膨胀土区域涵洞软弱基础处理方法探析

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1、膨胀土区域涵洞软弱基础处理方法探析【摘要】在随着我国经济的不断发展和公路建设的不断扩展过程中，经常会发生一些必须通过膨胀土区域的建设。膨胀土作为铁路建设中一种不良的特殊土质，是阻碍铁路建设发展的重要影响因素和工程问题，若膨胀土处理不好会极大的影响和破坏路基和铁路的使用效果。本文主要分析铁路建设中的膨胀土的处理方法。【关键词】铁路建设膨胀土处理方法膨胀土是一种具有裂隙性、胀缩性和超固结性的高塑性粘土，具有失水收缩开裂，吸水膨胀软化，强度可大幅度变化等特征，其矿物成分以蒙脱石、高岭土和伊利石为主。本文根据某新建铁路第20标段膨胀土区域涵洞施工的经验教训，对膨

2、胀土区域涵洞软弱基础加固处理方法做一些初步探讨。1.工程概况8某新建铁路第20标段DK323+600～DK325+400段属低山剥蚀地貌，线路行走于阿蓬江左岸的山坡上，沿线纵向地表起伏较大。上覆残积粘土，下伏基岩为侏罗系中、下统马鞍山组泥岩夹砂岩，泥钙质胶结，易风化。岩层产状为N45°E/25°NW（24°），与线路夹角约10°左右。另外，本段位于濯水镇向斜区，岩层斜角自坡脚向上逐渐变陡。本段设计有8座涵洞，全部处在冲击形成的沟槽位置，为陡坡涵洞。地表一般为淤泥质粘土，覆层下为粘土夹杂块石，土质比较差。软弱土层的厚度普遍在3米以上，最深达到15米左右。2

3、.工程实例2.1DK324+376.51-1.5M钢筋混凝土盖板涵原设计资料涵洞所在位置表层软塑性粘土δ0=010MPa，厚度为1～3米不等，覆层下为硬塑性粘土δ0=0.15MPa。涵洞基底置于换填砂夹卵石层上，换填平均厚度50CM，要求换填层基底承载力不小于0.13MPa，即将表层软塑粘土挖除，在硬塑性粘土上进行换填。2.2DK324+7171-3.0M钢筋混凝土盖板涵该涵与DK324+376.5涵洞情况基本类似，并且同时开工。涵洞基础开挖时发现涵洞所在位置表层淤泥厚度在0.5～3.0米之间，且呈左薄右厚的倾斜状。出口端12米基础承载力不足，进行分层换

4、填并夯实处理，换填层基底承载力达到0.18MPA，2002年3月初涵洞施工完毕开始两侧路基填筑。2.3DK324+2311-3.0M钢筋混凝土盖板涵8DK324+231涵洞原设计所在位置表层软塑性粘土δ0=0.10MPa，厚度2～8米不等，覆盖层下硬塑性粘土δ0=0.15MPa。因为DK324+180～+270填方基底水田在雨季发生蠕变，需要进行加固处理，线路右侧设计有10根侧向约束桩。涵洞基底置于换填砂夹卵石层上，换填厚度1～6米不等，进口端换填深，出口端浅，要求换填层基底承载力不小于0.15MPa。即将表层软塑粘土挖除，在硬塑性粘土上进行换填然后施工

5、涵洞。2.4DK323+7101-1.5M钢筋混凝土盖板涵该涵洞右侧路基设计有12根侧向约束桩，本段软弱土层厚度最深达到10米左右，涵洞开始施工，基础开挖到位后发现基坑周围边坡滑塌，基底变形隆起。后来基础采用碎石桩进行加固处理，碎石桩顶铺设50公分厚的碎石垫层，涵身变更为拼装式钢筋混凝土矩形涵，基坑四周采用钢轨桩进行防护。本段其余的3座涵洞因为地质条件恶劣，线路改为桥梁通过，涵洞部分修建后报废。3.病害原因分析导致上述涵洞出现各种问题主要有几方面的原因：3.1设计和施工规范无明确处理措施及要求8我国现行的铁路设计和施工规范对常年冻土、湿陷性黄土等不良地质

6、条件下桥涵基础的处理有明确的规定和要求，但对膨胀土地区桥涵的基础处理措施和方法目前还没有定性的结论。膨胀土区域涵洞基础处理套用一般地区的规定和参数进行设计和施工，不能针对具体问题采取合适的处理措施和方案。虽然在施工中补勘查明涵洞基础为膨胀土，但在具体施工方案的选择上持续论证了很长时间，对于各种方案的优劣利弊还需要进一步的研究和探讨。3.2地质勘探不准确勘测设计时未检测出将该段属于膨胀土区域，涵洞滑移报废后补勘查明：该段粘土中含有蒙脱石和高岭石成分，蒙脱石含量最高达到27.66%，阳离子交换量（CEC（NH+4♂）mmol/100g土）最高27.88%，为

7、弱～中膨胀性土。3.3对膨胀土强度的变化规律认识不足膨胀土因为含水量的差异导致其力学性质变化非常大，现场实测的地基承载力情况往往还不是最恶劣的。旱季地表土含水量降低，土体一般为硬塑状，承载力甚至可以达到0.18MPa以上，人工用铁锹、洋镐等工具开挖都比较困难；在雨季连续降雨的情况下，地表土含水量增加，强度急剧下降，土体呈软塑或流塑状，地表土普遍发生滑动蠕变。4.膨胀土区域涵洞基础处理注意事项4.1膨胀土区域应避免采用换填方法处理涵洞基础8在一般粘土地区设计和施工涵洞，遇到基底承载力不足的情况，传统方法一般考虑对基底进行换填处理，但在膨胀土地区套用换填方案

8、加固基底却会在基础留下致命隐患。因为涵洞基础流水面标高（排洪、灌溉类涵洞）一般比