【文章內容簡介】 公路及一、二級公路路基填土高度小于路面與路床的總厚度，基底為膨脹土時，—，并將路床換填非膨脹土或摻灰處理。換填或摻灰改性厚度可以通過非擾動土有荷載膨脹量試驗確定。試驗取地表下80cm深處天然含水量非擾動土進行。通過系列有荷載膨脹量試驗，可以求得試樣在1%膨脹量變形時的膨脹力，該膨脹力稱作膨脹力標準值?？蓳Q填或摻灰改性厚度以式(32)計算確定。若計算值小于30cm，則取30cm。 （3—2）式中：—設計換填土或摻灰改性土的厚度，m； —換填土層或摻灰改性土層底面下膨脹土的膨脹力標準值(試樣在1%膨脹量變形時的膨脹力)，kPa； —路面結構層壓強，kPa； —壓實后換填土層或摻灰改性土層容重，kN/m179。 石灰樁或灰土樁法石灰樁是房屋建筑部門常用的地基處理方法。它采用機械或人工方法在地基或塹坡中成孔，然后灌人生石灰或生石灰與粉煤灰、火山灰、水泥等的摻和料及少量外加劑，并振密或夯實而形成樁體。石灰樁與經改良的樁周土組成石灰樁復合地基，以支撐上部建筑物。石灰樁的加固深度可以從幾米到十幾米。本章的石灰樁法主要用于公路路堤的膨脹土基底加固或膨脹土塹坡的穩(wěn)定性加固。用于公路膨脹土地基處理的石灰樁與房屋建筑使用的石灰樁，在工作機理與設計計算上略有差異。用于公路膨脹塹坡穩(wěn)定的石灰樁更偏重于石灰對膨脹土的改性作用。因而，穩(wěn)定膨脹土塹坡的石灰樁較建筑地基處理的石灰樁孔徑更小，樁體更密。 原理與適用范圍，也適用于弱與中等膨脹土開挖塹坡。但兩者的加固原理與設計原則存在一定差異。用于處理膨脹土軟基的石灰樁一般為2—10m。石灰樁對膨脹土軟基的加固原理可歸納為：樁周土的改性與膠結作用、置換作用、排水固結作用、樁與樁間土的高溫效應、膨脹擠密作用。⑴樁周土的改性與膠結加固作用樁孔中的生石灰與樁周接觸的膨脹土會發(fā)生離子交換、化學與凝膠反應等，從而對樁周膨脹土起到改性與膠結加固作用。石灰對膨脹土的改性機理具體參看上節(jié)的“石灰改性膨脹土的機理”。在天津清代道臺衙門舊址建筑物下曾發(fā)現(xiàn)石灰樁對土的膠結作用證據(jù)。該樁長3050cm不等，性狀上大下小，如鐘形。發(fā)現(xiàn)時，樁中心仍然呈軟膏狀，但樁周約2cm的土卻形成了一層堅硬的外殼，近于陶土的色調。生石灰對膨脹土的改性作用范圍更寬。⑵置換作用石灰樁較樁間土具有更大的強度(抗壓強度約500kPa)，其作為豎向增強體與樁間土形成復合地基。石灰樁在復合地基中發(fā)揮著樁體作用。當承受荷載時，剛度較大的樁承擔較大的應力，約分擔了30%的荷載(在正常置換比下)。根據(jù)國內實測數(shù)據(jù)，—。石灰樁這種置換作用在膨脹土地基具有獨特功用。當樁間淺層膨脹土吸水膨脹時，樁分擔的荷載將部分退還轉移給周圍的膨脹土，從而抑制淺層膨脹土的脹縮變形。⑶排水固結作用試驗表明，石灰樁體的滲透系數(shù)一般為105—103cm/s，相當于細砂的滲透系數(shù)。由于石灰樁間距較小(一般為2—3倍樁體直徑)，水平路徑很短，具有很好的排水固結作用。從建筑物沉降觀測記錄表明，建筑竣工使用時，其沉降已基本穩(wěn)定。當樁體摻和料采用煤渣、礦渣、鋼渣等粗顆粒料時，排水固結作用更加明顯。⑷樁與樁間土的高溫效應軟基膨脹土含水量較高。，同時放出1164kJ的熱量。加摻和料的石灰樁，樁內溫度可高達200—300℃，樁間土的溫度最高可達到40—50℃，從而使膨脹土產生一定的汽化脫水，膨脹土中含水量下降，土?？繑n擠密，強度提高。⑸膨脹擠密作用石灰樁的生石灰吸水膨脹，使樁間膨脹軟土受到強大的擠壓力，這對地下水位以下軟土的擠密起主導作用。測試結果表明，自然狀態(tài)下，—，質量好的一等鈣石灰的體脹約為3—。石灰樁對膨脹土塹坡的穩(wěn)定原理可歸納為：樁周膨脹土的改性作用，邊坡的分隔加固作用、排水作用。⑴樁周膨脹土的改性作用石灰對膨脹土的改性機理具體參看上節(jié)的“石灰改性膨脹土的機理”，用于穩(wěn)定膨脹土石灰樁具有樁徑小、樁體密的特點。這樣，生石灰對樁周的膨脹土改性作用面積大大增加。以生石灰離子在膨脹土中滲透與影響距離15cm計算，則樁徑15cm、樁距60cm、正三角形排列的石灰樁，其換土與膨脹土改性總面積可達51%。樁周膨脹土的改性作用與樁本身的換土作用，較好地增強了膨脹土塹坡淺層土體的整體強度，改善了整體的脹縮性。⑵邊坡表層的分隔加固作用由于膨脹土中大量地、不均勻地分布著各種尺寸的結構面(如裂隙、構造軟弱面、斷裂滑面)，使其路塹邊坡破壞并表現(xiàn)出某些隨機性質，既可以發(fā)生在坡腳、玻腰或坡頂，也可以發(fā)生在任何局部地段。針對這種局部破壞，有效的防護措施就是分隔支護。塹坡上的石灰樁以自身為結點，組成一個類似于三角形網格狀結構，將塹坡的淺層膨脹土分隔加固，可以有效地阻止膨脹土的隨機局部破壞和邊坡的分級逐次破壞。分隔加固的優(yōu)點在于，即使某一個網內的膨脹土發(fā)生變形與破壞，也不會將這種變形與破壞擴散到其他部位，極大地減少了膨脹土淺層病害的發(fā)生規(guī)模與次數(shù)。⑶排水作用石灰樁體的滲透系數(shù)一般為105—103cm/s，相當于細砂的滲透系數(shù)。這樣，塹坡某一部位土體中的滲水很快可以通過其下游的石灰樁順利排出，從而減少了土中積水引發(fā)的膨脹土變形與破壞。 設計計算 ⒈用于公路膨脹土地基處理的石灰樁設計分為3種類型：⑴挖方路段膨脹土塹坡加固的石灰樁設計；⑵填方路段膨脹土軟基的石灰樁加固設計；⑶公路橋涵地基與基礎設計。公路橋涵地基與基礎設計參考《規(guī)范》[10]。 ⒉膨脹土塹坡加固的石灰樁設計計算⑴石灰樁設計①材料選用新鮮的生石灰，并需過篩，一般要求石灰粒徑20mm左右，含粉量不得超過總重量的20%，Ca0含量不得低于70%，夾石含量不大于5%。②樁徑的設計根據(jù)施工工藝確定，一般為10—30cm。為了防止樁中心的軟化現(xiàn)象，本設計建議取15cm。灰土樁可取較大直徑，建議取30cm。③—5倍的樁徑。具體設計時可根據(jù)膨脹土的膨脹性強弱及氣候變化劇烈程度，在此區(qū)間選擇樁距。弱膨脹土可選擇樁徑5倍的樁距。④樁長根據(jù)膨脹土類型及當?shù)卮髿怙L化深度確定。原則上講，樁長應大于膨脹土強風化層厚而小于強風化層厚與弱風化層厚之和?！?m，弱風化層厚一般為1—?！?。⑤建議樁體豎直布置，樁孔在坡面上采用正三角形排列。⑵其他配合措施設計包括邊坡表層排水、漿砌塊石或混凝土骨架、植草等設計。⒊石灰樁加固膨脹土軟基的設計計算膨脹土軟基承載力確定與使用填方路堤膨脹土軟基的承載力確定與使用，參考“淺層換填與摻灰改性法”有關內容。⑴石灰樁設計①材料選用新鮮的生石灰，含粉量不得超過總重量的20%，Ca0含量不得低于70%，夾石含量不大于5%。試驗證明，小粒徑生石灰加固效果優(yōu)于塊灰，應用時將石灰塊碎成小粒徑，一般要求石灰粒徑20mm左右。生石灰中摻人適量粉煤灰或火山灰等含硅材料時，粉煤灰或火山灰與生石灰的重力配合比一般為3:7。粉煤灰應采用干灰，含水量w5%，使用時要求與生石灰拌均勻。②樁徑的設計根據(jù)施工工藝確定，一般為15—50cm。若樁的材料只有生石灰，而無輔助摻料時，為了防止樁中心的軟化現(xiàn)象，本設計建議樁徑取值不超過30cm。③樁距一般取3—4倍的樁徑距離。一般距樁中心4倍距離以外的土得不到加固，樁體石灰對膨脹土的影響作用也減至零。樁位布置在平面上可采用梅花形、