淺談土工布加固膨脹土地基

王培松

1湖北工業(yè)大學(xué)（432200） 2中鐵二十四局集團(tuán)安徽工程公司（230011）

膨脹土廣泛分布于安徽、陜西等地區(qū)，由于新土沉降量大且不均勻、沉降穩(wěn)定歷時(shí)長(zhǎng)、沉降速度快，對(duì)建筑物的穩(wěn)定性造成了一定影響。膨脹土隨著季節(jié)、氣候的變化，反復(fù)失水、吸水后會(huì)產(chǎn)生可逆性不均勻脹縮變形，導(dǎo)致路基不均勻下沉，重則使路基坍塌、滑坡，危及鐵路行車安全。隨著國(guó)家對(duì)鐵路行車的一次次提速,路基的穩(wěn)定性指標(biāo)也隨著提高。換填滲水土可以消除側(cè)向擠出，但不能避免雨水下滲后膨脹土吸水引起的不均勻變形。合肥樞紐工程L10聯(lián)絡(luò)線采用換填滲水土結(jié)合防水土工布的方法消除了這種鐵路路基病害，效果顯著。

1 工程概況

西安—南京鐵路西安至合肥段引入合肥樞紐Ⅰ類變更Ⅱ標(biāo)段L10聯(lián)絡(luò)線路基位于合肥市北郊，線路全長(zhǎng)7.124公里，沿線氣候溫暖濕潤(rùn)，降水量充沛，施工地段地質(zhì):1）alQ3黏土，褐黃色硬塑，厚＞5m，滿足塑性指數(shù)大于17，自由膨脹率大于或等于40%,液限大于40%的指標(biāo)，可判定為膨脹土，有遇水膨脹，失水后收縮開(kāi)裂的特點(diǎn)，且其膨脹率不同，若處理不當(dāng)極易產(chǎn)生滑動(dòng)面，受外力震動(dòng)或打擊，輕則基床表面軟化、翻漿導(dǎo)致路基下沉，重則路基坍塌、滑坡，危及行車安全。當(dāng)邊坡受雨水沖刷時(shí)，土體變形后極易產(chǎn)生滑動(dòng)面，造成土體大塊滑落甚至滑坡。因此，該路段地基處理成了施工的重點(diǎn)。

2 土工布的選擇及作用機(jī)理

2.1 土工布的選擇

根據(jù)工程要求,采用復(fù)合土工膜厚0.4mm的二布二膜PVC經(jīng)編土工膜，其縱、橫向抗拉強(qiáng)度不小于20 kN;頂破強(qiáng)度不小于2.5 kN;滲透系數(shù)不大于10-11cm/s;最大延伸率不大于30%。土工布力學(xué)性能經(jīng)試驗(yàn)確定，以保證其質(zhì)量。

2.2 土工布的作用機(jī)理[1]

近年來(lái)，土工布在鐵路工程中得到廣泛應(yīng)用，其作用表現(xiàn)為以下4個(gè)方面。

2.2.1滲濾作用

土工布利用土工纖維的毛細(xì)作用和吸水性,將較低處的水吸上來(lái)，經(jīng)過(guò)疏導(dǎo)流出，改善地基排水條件，縮短排水距離，增強(qiáng)地表水的排出。土工布的薄膜具有抗?jié)B作用，防止雨水進(jìn)入路基中心,避免了對(duì)路基的危害，保證路基的質(zhì)量。

2.2.2隔離作用

隔離兩種以上或其他材料避免相互混雜產(chǎn)生不良效果；利用它良好的三維排水能力，可進(jìn)行表面和深層排水。

2.2.3防水作用

不透水的土工布可以防止侵入土體或土工結(jié)構(gòu)物，避免土中的含水量發(fā)生大的變化。

2.2.4加固補(bǔ)強(qiáng)地基作用

土工布較高的抗拉強(qiáng)度和較大的韌性,加筋改善土體,提高土的承載力，減少地基土不均勻沉降。其作用機(jī)理如圖1。當(dāng)荷載作用時(shí)，地基土產(chǎn)生壓縮變形，土層中因壓縮擠出水分（孔隙水），由土工布滲出排走，土體發(fā)生排水固結(jié)，抗壓強(qiáng)度和穩(wěn)定性相應(yīng)提高，由于土工布的覆蓋作用，防止了因加載過(guò)大或過(guò)快造成土體被擠出現(xiàn)象。

3 施工

以合肥樞紐工程L10聯(lián)絡(luò)線膨脹土路基施工為例，介紹換填滲水土結(jié)合防水土工布的施工方法。

料源的選擇:考慮經(jīng)濟(jì)及施工方便因素，料源應(yīng)盡量確定在施工工點(diǎn)較近的地方,并要經(jīng)土工試驗(yàn)確定該填料符合設(shè)計(jì)及施工規(guī)范要求。

3.1 路基設(shè)計(jì)

3.2 施工工藝

土工布的鋪設(shè)采用人工配合機(jī)械完成,先用機(jī)械填挖至地基面設(shè)計(jì)標(biāo)高以下60 cm處整平,按設(shè)計(jì)做好路拱及排水坡度（4%）。當(dāng)最低面修整完畢后，先鋪設(shè)5 cm厚中粗砂,采用機(jī)械上料，人工攤鋪，保證厚度均勻一致，用壓路機(jī)碾壓密實(shí)平整，壓出橫向排水坡，然后再沿路基鋪展土工布，再鋪上5 cm厚中粗砂及0.5m厚A級(jí)填料（分兩層），進(jìn)行碾壓。

挖方段應(yīng)注意路基整平時(shí)不能超挖,避免土工布出現(xiàn)低洼不平影響排水，并按設(shè)計(jì)制作4%的線路橫坡，以利排水。

3.3 施工中注意事項(xiàng)

1）土工布上下填料必須嚴(yán)格控制在0.25 mm～2 mm，碾壓到位，防止穿破土工布。

2）在兩塊土工布接頭處,搭接長(zhǎng)度不得小于30 cm，搭接順序?yàn)楦呶煌凉げ級(jí)涸诘臀煌凉げ枷路健?/p>

3）施工中土工布必須拉平，不能有褶皺或坑洼，機(jī)械上料時(shí)，應(yīng)在機(jī)械掉頭處加厚填筑以保護(hù)土工布不被損壞。

4）施工中發(fā)現(xiàn)土工布有損壞，應(yīng)視嚴(yán)重程度修補(bǔ)或更換，修補(bǔ)范圍應(yīng)超過(guò)裂口至少30 cm。

5）土工布施工前必須保證路基排水通暢，否則不透水土工布在降雨后將大量積水，影響路基質(zhì)量。

4 使用效果及效益分析

1）采用機(jī)械配合人工進(jìn)行土工布施工進(jìn)度快，還可以降低成本，且能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2）土工布結(jié)合滲水料作為路基施工，在排水良好的情況下，在土工布攤鋪完畢后,將減少降雨對(duì)路基施工的影響，加快施工進(jìn)度，提高效益。

3）保證了工程質(zhì)量，保證碾壓砂層的平順，特別對(duì)本工程中的路塹段，它快揭快封的特點(diǎn)，避免了因基床暴露時(shí)間太長(zhǎng)而造成承載力下降的現(xiàn)象。

[1] 薛琪.土工布在膨脹土（巖）路基工程的應(yīng)用[M]

[2] 劉漢東，路新景，霍瑞科主編.巖土力學(xué)（理論與工程實(shí)踐）[M].鄭州:黃河水利出版社，1997.405.407

[3] 劉杰.第三屆國(guó)際土工織物會(huì)議論文譯文[C].1998土的滲透穩(wěn)定與滲流控制[M].第五章，設(shè)計(jì)反濾層的基本原理與方法