高速公路膨胀土路基设计施工情况.docx

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高速公路膨胀土路基设计施工情况

麻城至竹溪高速公路宜城至保康段

（第1合同段

膨胀土路基设计、施工情况

二○一五年七月

一、宜保高速膨胀土路堑边坡设计和施工方面的措施和经验（1

1、高速公路对膨胀土路堑边坡处治设计的要求（1

2、宜保高速膨胀土路堑边坡处治设计措施（2

3、宜保高速膨胀土路堑边坡处治设计案例（3

3.1K19+980~K20+240左右侧路堑边坡（3

3.2K19+280~K19+460左右侧路堑边坡（6

4、对膨胀土路堑边坡处治设计的建议（8

二、宜保高速膨胀土用作路基填料的改良方法及施工工艺和质量控制要点（9

1、高速公路对膨胀土改良后用作路基填料的要求（9

2、宜保高速膨胀土改良方法（10

3、膨胀土路基改良质量控制要点（11

4、膨胀土路基施工工艺（12

麻城至竹溪高速公路宜城至保康段第1合同段

膨胀土路基设计、施工情况

一、宜保高速膨胀土路堑边坡设计和施工方面的措施和经验

1、高速公路对膨胀土路堑边坡处治设计的要求

《公路路基设计规范》（JTGD30—2004对于膨胀土路堑边坡处治设计的要求如下:

（1膨胀土路堑边坡坡率应根据土质的性质、软弱层和裂隙的组合关系、气候特点、水文地质条件,以及自然边坡、人工边坡的稳定坡度等综合确定。

（2边坡设计应遵循:

“缓边坡、宽平台、固坡脚”的原则。

边坡坡率及平台宽度可按表1-1设计。

边坡高度大于10m时应进行个别设计,必要时应与隧道方案进行比选。

表1-1膨胀土边坡坡率和平台宽度

膨胀土类别边坡高度

（m

边坡坡率

边坡平台宽度

（m

碎落台宽度

（m

弱膨胀土

﹤61:

1.5—1.0

6~101:

1.5~1:

2.01.5~2.01.5~2.0

中等膨胀土

﹤61:

1.5~1:

1.751.0~2.06~101:

1.75~1:

1.2.02.02.0

强膨胀土

﹤61:

1.75~1:

1.2.02.06~101:

2.0~1:

2.5≥2.0≥2.0

（3路堑边坡的防护和加固类型依据工程地质条件、环境因素和边坡高度可按表1-2和表1-3确定,边坡开挖后应及时防护封闭。

边坡植物防护时,不应采用阔叶树种。

圬工防护时,墙背应设置缓冲层。

表1-2膨胀土路堑边坡防护措施

边坡高度

（m

弱膨胀土中等膨胀土≤6植物骨架植物

>6骨架植物,植物防护,浆砌

片石护坡

拱形骨架植物、支撑渗沟加拱

形骨架植物表1-3膨胀土路堑边坡支挡措施

边坡高度

（m

弱膨胀土中等膨胀土强膨胀土≤6不设坡脚墙护墙、挡土墙

>6护墙、挡土墙挡土墙、抗滑桩桩基承台挡土墙、抗滑桩、边坡锚固

2、宜保高速膨胀土路堑边坡处治设计措施

宜保高速K5+000~K28+000沿线所经地层主要为第四系更新世土体,根据勘察及土工试验资料,土体为弱~强膨胀土。

膨胀土路堑边坡设计综合考虑膨胀土的膨胀类型、工程特性、地质环境条件等因素,路堑边坡结合坡面防护,放缓边坡等措施,保证边坡的稳定性。

根据沿线膨胀土膨胀性的差别,对于膨胀土路堑边坡的设计主要采用了放缓边坡、加强防护等措施进行处理。

具体如下:

（1放缓边坡

本项目设计挖方边坡坡率为1:

1.5~1:

3.5;边坡采用台阶式,每级边坡高度为6m,以保证挖方边坡的稳定。

（2加强防护

膨胀土路堑边坡的防护根据边坡高度及工程地质条件综合确定防护形式。

本项目对于沿线大部分的膨胀土路堑边坡均采用了路堑挡墙收坡,挡墙高3~5m。

对于膨胀土路堑边坡的坡面防护措施根据土体的膨胀性等级的区别采用了不同的防护措施,主要有:

方格骨架护坡、拱形骨架护坡、菱形框架锚杆等,对于部分路段的强膨胀土路堑边坡采用了加厚的菱形骨架护坡防护,部分路堑骨架厚度达到60~80cm。

3、宜保高速膨胀土路堑边坡处治设计案例

3.1K19+980~K20+240左右侧路堑边坡

宜保高速公路K19+980~K20+240段左右侧均为膨胀土路堑边坡,该段路堑边坡在施工过程中发生了多次跨塌,进行了二次变更设计。

（1原设计情况

原设计对该段边坡左侧设置了3m高的重力式路堑挡墙,边坡每6m一级平台,边坡坡率放缓至1:

1.5~1:

1.75,对于路堑边坡坡面均采用拱形骨架护坡防护。

图1-1K19+980~K20+240段膨胀土路堑边坡原设计情况

（2第一次变更设计

2014年9月,施工单位在进行该段路堑边坡开挖施工时,该段路堑边坡左右侧均出现了跨塌现象。

图1-2K19+980~K20+240左侧路基边坡垮塌

图1-3K19+980~K20+240右侧路基边坡垮塌

鉴于此种情况,业主组织了第一次变更设计,在该段路基左右侧均设置3m高的重力式路堑挡墙,其上部边坡6m一级平台,边坡坡率放缓至1:

2.5,坡面采用拱形骨架护坡。

图1-4K19+980~K20+240段路堑边坡第一次变更设计图

（3第二次变更设计

2015年5月,施工单位在对该段路基左侧路堑边坡进行骨架护坡施工时,该段路基右侧边坡已经稳定,但左侧边坡又出现了跨塌。

图1-5K19+980~K20+240段左侧路堑边坡第二次跨塌业主组织了咨询、设计、施工、监理等相关单位进行了现场办公,形成的变更方案如下:

对左侧已经施工完的拱形骨架进行清除,坡率放缓至1:

3.5,现场根据实际情况增加征地;边坡采用菱形框架锚杆防护,框架采用C20现浇钢筋砼,锚杆嵌入深度为4m;菱形框架内植草灌进行植物防护。

图1-6K19+980~K20+240段左侧路堑边坡第二次变更设计图

图1-7菱形框架锚杆设计图

目前该段路堑边坡二次变更设计方案还未实施。

3.2K19+280~K19+460左右侧路堑边坡

该段路基两侧路堑边坡前期的处治方案均为在路堑边坡坡脚设置3m高的重力式路堑挡墙,其上部边坡6m一级平台,边坡坡率放缓至1:

2.5,坡面采用拱形骨架护坡。

该处治方案施工完成后,该段路基右侧边坡处于稳定状态,但左侧边坡出现了隆起开裂现象。

目前采用的处治方案为:

左侧拱形骨架顶部至天沟之间满铺M7.5浆砌片石,对拱形骨架进行挖除,采用40cm*80cmC20菱形骨架进行防护,骨架内补喷灌木

进行植物防护,现在该方案还未实施。

图1-8K19+280~K19+460左侧边坡

图1-9K19+280~K19+460右侧边坡

图1-10K19+280~K19+460左侧边坡变更设计图

4、对膨胀土路堑边坡处治设计的建议

（1建议在路堑边坡坡脚设置矮脚墙,起到固坡脚的作用;

（2建议对于膨胀土路堑边坡进行适当放缓至1:

1.75~1:

2.5,有利于边坡稳定;

（3建议对膨胀土路堑边坡采用较强的坡面防护措施,如:

加厚的菱形骨架、菱形锚杆框架、抗滑桩等;

（4建议对膨胀土路堑边坡的坡面绿化采用草灌接合的措施,草种宜选用根系较深的草种,如香根草、刺槐、马棘等。

二、宜保高速膨胀土用作路基填料的改良方法及施工工艺和质量控制要点

1、高速公路对膨胀土改良后用作路基填料的要求

《公路路基设计规范》（JTGD30—2004对采用改良后的膨胀土土作为路基填料的要求如下:

（1高速公路及一、二级公路路基填土高度小于路面与路床的总厚度时,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。

（2强膨胀土不应作为路基填料。

（3高速公路及一、二级公路采用中等膨胀土作为路基填料时应经改性处理后方可填筑。

弱膨胀土作为路基填料时,若胀缩总率不超过0.7%,可直接填筑,并采取防水、保温、封闭、坡面防护等措施;否则,应按公路等级、气候、水文等特点、填土层位等具体情况,结合实践经验进行处治。

膨胀土改性处理的掺灰最佳配比,以掺灰后胀缩总率不超过0.7%为宜。

（4若采用弱膨胀土或中等膨胀土作为路床填料,应经改性处理后方可填筑,改性后的胀缩总率不得超过0.7%。

（5采用弱膨胀土或中等膨胀土填筑路堤,其边坡坡率应根据路堤边坡的高度、填料重塑后的性质、区域气候特点,并参照既有路基的成熟经验综合确定。

边坡高度不大于10m的路堤边坡坡率和边坡平台的设置,可按表2-1确定。

表2-1膨胀土路堤边坡坡率及平台宽度

边坡高度（m

边坡坡率边坡平台宽度（m弱膨胀土中等膨胀土弱膨胀土中等膨胀土

﹤61:

1.51:

1.5~1:

1.75可不设

6~101:

1.751:

1.75~1:

2.02.0≥2.0

（6膨胀土填筑的路基,应及时碾压密实,路基压实度应符合表2-2的规定,在确定路堤填筑的最佳含水量和最大干密度时,宜采用湿土法重型击实试验。

表2-2高速公路路基填料最小强度及压实度要求

项目分类路面底面以下深

度（cm

填料最小强度

CBR（%

压实度（重型标

准（%

填方路基上路床0~308≥96下路床30~805≥96上路堤80~1504≥94下路堤150以下3≥93

零填及路堑路床0~308≥9630~805≥96

（7路堤边坡的防护根据填土的工程性质及高度并按表2-3确定。

表2-3膨胀土路堤边坡防护措施

边坡高度（m弱膨胀土中等膨胀土≤6植物骨架植物

>6植被防护、骨架植物支撑渗沟加拱形骨架植物

（8取土坑的深度宜控制在当地大气影响深度之内。

2、宜保高速膨胀土改良方法

膨胀土路基设计应以保湿、防水为主,为了保证路床的稳定性,设计填方路基采用15cm未筛分碎石+65cm6%石灰改良弱膨胀土对路床进行处治,挖方路基超挖路床范围0.8m土换填15cm未筛分碎石+65cm6%石灰改良弱膨胀土;为保证基底的稳定性,对填方路基原地面进行超挖0.5m换填4%石灰改良弱膨胀土。

K5+000~K28+000缺乏一般性填料,设计考虑采用弱膨胀土作为路基填料,采用“3+1”的填筑方式进行路堤填筑。

即基底换填50cm4%生石灰改良弱膨胀土后,采用弱膨胀土分三层进行路基的填筑与压实,每层厚度为25cm,填筑三层素弱膨胀土后,顶部加铺一层25cm4%石灰处治弱膨胀土,依次重复填筑直至上路床底部,路床范围内80cm采用15cm未筛分碎石+65cm6%石灰改良弱膨胀土进行填筑。

为了保证边部土体的稳定,采用CET131土工网进行包边处理,以增加边部土体的稳定性提高路基的稳定性。

图2-1膨胀土路基处治设计图

3、膨胀土路基改良质量控制要点

3.1严格控制掺灰比、最大干密度和最佳含水量三个路基施工参数,确保弱膨胀土路基填筑的强度和稳定性。

3.2按照温湿度、降雨和日照等环境因素控制施工时间,减少降雨对路基施工的影响,避免填土表面出现开裂变形。

3.3严格按照分层压实的措施进行填筑,避免素土和改良土结合不好对路基压实度产生不利影响。

3.4加强弱膨胀土路堤施工过程中的边坡防护措施,避免雨水冲刷对边坡稳定性产生不利影响。

4、膨胀土路基施工工艺

（1施工顺序

4%石灰土封底→下层报验→施工放样→备料、摊铺土→整平→卸置和摊铺石灰→拌和—路基整形→碾压→养护。

图2-2膨胀土路基施工工艺流程

（2施工方法①施工测量

下层报验后及时恢复中线,直线段按20m设中桩、边桩;曲线段按10m设中桩、边桩;且明显标示各点石灰土的设计高程。

②布土

填方路段每层厚度（压实厚度为25cm,施工时将土均匀地摊铺在预定的路基上,清除土中杂物,摊铺时表面用平地机摊铺平整且形成4%的路拱。

为控

击实试验

压实度检测

路基放样

清理地基

填前压实

测量标高

路填上土含水量检查检测灰剂量、含水量摊铺晾晒含水量、灰剂量检测整平、碾压边坡修整

填