果。

经过起草工作组成员讨论，确定标准编制遵循以下基本原则：

（1）科学性原则

分析国内标准体系的现状和特点，结合国内外膨胀土地区公路建设的现状，尤其是广西境内建成的和在建的公路现状，对已发布的相关膨胀土标准、规范进行梳理、归纳和分类，建立科学、实用、合理的广西膨胀土地区公路建设技术标准。

（2）承接性原则

标准术语尽量与相应国家、国际、行业和地方标准的规定内容相一致，条文未出现自相矛盾的地方。

标准技术内容与国家、国际、行业和地方标准兼容，未出现冲突，保证了一致性。

标准技术内容中引用其他标准时，已明确指出所引用标准的内容或名称，增强了标准的可读性和可操作性。

（3）可操作性原则

标准的起草充分调研了广西区内的膨胀土地区公路建设和养护的现状条件，征求了高校、公路管理、设计院、施工单位等领域的专家意见。

编写组在此基础上进行过反复讨论和修改，以实际能操作、易于推广作为编制本规程的一条重要原则。

2、标准主要内容

《膨胀土地区公路勘察设计规程》征求意见稿内容共分10章，还包括前言和附录。

第1章规定了标准的范围；

第2章给出了规范性引用文件；

第3章为有关术语和定义、符号；

第4章为膨胀土地区公路勘察、设计的基本规定；

第5章为膨胀土的判别及分级标准；

第6章为膨胀土地区公路勘察规定；

第7章为膨胀土地区公路路基设计；

第8章为路堑边坡的设计；

第9章为膨胀土地区公路构筑物地基基础设计；

第10章为公路膨胀土病害处治。

四、标准主要内容的确定依据

1、术语和符号

第3.1.1条:

膨胀土的定义目前国内外没有统一的说法，国标《膨胀土地区建筑技术规范》GB50112-2013的定义是：

土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性的粘性土。

国标《岩土工程勘察规范》GB50021-2001（2009年）规定：

含有大量亲水矿物，湿度变化时有较大体积变化，变形受约束时产生较大内应力的岩土，应判定为膨胀岩土。

《公路路基设计规范》JTGD30-2015：

含亲水性矿物并具有明显的吸水膨胀与失水收缩特性的高塑性粘土。

《公路工程地质勘察规范》JTGC20-2011：

含有大量亲水矿物，具有吸水显著膨胀、软化，失水急剧收缩、开裂，强度可大幅衰减的岩土应定为膨胀性岩土。

《广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程》DB45/T396-2007：

是指土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成的粘性土；

它具有显著的吸水膨胀和失水收缩而往复变形的特性。

各规范定义虽然各有不同，但主要的意思基本一样：

含较多亲水性矿物；

具有吸水膨胀和失水收缩的特性。

不同的是大部分只是指粘性土，不含岩石，但有的如公路勘察规范就含膨胀岩。

我们这次的定义是：

含较多亲水矿物并具有显著的吸水膨胀和失水收缩特性的黏性土或黏土岩，主要指古近系或新近系黏土岩及其风化物。

这个定义在概括上述各规范的定义的同时，也具有两个特点，一是把膨胀岩纳入进来；

二是特别指定主要为古近系或新近系黏土岩及其风化物，即明确主要为广西三大盆地内的膨胀性岩土。

具有膨胀性的岩土有很多种，常见的有古近系或新近系黏土岩及其风化物、其它地层时代的粘土岩及其风化物、红粘土、花岗岩残积土等。

其它地层时代的粘土岩及其风化物存在膨胀性较弱、分布范围不连续，较零星等特点，就膨胀性来说对公路的危害不是很大；

红粘土与膨胀土在成因、膨胀机理、膨胀表象、地表形态等等方面都有很大的区别；

花岗岩残积土也一般以弱膨胀居多，而且它一般含石英颗粒较多，结构强度较大，CBR值较高，因此这三类暂不纳入本规程的膨胀土范畴。

2、基本规定

（1）第4.1.2条：

原本考虑将监测单独作为一章，在大纲评审时，专家们认为膨胀土路基和边坡的监测内容与一般路基和边坡差不多，按交通运输部的部颁标准执行即可，本规程仅需规定在哪些情况下需开展监测工作就行了。

因此，在第4.1.2条仅规定了需开展监测工作的前置条件，即容易导致病害且病害会导致较严重后果的情况，如高填深挖路段、有重要构筑物的路段等。

（2）第4.1.3条：

现阶段国内外技术发展非常迅速，新技术、新结构、新材料和新工艺层出不穷，本规程鼓励采用成熟可靠的“四新”技术。

3、膨胀土判别及分级标准

第5.1、5.2条：

本规程膨胀土的判别与分级，以自由膨胀土δef≥34%为初判标准，以胀缩总率及相对膨胀率两个指标为分级标准。

膨胀土的判别标准目前国内外尚没有统一的标准，国标《膨胀土地区建筑技术规范》GB50112-2013规定自由膨胀土δef≥40%为初判标准，以自由膨胀率单个指标为膨胀土的膨胀潜势分类标准；

《公路工程地质勘察规范》JTGC20-2011也是以自由膨胀土δef≥40%为初判标准，但按自由膨胀率、塑性指数及标准吸湿含水率三个指标作为分级标准；

《广西膨胀土地区建筑勘察设计施工技术规程》DB45/T396-2007规定“膨胀土的判别应在成因类型的基础上，根据地质特征、建（构）筑物破坏特征、判别指标等综合判别”，以自由膨胀率及胀缩总率作为膨胀土的判别指标；

广西地方标准《膨胀岩土滑坡防治工程技术规范》DB45/T1250-2015也基本沿用了DB45/T396-2007的规定。

本规程编写组在讨论膨胀土的判别标准时也进行过激烈争论，最终大家一致认为广西地方标准DB45/T396-2007的判别是区内同行多年的经验总结，比较适用于广西地区，但该规范对不同成因的膨胀土采用的指标值不一样，不利于现场操作。

考虑到公路工程的变形控制相对于工民建项目而言较为宽松，故本规程将自由膨胀率δef≥34%作为所有成因的膨胀土初判指标，以胀缩总率及相对膨胀率为分级指标，既能基本包含所有对公路路基有破坏力的膨胀土，又简化了判别程序，利于推广使用。

标准吸湿含水率由于试样制作存在湿法、干法两种方法，两种方法制作的试样其试验结果存在较大的差别。

因此，该指标虽然是《膨胀土地区公路建设成套技术》提出的一项重要成果，但本规程编写组考虑到其应用尚未成熟，且试验方法推广存在较大的困难，故本规程暂不引入该项指标。

4、勘察

（1）第6.1.1条：

考虑到三大盆地内同类工程有了较为可靠的工程经验和丰富数据，二级及以下级别的公路工程，可简化勘察程序。

在地形、地质条件悬殊不大，路线方案无争议的情况下，可于初步勘察阶段按一阶段施工图来进行。

在地形地质条件简单的地段修建高速公路，初步勘察可适当简化，但对路线方案有较大影响的特殊部位，应按工点进行单独勘察。

（2）第6.2.4条：

室内试验项目应根据地质条件、工程及构筑物的类型等确定，除常规性的物理力学指标外，还应测试自由膨胀率、线缩率和相对膨胀率，以评价岩土的膨胀性，另外，当挖方需用作路基填料时，路堑勘察需取大样，进行击实和承载比试验。

一般路基的试验项目可适当减少，视设计需要确定。

（3）第6.4.1条：

考虑膨胀土特殊的物理力学性质，以及筑路后地表和地下水环境的变化对路堤稳定的不利影响，膨胀土地区高填方段界定标准降为10m。

横坡陡对于填方路基的整体稳定甚为不利，本规程明确对出对自然横坡陡于1:

2.5的填方地段，应按陡坡路堤进行工点勘察。

（4）第6.5.1条：

膨胀土地区的深路堑界定标准为高度大于10m，主要根据广西膨胀土地区边坡的破坏性来确定。

公路工程地质勘察规范对要求单独勘察和特殊设计（计算）的土质边坡，界定标准为大于20m，根据这一标准界定，膨胀土区很少有高边坡，而在工程实践中，高度大于10m的膨胀土边坡破坏性却非常大，其防护手段也非一般土质边坡可比，应引起足够重视，因此针对广西膨胀土地区的公路工程，把深路堑界定标准定为高度大于10m。

（5）第6.9.2条：

路基的横剖面图，剖面方向原则上应与路中线正交，两端延伸至影响范围以外，高填、深挖地段剖面宜延伸至两端反坡部位，并标识出电塔、民居、水库、公路等敏感地物，剖面的水平比例尺与垂直比例尺应相同。

5、路基设计

（1）第7.1.4条：

通过大量的试验及对广西已建成的膨胀土地区公路的调查，强膨胀土作为路基填料成功的案例很少，因此规定，强膨胀土不得作为路堤填料。

（2）第7.2.1条：

根据隆百路、坛百路及南友路等项目的经验教训，当在斜坡路段填筑路堤时，由于填筑压实及路堤自重的作用，原膨胀土地表的裂隙被闭合形成隔水层，从上方流至的潜水被迫从更深层的裂隙绕流过路堤，并在路堤下方侧坡脚处集中排出，从而导致下方侧路堤失稳、破坏。

为此，需要在路基上方侧的边坡下设置一道截水盲沟，将从上方侧流至的地下水大部分截留，避免其下方侧路堤坡脚处集中排泄，从而保护路堤的稳定。

（3）第7.2.7、7.2.8条：

根据全国各地膨胀土地区公路建设的经验教训，总结出表6、表7中膨胀土边坡坡率、平台宽度、防护措施等。

（4）第7.2.10条：

运营中处理困难的路堑路段主要是指桥头位置、涵洞台背位置等路段。

（5）第7.3节：

本规程虽然将膨胀土改良列入了路基填料利用的一种方式，但考虑到广西地区多雨的气候特点，一般不推荐使用，仅作为以后施工设备、工艺发展成熟后的一种备选方案。

该方式在实际施工过程由于施工工艺繁杂，施工过难控制，施工单位在施工过程中不会很好地配合完成，因此改良方案推荐为备选方案。

（6）第7.4节：

《膨胀土地区公路建设成套技术》已对膨胀土包芯利用进行了详细研究和论证，我们在南宁外环公路也再次进行了大量推广应用，取得了丰富的经验，并且相应的要求与《膨胀土地区公路建设成套技术》及南宁外环公路上的要求基本一致。

改进CBR法作为《膨胀土地区公路建设成套技术》的另一项重要研究成果，对判别膨胀土是否可压实有着重要的意义。

但由于可压实性是膨胀土的固有属性，并不随某种试验方法而改变，故本规程仅规定膨胀土利用的条件为“弱～中等膨胀土”、“天然稠度为1.00≤Wc≤1.30”。

6、路堑边坡设计

（1）第8.1.1条：

膨胀土由于含有强亲水性矿物蒙脱石、蒙脱石一伊利石混层矿物、伊利石、多水高岭石等，这些矿物颗粒具有较强的与水结合的能力，吸水后经水化作用，可以使颗粒间的水膜增厚很大，进而使固体颗粒间的距离增加很大，从而导致岩土体积强烈膨胀。

相反，当失水后，颗粒间的水膜变薄甚至消失，使颗粒间的距离缩小，从而导致岩土体积缩小。

因此，含水率的变化是膨胀土产生变形的直接原因。

为了防止膨胀土变形，最简单有效的办法就是减少含水率的变化。

因此，膨胀土路堑边坡防治的基本原则是防渗保湿，相应地，防渗保湿的具体措施要根据边坡的实际情况而定，但应兼顾环保、水保及公路景观绿化的要求。

（2）第8.1.4条：

对破坏的可能性较大且破坏后危害大、影响较广的边坡应加以特别重视，即进行单独设计。

对膨胀土来说，坡高大于8m的强~中等膨胀土或坡高大于16m的弱膨胀土路堑边坡，发生破坏的可能性是比较大的，破坏后的危害也较大，因此，这类边坡需要单独设计。

（3）第8.2.1、8.2.2条：

由于膨胀土浸水后膨胀力很大，边坡坡率如果较陡的话，很容易发生坡面破坏，因此，膨胀土边坡坡率宜尽可能缓、平台宜尽可能宽。

另外，因为坡脚部位常有积水，且应力较为集中，故加固坡脚对稳定整个边坡是非常有效的。

（4）第8.3.1条：

坡脚矮墙作为多年来公路部门行之有效而又简单经济的防护方案，在各类膨胀土边坡的支护中也是非常有效的；

柔性支护结构作为《膨胀土地区公路建设成套技术》的重要创新方案，也被多个项目证明为很有效地膨胀土边坡防护方案。

锚杆格梁在膨胀土边坡单独应用时，效果往往不尽人意，但是若配合喷射混凝土、护面墙等防护封闭措施，也是适用的方案。

抗滑桩往往在不具备放坡条件时采用，但计算抗滑桩的水平力时应考虑膨胀土膨胀力的作用。

（5）第8.3.2条：

膨胀土边坡一般都要封闭，不宜直接裸露。

常用的强封闭措施有锚杆喷射混凝土、护面墙、土工格室植草等；

稍弱些的封闭措施有植草、厚层基材喷播、空心砖植物护坡等。

空心砖植物护坡在市政道路应用较为广泛；

土工格室植草在柳州北环高速有大量应用，这种方案配合两布一膜应用效果较好。

（6）第8.4.4条：

当用地受限时，可将坡脚矮墙与边沟设计为一体，既能减少用地，又改善了边沟的受力状态，增强边沟侧墙的稳定性。

为保证坡脚矮墙墙背的排水有效和保护基底不受地下水影响，在墙体设计时，首先在墙背设置反滤层和泄水孔，其次反滤层以下三角部位采用混凝土与墙体同时浇筑，最后在挡墙基底采用0.2m厚的水泥土封层。

（7）第8.5节：

《膨胀土地区公路建设成套技术》已对柔性支护结构进行了详细研究和论证，然后我们在南宁外环公路也再次进行了大量推广应用，取得了丰富的经验。

本节柔性支护结构的材料和尺寸要求均取自此两课题的成果，并对柔性支护结构进行了改进，如在第2级底部设置盲沟或滤层将第2级柔性支护结构背后的地下水引出至平台截水沟，再通过急流槽引至边沟排出，避免了柔性支护结构基底的盲沟可能会水量较大而排泄不及的情况；

又如在柔性支护结构基底采用0.2m厚的水泥土封层，避免了基底排水层长期浸泡基底膨胀土而可能导致膨胀土发生软化或膨胀变形。

7、构筑物地基基础设计

通过对广西已建成的膨胀土地区公路的调查发现，一些涵洞、通道和小桥的基础出现了一些变形，这些构筑物大多是采用浅基础，因为构筑物本身的自重及上覆填土厚度不足以抵抗基底膨胀土的膨胀力，基础在膨胀力作用下发生变形破坏。

因此本规程第9章规定“强膨胀土地区桥梁不宜采用浅基础型式”、“中等～弱胀缩土地区公路桥梁基础采取浅基础时，其埋置深度应不小于3m”等。

8、膨胀土路基病害处治

（1）第10.1.1条：

根据本次规程调研成果，按病害发生的部位，将病害分为路堑、路堤、路床、路面及结构物等五类，每一类按病害的表现形式再次细分。

（2）第10.1.2、10.1.3条：

此两条主要针对已通车运营中出现病害后较为常用的病害处治勘察、设计方案，对于施工条件接近新建或改扩建状态的路段可参照本规程第6～9章规定执行。

（3）第10.3.1条：

表10中列出的注浆加固、树根桩锚固、微型注浆钢管桩支挡、重力式挡墙、抗滑桩等都是在广西膨胀土路基病害处治工程中得到广泛应用且效果良好的措施，表中列出的其他处治措施可参照本规程及其他相关规程、规范执行。

本规程对反压护道、注浆法、树根桩、微型注浆钢管桩、翻挖回填等五种病害处治方案的适用范围、计算方法、设计参数等进行了具体规定，各项规定是在总结广西区内近十数年来的设计施工经验的基础上，结合目前的技术发展情况和设备情况，在保证处治质量的前提下，考虑现场施工条件、经济因素等综合确定的。

其余处治方案宜参照相关规范及本规程前述章节进行设计。

（4）第10.5.2条：

注浆加固中添加的外加剂剂量是在广西区建成通车的病害路基处治实施中达到较好效果的用量，若有条件可经过现场试验确定适合的掺入比。

（5）第10.5.3条：

由于地层的不均匀性，浆液扩散往往是不规则的，注浆扩散半径难以准确计算。

一般注浆扩散半径与地层渗透系数、孔隙尺寸、注浆压力、浆液的注入能力等因素有关。

可通过调整注浆压力、浆液的注入能力和极限注浆时间来调整注浆扩散半径。

在孔位布置时，经常遇到布置n排孔宽度不够，但（n+1）排孔宽度又偏大的情况，此时可通过适当放大孔距来调整，但还应综合考虑钻孔费和浆材费与合理孔距之间的优化关系。

（6）第10.5.6条：

部分路段如利用隧道洞渣填筑的路基，路堤部分较为完好，基底膨胀土才是病害的根源，因此，为避免浪费注浆水泥量，可考虑采用袖阀管工艺，仅对下部的膨胀土进行注浆加固。

另外也有部分注浆处治需间歇式注浆或分次重复注浆，采取袖阀管工艺也能较好地达到目的，而普通注浆管则不方便控制。

（7）第10.6节：

本规程中的树根桩法一般指类似锚杆形式以钢筋作为加筋的锚固体系，并非具有钢筋笼的小孔径微型混凝土桩，近年来树根桩锚固体系作为膨胀土路堤边坡出现病害中的加固获得了较好的处理效果。

工程实践表明，树根桩锚固体系中同时将锚孔作为压力注浆加固孔，使实际施工中锚孔中的浆液并非仅形成圆柱型摩擦体，而是浆液向周边扩散同时填充土体中的空隙，从而大大提高锚固体系的锚固力和对病害土体进行了更好的填充浆液加固。

（8）第10.7节：

根据近几年完成的众多工程实例，在常规微型注浆钢管桩群支挡体系下桩顶位移量较大，对位移量较为敏感的地方，可以通过在支挡体系顶部冠梁中增加一道锚（索）支撑，原理类似抗滑桩锚支挡体系。

微型注浆钢管桩作为边坡支护结构，其设计计算方法应遵照现行行业标准《建筑边坡工程技术规范（GB50330）》中的相关规定。

目前也有个别工程采用型钢、拉森板等作为内插劲性材料。

设计人员在相关的构造和适用性方面应注重地方经验的积累，综合比较厚采用。

（9）第10.8节：

翻挖回填在已运营通车道路上仅适合用于破坏程度很大，路基已基本无法恢复功能的情况下采用，因为大规模的翻挖会造成较大的负面社会影响，且膨胀土地区本身就缺乏合格填筑土，故实施起来将会造价较高，应谨慎使用。

五、主要试验（或验证）的分析报告、相关技术和经济影响论证、预期的社会经济效益分析

在南宁外环高速公路项目采取了5组试样分别用液态稳定剂＋固化剂、石灰、水泥、粉煤灰作为改良剂，进行改良试验，以获取最佳配合比，以胀缩总率及CBR值作为判断改良效果的控制指标。

试验结果表明，用粉煤灰处治效果不甚理想，虽对胀缩性均有一定的改善，但强度改变不大，基本与素土接近；

用CONAID稳定剂4％＋固化剂（5％）处治效果对胀缩性均有改善，由于液态稳定剂需要相当长的时间进行离子交换等化学反映，因此其强度增加需要一个时间过程，因此其强度增长较慢；

用水泥、生石灰改良均能取得较好效果，经改性后，胀缩性和强度均能达到《公路路基设计规范》（JTGD30）的要求。

在南宁外环高速公路上还进行了包芯法填筑试验，共完成24段包芯法路段填筑，利用利用膨胀土填方36万方，目前南宁外环高速已通车2年，各试验路段路基稳定，未发现病害现象。

初步估计包芯法填筑膨胀土节省的直接投资近650万元，避免了膨胀土地区路基施工大量的远借土及弃方，取得了良好的社会经济、生态环保效益。

另外还在18处膨胀土边坡开展了柔性支护结构的防护方案试验，总长度3575米。

实施柔性支护并绿化后，边坡稳定、外观美观，边坡处治取得了良好效果。

初步估计，柔性支护结构边坡防护方案节省直接投资近250万元。

上述试验研究表明，包芯法路基填筑技术是利用膨胀土作为路基填料的一种行之有效的方法，而掺各类掺加剂由于需要拌合和养护，周期较长，且受气候条件制约，因此施工质量不容易得到保证。

因此，本规程推荐采用包芯法填筑路基，膨胀土改良仅作为备选方案。

此外，柔性支护结构也是本规程推荐的一种效果比较好的膨胀土边坡防护方案。

本规程发布实施