一种改良膨胀土地基、边坡的施工方法技术

本申请公开了一种改良膨胀土地基、边坡的施工方法，所述膨胀土地基包括工程土，所述化学试剂中硫酸铝溶液和水玻璃掺入量分别占工程土总质量的1％～3％和2.5%～10.0%；所述施工方法包括喷洒、注浆和压实；本申请的经化学试剂改良后的膨胀土具有较高的抗压及抗剪强度，其膨胀性也得到很大改善，水稳定性也得到很大幅度改良；本申请具有成本低廉、改良效果持久、施工工艺简单的特点，对天然边坡及工程建设有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种改良膨胀土地基、边坡的施工方法
本专利技术属于地质灾害处理及岩土工程
，特别涉及改良膨胀土地基、边坡的施工方法。
技术介绍
膨胀土对水的敏感性较强，具有遇水膨胀失水收缩的特点。经过反复吸水、失水过程后，裂隙发育，强度降低，具有不良的工程性质，对轻型构筑物如道路、铁路、水利工程存在很大的安全隐患，所以在施工之前必须对膨胀土进行处理。膨胀土改良是以降低膨胀土胀缩性，提高膨胀土强度，增强膨胀土在干湿循环过程中的水稳定性为的目的。在膨胀土中添加改良剂的种类主要分为工业废渣、化学试剂、生物材料三大类。其中，应用最为广泛包括石灰、粉煤灰、水泥等，但石灰改良膨胀土见效慢，容易产生污染；粉煤灰改良膨胀土掺量大，成本高，且需要和石灰混合才有效果；水泥改良膨胀土的方法中，早期的强度不高。针对以上材料的不足，结合化学材料流动性高，成本低廉，施工工艺简单的特征，采硫酸铝和水玻璃混合溶液改良膨胀土。中国专利201410720946.5公开了一种膨胀土改良剂，按重量百分数计包括以下组分：十八水硫酸铝33％～70％，氯化铁5％～18％，十六烷基三甲基溴化铵8％～20％，聚丙烯酰胺0.1％～1％，聚合氯化铝8％～20％，九水合水玻璃3％～8％。本专利技术膨胀土改良剂能很好的抑制膨胀土的膨胀潜势，无侧限抗压强度有所增强，能满足《公路路基设计规范》(JTG？E30-2004)工程施工要求。且制备该改良剂的原料易得，价格低廉，无毒无害，对人体健康和环境没有影响。该改良剂渗透性好，施工简单，通过直接喷洒来改良膨胀土，进而完成对膨胀土的固化，大幅度降低施工成本及施工过程对人、环境的影响。但是考虑到成本高昂，现有技术就显得略有不足。
技术实现思路
解决的技术问题：本申请主要是提出一种改良膨胀土地基、边坡的施工方法，解决现有技术中存在的强度不高、有污染等技术问题，使膨胀土的强度、韧性、膨胀性和水稳定性得到大幅改善，满足工程施工要求，同时避免了废弃物对环境造成污染，成本低廉，具有明显的环境效益和经济效益。技术方案：一种改良膨胀土地基、边坡的施工方法，包括如下步骤：第一步，按质量份数配比膨胀土100份、硫酸铝1-3份、水玻璃2.5-10份称取膨胀土、硫酸铝和水玻璃；第二步，将称量后的膨胀土、硫酸铝和水玻璃进行机械拌合，形成工程土填料；第三步，将拌合好的工程土填料运输到目的场地，进行工程土填料堆填，保证其表面平整，以形成膨胀土地基毛坯；第四步，对形成的膨胀土地基毛坯进行机械碾压，从而形成膨胀土地基成品。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述膨胀土、硫酸铝和水玻璃质量分数配比为膨胀土100份、硫酸铝1.2-2.8份、水玻璃3-9份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述膨胀土、硫酸铝和水玻璃质量分数配比为膨胀土100份、硫酸铝1.5-2.5份、水玻璃4-8份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述膨胀土、硫酸铝和水玻璃质量分数配比为膨胀土100份、硫酸铝1.7-2.3份、水玻璃5-7.5份。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述膨胀土、硫酸铝和水玻璃质量分数配比为膨胀土100份、硫酸铝2份、水玻璃6份。有益效果：本申请所述改良膨胀土地基、边坡的施工方法采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：1、改良后的膨胀土膨胀特性显著降低。2、经硫酸铝和水玻璃混合溶液改良后的膨胀土具有较高的无侧限抗压强度，塑性提高，抗剪强度指标明显增大。3、经硫酸铝和水玻璃混合溶液改良后的膨胀土水稳定得到改善，再次添加改良剂溶液，改良效果再次的到加强。4、本专利技术利用的改良材料廉价，实施成本低，施工工艺简单可行，可广泛应用于边坡、挡土墙、路基、地基、堤岸等岩土和水利工程领域。附图说明：图1为1％硫酸铝改掺量改良土的无侧限抗压强度变化图。图2为2％硫酸铝改掺量改良土的无侧限抗压强度变化图。图3为3％硫酸铝改掺量改良土的无侧限抗压强度变化图。图4为1％硫酸铝改掺量改良土的抗剪强度与垂直压力关系图。图5为2％硫酸铝改掺量改良土的抗剪强度与垂直压力关系图。图6为3％硫酸铝改掺量改良土的抗剪强度与垂直压力关系图。图7为改良土的粘聚力与硫酸铝和水玻璃混合溶液掺量的关系曲线图。图8为1％硫酸铝掺量改良土的自由膨胀率与水玻璃掺量关系图。图9为2％硫酸铝掺量改良土的自由膨胀率与水玻璃掺量关系图。图10为3％硫酸铝改掺量改良土的自由膨胀率与水玻璃掺量关系图。图11为1％硫酸铝改掺量改良土的无荷膨胀率与时间的关系图。图12为2％硫酸铝改掺量改良土的无荷膨胀率与时间的关系图。图13为3％硫酸铝改掺量良土的无荷膨胀率与时间的关系图。图14为1％硫酸铝掺量改良土的体积变化与干湿循环次数的关系图。图15为1％硫酸铝掺量改良土的体积变化与干湿循环次数的关系图。图16为1％硫酸铝掺量改良土的体积变化与干湿循环次数的关系图。图17为1％硫酸铝掺量改良土的抗剪强度与垂直压力的关系图。图18为2％硫酸铝掺量改良土的抗剪强度与垂直压力的关系图。图19为3％硫酸铝掺量改良土的抗剪强度与垂直压力的关系图。图20为2％硫酸铝、2.5％水玻璃掺量改良土的抗剪强度与垂直压力的关系图。图21为2％硫酸铝、5.0％水玻璃掺量改良土的抗剪强度与垂直压力的关系图。图22为2％硫酸铝、7.5％水玻璃掺量改良土的抗剪强度与垂直压力的关系图。图23为2％硫酸铝、10.0％水玻璃掺量改良土的抗剪强度与垂直压力的关系图。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。实施例1一种改良膨胀土地基、边坡的施工方法包括如下步骤：第一步，按质量份数配比膨胀土100份、硫酸铝1-3份、水玻璃2.5-10份称取膨胀土、硫酸铝和水玻璃；第二步，将称量后的膨胀土、硫酸铝和水玻璃进行机械拌合，形成工程土填料；第三步，将拌合好的工程土填料运输到目的场地，进行工程土填料堆填，保证其表面平整，以形成膨胀土地基毛坯。本专利技术的机理是：水玻璃是一种水溶性硅酸盐。在PH小于9时的水溶液环境下，能与土粒中的高价态阳离子发生胶化和凝集作用，形成沉淀以及硅胶颗粒，在土体表面铺成一层，从而加固土体。硫酸铝溶液中含高价态的的铝离子Al3+，可与土体中低价的K+、Na+发生阳离子置换作用，使土的扩散层变薄，渗透膨胀量变低，从而使土颗粒集聚起来，提高土的强度。且而Al3+具有的胶化作用也能使土颗粒凝集起来，与土体生成复杂的铝硅酸盐矿物，增加土体的强度。无侧限抗压强度是评价改良土性能的一个关键性的指标，它与土体类型、密度、含水率、养护龄期及受力条件等很多因素有关，能比较准确的反映试件的强度特征，在实际工程中有着重要的意义。根据试验所得数据绘制素土及改良土在通以硫酸铝掺量条件下，无侧限抗压强度与水玻璃掺量关系图。如图1-3所示，从图中可以发现，当水玻璃掺量一定时，改良土的无侧限强度与硫酸铝掺量呈现正相关的关系，素土的无侧限强度为271.5KkPa，当硫酸铝含量为1％时，最大无侧限抗压强度为379KPa，当硫酸铝含量为3％时，最大无侧限抗压强度为399KPa，达到最大值。图1-3中还可以发现，当硫酸铝掺量一定时，随着水玻璃的含量增加，改良土的无侧限抗压强度先增加缓慢增加后大幅度减小。当水玻璃含量到达7.5％时，无侧限抗压强度到达顶峰。改良效果最好。这是因为水玻璃与土体颗粒发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改良膨胀土地基、边坡的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，按质量份数配比膨胀土100份、硫酸铝1‑3份、水玻璃2.5‑10份称取膨胀土、硫酸铝和水玻璃；第二步，将称量后的膨胀土、硫酸铝和水玻璃进行机械拌合，形成工程土填料；第三步，将拌合好的工程土填料运输到目的场地，进行工程土填料堆填，保证其表面平整，以形成膨胀土地基毛坯；第四步，对形成的膨胀土地基毛坯进行机械碾压，从而形成膨胀土地基成品。

【技术特征摘要】
1.一种改良膨胀土地基、边坡的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，按质量份数配比膨胀土100份、硫酸铝1-3份、水玻璃2.5-10份称取膨胀土、硫酸铝和水玻璃；第二步，将称量后的膨胀土、硫酸铝和水玻璃进行机械拌合，形成工程土填料；第三步，将拌合好的工程土填料运输到目的场地，进行工程土填料堆填，保证其表面平整，以形成膨胀土地基毛坯；第四步，对形成的膨胀土地基毛坯进行机械碾压，从而形成膨胀土地基成品。2.根据权利要求1所述的改良膨胀土地基、边坡的施工方法，其特征在于：所述膨胀土、硫酸铝和水玻璃质量分数配比为膨胀土10...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙树林，张德恒，陈怿旸，温文峰，李嘉勋，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32