无裂缝防渗稳定膨胀土挖方堤坡施工方法

摘要

无裂缝防渗稳定膨胀土挖方堤坡施工方法是一种用于水利和道路工程膨胀土渠坡和路堤无裂缝防渗稳定膨胀土挖方堤坡设计方法，尤其是一种直接应用于膨胀土地区水利工程领域的边坡的设计，其施工方法为：A、探明测定所在区域膨胀土的膨胀势和膨胀土的埋深和厚度；B、选定注浆的压力，采用易流动的水泥浆或水泥粉煤灰浆进行劈力压浆，注浆的压力取0.3MPa～1.0MPa；C、待压入膨胀土土体内部的水泥浆或水泥粉煤灰浆固结后，按设计的边坡坡度进行开挖；D、进行无缝防渗保护层施工，这种改性后的膨胀土压密层结构稳定，不会出现干裂现象，压密层的渗透系数很小，达到防渗的目的和要求，具有标本兼治的功效。

说明书

技术领域

本发明是一种用于水利和道路工程膨胀土渠坡和路堤无裂缝防渗稳定膨胀土挖方堤坡设计方法，尤其是一种直接应用于膨胀土地区水利工程领域的边坡的设计，利用这一技术可保护和防止膨胀土地区渠坡由于渗雨渗水引起滑坡和失稳等事故发生。

背景技术

我国已发现有20多个省份和自治区分布有大量的膨胀土，膨胀土是一种特殊的土，吸水膨胀脱水干裂，周而复始致使边坡失稳；路堤垮塌影响公路铁路的正常运营；河堤滑坡堵塞河道，影响通航排洪抗涝；使得轻型的建筑物开裂，甚至倒塌，给生命财产造成巨大损失。

膨胀土因其具有特殊的工程特性，易造成渠坡失稳，对工程的安全运行影响很大，而且其处理难度、处理的工程量和投资也较大，尤其是膨胀土的挖方地段的渠坡。因此，膨胀土边坡的处理是相关水利工程的主要技术难题之一。如何建成稳定防渗的渠坡将关系到整个工程建设的成败。

另外，膨胀土地区的高速公路、铁路路堤和河流渠坡施工通常是掺加石灰和水泥进行膨胀土改性，但由于用石灰和水泥改性稳定期较短，一般在2-3年，不能满足实际工程长期稳定的要求。这主要由于这种改性土易出现干裂缝，水从这些干裂缝中渗入到土体内部，膨胀土内部因水分增加产生膨胀，加速大表层干裂缝的发育和延伸，降低改性的效果。因此，水利工程中这种简单改性对工程来说很不安全，并存在隐患。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出无裂缝防渗稳定膨胀土挖方堤坡施工方法，采用该施工方法进行深层膨胀土土体结构性加固，施工简单方便，无毒无害，能保证膨胀土地区挖方边坡的稳定与安全。

技术方案：本发明的无裂缝防渗稳定膨胀土挖方堤坡施工方法包括两部分。一是膨胀土土体内部结构性加固，由于膨胀土挖方边坡卸荷作用，导致膨胀土的原生裂隙扩大加深，对这些裂隙将采用劈力压浆进行封堵裂缝，同时利用压浆的水泥砂浆液使沿裂缝壁两侧分布的膨胀粘土矿物改性，降低膨胀性，这样进行深层膨胀土土体结构性加固。二是边坡无缝防渗保护层，边坡防护层通过调整膨胀土的颗粒级配和改性，再进行分层压实，降低渗透系数，同时改变级配的膨胀土压实层不再出现干裂缝，性能稳定，对深部原状起到保护作用。这种技术可用于膨胀土地区的高速公路、铁路路堤和河流渠坡的工程施工中去。

膨胀土出现吸水膨胀脱水干裂主要由于膨胀土含有细颗粒的膨胀性的粘土矿物，原状的膨胀土含有大量的原生次生的裂缝，传统的改良技术稳定期较短，使用一段时间后常常会有出现开裂，改性失效。本发明第一步对膨胀土挖方边坡内部采用劈力压浆进行封堵裂缝的土体结构性加固；第二步采用无缝防渗保护层，无缝防渗保护层采用无毒无害的石灰、粉煤灰和少量粉砂掺加到膨胀土中，调整膨胀土的颗粒级配，改善粘土的胀缩性和土团粒结构，达至物理改性的目的，在充分搅拌均匀后进行分层振动压实，而且不会出现干裂缝，这种物理改性后的膨胀土压密层结构稳定，渗透系数很小(渗透系数小于1×10^-7cm/s)，达到防渗的目的和要求。该技术达到标本兼治的功效。

具体的操作如下：

a、探明测定所在区域膨胀土的膨胀势和膨胀土的埋深和厚度；

b、采用易流动的水泥浆或水泥粉煤灰浆进行劈力压浆，注浆的压力0.3～1.0MPa；

c、待压入膨胀土土体内部的水泥浆或水泥粉煤灰浆固结后(通常需要一个月左右)，按设计的边坡坡度进行开挖；

d、进行无缝防渗保护层施工：

d1)测定原土层膨胀土的颗粒级配曲线和胀缩特性；

d2)在膨胀土中并掺入占总重量5～10％的石灰，再分别配制几种占总重量比例为5％～12％的粉煤灰和占总重量比例为1％～2％细砂，测定颗粒级配曲线；

d3)按照d2)中试验掺加的石灰、粉煤灰和少量粉砂的比例进行击实试验，得到不同的击实曲线，并得到相应的最佳含水量和最大干密度；

d4)按照相应的石灰、粉煤灰和少量粉砂掺合比及对应的最佳含水量和最大干密度进行制样，测定试样的改性效果和渗透系数，从而找到满足相关工程需要的石灰、粉煤灰和少量粉砂掺合比；

d5)按照试验得到最佳的石灰、粉煤灰和少量粉砂掺合比，与膨胀土充分搅拌均匀，配置最佳含水量进行振动压实，形成压密层，这样分层填筑形成各种路堤或渠坡。

有益效果：这一施工工艺，施工简单方便，无毒无害，利用这一技术可保护和防止膨胀土地区渠坡由于渗雨渗水引起滑坡和失稳等事故发生。该施工工艺不仅保障膨胀土土体表面的防渗效果，同时对挖方膨胀土边坡因卸荷出现各种裂隙而丧失连续性也进行了结构性整体稳定性加固，达到标本兼治的目的，保证膨胀土地区挖方边坡的稳定与安全，可有效地防止膨胀土挖方边坡出现大面积滑坡的地质灾害，避免因膨胀土挖方边坡出现大面积滑坡而造成的经济损失，具有明显的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是渠坡示意图。其中有：防浪保护层1、无缝土质保护层2、稳定结构加固区3、排水沟4。

具体实施方式

本发明的建立方法如下：

a、探明测定所在区域膨胀土的膨胀势和膨胀土的埋深和厚度；

b、选定注浆的压力，采用易流动的水泥浆或水泥粉煤灰浆进行劈力压浆；

c、待压入膨胀土土体内部的水泥浆或水泥粉煤灰浆固结后(通常需要一个月左右)，按设计的边坡坡度进行开挖；

d、进行无缝防渗保护层施工：

d1)测定原土层膨胀土的颗粒级配曲线和胀缩特性；

d2)在膨胀土中并掺入占总重量5～12％的石灰，再分别配制几种占总重量比例为5％～12％的粉煤灰和占总重量比例为1％～2％细砂，测定颗粒级配曲线；

d3)按照d2)中试验掺加的石灰、粉煤灰和少量粉砂的比例进行击实试验，得到不同的击实曲线，并得到相应的最佳含水量和最大干密度；

d4)按照相应的石灰、粉煤灰和少量粉砂掺合比及对应的最佳含水量和最大干密度进行制样，测定试样的改性效果和渗透系数，从而找到满足相关工程需要的粉煤灰和少量粉砂掺合比；

d5)按照试验得到最佳的石灰、粉煤灰和少量粉砂掺合比，与膨胀土充分搅拌均匀，配置最佳含水量进行振动压实，形成压密层，这样分层填筑形成各种路堤或渠坡。