高液限粘土论文

高液限粘土论文（精选8篇）

高液限粘土论文 篇1

摘要：笔者简要介绍了高液限粘土掺石灰、粉煤灰砂化处理过程及路面底基层施工工艺, 并针对施工中存在的含水量、掺灰量、碾压控制问题提出了具体的措施。

关键词：高液限粘土,二灰土,底基层,施工技术

1工程概况

连盐高速公路连云港段起讫里程K5+009.32～K12+100 (7.091 km) 为双向六车道, 为平原微丘高速公路技术标准, 设计时速120 km/h, 路基全宽35 m。路面底基层采用二灰土设计, 填筑厚度20cm, 要求7 d无侧限强度为0.6 MPa, 压实度标准>95%。根据连云港地区土源的实际情况, 所用土质为土场浅层0.3～2.6 m软土硬壳层, 层厚约1.1～2.1 m, 浅黄～黄灰色粘土, 粘粒含量22.0～69.2%, 硬塑～软塑状态, 深1 m以内含水量29.7～31.1%, 深1 m以下含水量48.1～53.9%。浅层以下为灰色淤泥, 塑性指数高达32.5, 超过了规范要求, 二灰土施工难度较大, 不易达到规范要求。为此, 需对高塑性粘土进行掺灰砂化处理, 选择适当的粉碎方法, 并通过优化二灰土的配合比设计和施工工艺来严格控制施工质量。

2施工准备

计划在K11+150～+300段进行二灰土试验段施工, 经过对试验段95区顶层的验收, 根据设计要求检查灰剂量、压实度、高程、中线偏位、宽度、平整度等各项指标均合格后, 开始进行二灰土施工。

2.1 施工前的放样

对全线导线点复测和沿线水准点、临时水准点进行复测, 水准点误差在允许范围内。为在施工中准确控制高程, 采用水准仪测量和人工挂线测量高程的双控高程, 对全线95区顶面进行中、边桩的二次放样复测。

2.2 材料准备

2.2.1 石 灰

采用江苏宜兴产石灰, 符合Ⅲ级和Ⅲ级以上石灰技术指标的要求, 试验段石灰一次性备足, 生石灰进场从消解、过筛到使用的时间需超过7 d时间, 以使石灰能够充分消解, 避免二灰土底基层出现打泡现象。采用必要覆盖封存措施妥善保管。

2.2.2 粉煤灰

粉煤灰采用连云港新浦电厂的湿排灰, 粉煤灰SiO2、Al2O3和Fe2O3总含量为75.88%, 烧失量不应超过8.28%, 比表面积宜大于2 830 cm2/g, 符合二灰土所用粉煤灰的技术要求, 进场粉煤灰集中堆放并覆盖, 购进粉煤灰含水量控制在35%以内, 对于凝结成块的粉煤灰, 使用时将灰块打碎。

2.2.3 土

结合本段实际情况, 采用2-1#取土坑的土, 二灰土试验段用土塑性指数为32.0, 根据《江苏省高速公路高塑性土做二灰土路面底基层施工技术指导意见》中的要求, 提前7 d采用4%生石灰取土进行闷料、砂化。室内试验砂化7 d后, 土的塑性指数降为18.4, 符合二灰土用土要求。

3二灰土采用配合比及材料用量计算

3.1 配合比设计

按设计图纸、技术规范及《江苏省高速公路工程高塑性土做二灰土路面底基层施工指导意见》中的要求, 在室内进行配合比设计, 其数据见表1。

注:根据标准击实和无侧限强度情况, 拟采用10∶20∶70作为路基二灰土底基层试验配合比。

3.2 材料用量的计算 (以K11+150～+300左半幅为例)

3.2.1 二灰土混合料断面体积

宽度按17.315 m计算, 混合料压实总方量为150×17.315×0.21=545.4 m3 (0.21为路基沉降预留量) , 平均压实度按95%考虑, 故混合料的重量为545.4×95%×1.50×1.05=816.1 t (1.05为考虑各种因素造成的材料损耗系数) 。

3.2.2 砂化土

现场测试土含水量为19%, 则每m2的重量为:

1.0×1.0×0.21×1.50×95%×70%× (1+19%) × (1+4%) =0.259t

3.2.3 粉煤灰

现场测试煤灰含水量为33%, 则每m2粉煤灰的重量为:

1.0×1.0×0.21×1.50×95%×20%× (1+33%) =0.080t

3.2.4 石 灰

由于预先采用4%石灰掺量进行砂化处理, 因此混合料布灰量应扣除砂化土中石灰含量。现场测试石灰含水量为30%, 则每m2消石灰重量为:

[1.0×1.0×0.21×1.50×95%×10%-1.0×1.0×0.21×1.50×95%×70%× (1+4%) ×4%]× (1+30%) =0.028t

3.2.5 混合料组成设计

根据前阶段路基土方施工经验, 采用对土方进行掺入4%石灰量进行拌匀砂化处理, 闷置7 d进行改性, 改性土的塑性指数降到20左右。对于改性后的土先用稳定土拌和机进行颗粒粉碎, 使其颗粒小于15 mm后再摊铺石灰、粉煤灰。

4施工机械的配备与人员配备

采用机械化配合人工整平施工, 流水作业。施工前已对各种参与施工的机械设备进行一次检修, 确保机械性能良好。本次施工配备的机械设备情况见表2。成立以项目经理为首的现场组织管理小组, 工程、安装、测量、试验及现场管理副经理等成员组成。

5施工工艺

打两侧底基层边线→中分带和土路肩培土→打格子布土→检查布土厚度、含水量及整平→打格子掺粉煤灰并整平→打格子布消石灰→拌和、粉碎并检查拌和深度、颗粒大小→检查石灰剂量及含水量→初压→粗整平→检查松铺厚度→静压→测量精平细整型→碾压成型→覆盖塑料薄膜养生

6施工方法

6.1 中央分隔带和土路肩培土

在准备好的试验路基上分别在靠近中央分隔带和土路肩一侧用石灰打出底基层边线, 并依次控制二灰土的铺筑宽度。布土全断面进行, 两侧培土路肩高程要与二灰土顶面高程一致, 并可用平地机伸出的刮刀将靠近二灰土内侧刮出立茬, 两侧培路肩土与二灰土同步压实。试验段K11+150～+300段各种材料用量为:

土=150×17.315×0.259=672.7t

粉煤灰=150×17.315×0.080=207.8t

石灰=150×17.315×0.028=72.7t

注:19%、33%、30%分别为土、粉煤灰、石灰含水量。

6.2 布 土

每m2土重为0.259 t, 用东风汽车装运土, 每车装土量为:

3.6m3×1.25t/m3=4.5t

每车土铺筑面积=4.5÷0.259=17.4m2

打格上土尺寸采用4.02 m (纵向) ×4.33 m (横向) , 每格布土一车。

松铺厚度为:0.259÷[1.25× (1.0×1.0) ]=207 mm

注:4%砂化土堆积密度经试验为1 250 kg/m3, 现场粗平碾压测量厚度为155～160mm。

布土完毕后进行翻晒, 并控制含水量在18～19%范围内, 砂化土粗平, 用靖江720路拌机拌合一遍, YZ14型压路机静压一遍, 用平地机粗平一次, 后进行称重法检测, 要求50 m/断面, 3点/断面, 挖坑检测1点/1 m2的范围。

K11+190、240、280称重检测平均重量254 kg (理论计算259kg) , 平均颗粒检测9.1% (<10%) (个别部位有超粒径现象, 因含水量偏低, 在粉碎程度基本到位的情况下如果增加翻拌次数改观不会太大, 只能使用路拌机在布粉煤灰后拌合时增加翻拌次数, 以减少超粒径现象的存在。) , 平均含水量 (烘干法) 18.0% (粗平后) (布土时19.0%) , K11+155、170、190、210、230、250、270、278断面平均检测厚度 (尺量法) 156 mm (粗平后) (理论松铺207 mm) 。检测合格, 进行下步布粉煤灰作业。

6.3 布粉煤灰

上土后耕翻晾晒并测含水量和粒径, 符合要求后布格上粉煤灰, 每m2粉煤灰用量0.080 t, 统一采用东风汽车装粉煤灰。汽车每车装粉煤灰约3.6m3×1170 kg/m3=4.2t, 每车铺筑面积为4.2÷0.080=52.5 m2。

注:粉煤灰堆积密度经试验为1 170 kg/m3。

打格上粉煤灰尺寸采用12.12m (纵向) ×4.33m (横向) 。实际施工时纵向6.06 m为1小格, 人工用小推车 (0.15 m3) 进行布灰, 每小格布灰12车, 平地机将其粗平。

松铺厚度为:0.080÷[1.170× (1.0×1.0) ]=68 mm

粗平后用YZ14型压路机静压一遍碾压, 进行粉煤灰检测, 要求50 m/断面, 检测3点/断面, 挖坑检测1点/1 m2的范围。

K11+170、220、260断面称重检测平均重量80.2 kg (理论计算80.0kg) , 平均含水量 (烘干法) 33% (粗平后) (理论松铺33%) , K11+160、175、200、210、230、245、260、270断面平均厚度 (尺量法) 69 mm (粗平后) (理论松铺68 mm) 。

粉煤灰称重完成后, 用靖江720路拌机拌合四遍, WBY210路拌机拌合一遍, YZ14型压路机静压一遍碾压, 对粉煤灰和砂化土的混合料进行检测。K11+170、220、260断面称重检测平均重量330 kg, 平均颗粒检测4.7% (<5.0%) , K11+160、175、200、210、230、245、260、270断面平均厚度 (尺量法) 210 mm (粗平后) 。检测完毕进行布石灰作业。

6.4 布石灰

本次试验段所用石灰于7天前在石灰场消解, 并经过10 mm筛备用, 石灰采用预先加4%灰对土进行砂化后进行二次补足掺灰处理。

(1) 计算消石灰用量每m2为0.028

t/m2。

(2) 布格子上灰:

上石灰采用东风汽车运输。每车装石灰约3.6 m3×0.715 t/m3=2.6t, 每车上灰面积为2.6÷0.028=92.9 m2。

打格上石灰尺寸采用21.45 m (纵向) ×4.33 m (横向) , 每车布灰一格, 人工布灰。实际施工时纵向5.36 m为一小格, 人工用小推车 (0.15 m3) 进行布灰, 每一小格布灰6车。

松铺厚度为:0.028÷[0.715× (1.0×1.0) ]=39 mm

注:石灰堆积密度经试验为715 kg/m3。

人工整平后用YZ14型压路机静压一遍碾压, 后对石灰进行检测, 要求50 m/断面, 3点/断面, 挖坑检测1点/1 m2的范围, 检测合格后进行混合料的拌合。

K11+190、250、280断面称重检测平均重量27.5 kg (理论28kg) , 平均含水量 (烘干法) 30.3% (粗平后) (布灰时30%) , K11+152、170、190、210、230、245、260、270断面平均厚度30.8 mm (理论松铺39) 。

石灰称重完成后, 用WBY210路拌机拌合二遍, YZ14型压路机静压一遍碾压, 测量精平。精平时挂线测量, 按纵向10 m, 横向5个点布控。对二灰土混合料进行检测, K11+170、220、280精平后平均含水量 (烘干法) 21.0%, K11+160、175、200、210、230、245、260、270厚度检测 (尺量法) 平均厚度243 mm。

6.5 混合料翻拌

(1) 采用路拌机拌和二遍, 含水量控制在20～22%, 安排专人跟随路拌机, 随时检查拌和深度, 配合路拌机操作手随时调整拌和深度, 使其侵入路基表面5～10 mm, 以便加强路床与路面底基层的结合。随时检查拌和的均匀性, 拌和完成混合料应色泽一致, 不允许出现花白条带, 土块应打碎, 超15 mm粒径颗粒含量不得大于5%。

(2) 检查混合料的含水量、石灰剂量, 并按规定取样制备抗压试件。

(3) 拌和好的混合料不得过夜, 当天碾压成型。

6.6 粗平并测量整平后高程

混合料拌和均匀后, 用振动压路机初压一遍。

(1) 用水准仪跟踪测量, 以控制高程 (高程控制测量点分别距离线路中心线为1.5 m点、6.5 m点、11.5 m点、17 m点) 。

(2) 用平地机进行粗平, 粗平时采用宜高不易低的原则, 粗平完成后测量各点的高程并记录。

6.7 精平并测量整平后高程

(1) 用振动压路机静压一遍以暴露潜在的不平整。

(2) 再次测量各点的高程。

(3) 用平地机按给出的高程精平一遍。

(4) 挂线测量各点的高程, 挂线按纵向10 m, 横向5个点布控。

(5) 按挂线给出的高程精平一遍至符合要求。

6.8 碾压成型

(1) 试验段碾压成型半幅拟采用机具组合, 即每50 m的机具组合见表3。

(2) 在压实过程中检测压实度、厚度, 如果达到压实度要求, 则进行下道工序, 否则继续碾压直至符合要求。

(3) 用压路机静压至无明显轮迹, 碾压速度为3～4 km/h。

1) A方案用YZ14型压路机微振二遍, 三轮压路机压一遍后混合料表面均出现推移现象, 部分松散无法碾压成型, 否定。

2) B方案同A方案, 在用YZ14型压路机微振二遍, YZ20型压路机微振一遍, 三轮压路机碾压一遍后混合料表面也出现局部推移现象, 部分松散无法碾压成型, 否定。

3) 根据前两段施工总结, 我们对C方案进行适时调整, 在用YZ14型压路机微振二遍后, 改为用YZ14型压路机和YZ20型压路机分别强振二遍, 强度平均值达到95.8%。平均厚度检测为211 mm (精平后, 路基顶面翻拌深度10～15 mm) 。在YZ20型强振第二遍后其强度已经达到规范要求, 在后续施工中改变了C方案的三轮压路机继续碾压四遍的施工方法, 实际施工中用三轮压路机光面一次, 并用YZ14型压路机静压一遍, 晚上洒水养护一次, 第二天早晨用胶轮压路机光面一次。

(4) 碾压时遵循由路边向路中, 先轻后重, 先下部密实后上部密实的原则, 以避免出现推移起皮和漏压现象。

(5) 碾压时, 如出现混合料表面过干起尘时, 及时用洒水车洒水湿润, 以防出现起皮及贴皮现象。

(6) 碾压成型的底基层及时进行各项指标的检测, 并计算压实系数, 及时封闭交通进行养护。

7数据成果整理

7.1 计算压实系数

在碾压成型的底基层上测量各点高程, 计算平均厚度, 对比精平后测得的各点厚度, 得出压实系数为:

242÷211=1.15

7.2 标准碾压方案

(1) YZ14压路机微振二遍;

(2) YZ14压路机强振二遍;

(3) YZ20压路机强振二遍;

(4) 三轮压路机 (18/21) 碾压一遍;

(5) YZ14压路机静压一遍, 洒水一遍;

(6) 胶轮压路机碾压一遍。

7.3 施工要点控制

(1) 施工原材料必须符合设计规范要求, 粉煤灰需送权威单位检验合格后方可用于施工。

(2) 石灰要充分消解。现场安排人员对摊铺的消解石灰进行翻捡, 将未充分消解的生石灰清除出去, 并根据清除出的生石灰重量再行补足够数量的消解石灰到相应的格子上。

(3) 施工中必须严格控制土、粉煤灰、石灰的用量, 严格按试验配合比要求打格子上土、上灰。测出砂化土、粉煤灰、石灰的松铺厚度。

(4) 采用稳定土拌合机进行拌合, 施工人员随时检查拌合深度。

(5) 严格按照计算的施工松铺厚度进行摊铺作业。

(6) 二灰土的拌和必须均匀、彻底, 避免“夹层”和“花白条带”的出现, 对达不到要求的必须重新拌和直至达到要求为止。

(7) 含水量的调整, 采用翻晒、洒水等措施, 尽量使混合料含水量碾压时达到最佳含水量±1%范围。

(8) 二灰土尽量当天施工, 当天碾压成型, 避免过夜施工。尤其是掺灰后, 必须当天施工结束。碾压时要连续进行, 由边缘向中间、先轻后重的原则碾压, 直至合格, 避免间断进行, 以造成混合料脱水后表面形成松散、脱皮等现象。

(9) 二灰土施工结束后, 必须及时洒水养护, 必要时覆盖彩条布养生。养护期间需封闭交通, 禁止车辆、机械通行。

(10) 准确真实记录现场测得相关数据, 作好统计资料。

7.4 检 测

检测结果:0.66MPa>0.60MPa, 合格。

8二灰土检测频率

厚度检测3点/断面/20 m;挖坑称重法频率3点/断面/50 m;含水量频率3点/断面/50 m。

9结束语

本文只是针对高液限粘土土质做二灰土底基层施工情况作了介绍, 各地区的材料差别较大, 各地区的材料差异需要通过大量的室内试验和试验段来验证。经多次检测, 要求20 cm厚的二灰土的压实度达到95%非常困难;经过对厚为20 cm、已达到95%压实度二灰土的检测发现, 上面的10 cm压实度一般达到98～100%, 而下面的10 cm压实度一般仅为88～92%。所以, 将二灰土设计成15 cm厚较为合理, 这样才能保证二灰土的全层都达到的95%压实度。二灰土底基层厚度设计过厚, 施工时必须加大碾压功率, 过度碾压使得压路机的剪切力超过二灰土的抗剪强度, 使二灰土的上部开裂, 这反而影响二灰土的使用性能。

参考文献

[1]JTGF80-2004, 公路工程质量检验评定标准[S].

[2]JTJ034-2000, 公路路面基层施工技术规范[S].

[3]江苏省高速公路工程高塑性土做二灰土路面底基层施工指导意见[R].苏高技 (2001) 126号文, 2001.

高液限粘土论文 篇2

摘要:本文结合路基填筑施工中采用高液限土填筑这一特定事例,对高液限土在用于路基填筑时的一些技术要求及注意事项进行整理归纳,以供业内同行日后在进行类似工程施工时能起到一定的借鉴价值。

关键词:高液限土;路基填筑;工艺要求;施工控制

凡是从事公路工程施工的人都知道,在路基工程施工前,一定得先解决好土源填料的问题。然而,有时由于项目施工所在地地质环境特点,想找到符合填筑要求、较为理想的路基填料,却是一件困难的事。因此,有时由于条件所限,本着保护环境、珍惜土地资源的原则,不得不就地采用一些在工程技术领域中较为敏感的填料,在经过一系列的技术处理之后用于路基填筑,类似的填料如高液限土。下面,就让我们来了解一下,高液限土作为路基填料用于路基填筑时,作为一名工程技术监理人员,所要注意的一些主要环节,以及在正式填筑前应该采取哪些质量保证措施。

首先,通过行业规范,让我们来认识一下高液限土的定义:高液限土是一种细粒土,同时具备2个分类特性:(1)小于0.074 mm的颗粒含量大于50%;(2)液限大于50% 以上。高液限土的工程特性表现为:透水性较差,干时坚硬不易挖掘,不易压实,并且有较大的可塑性、黏结性和膨胀性,毛细现象也很明显,浸水后能较长时间保持水分,因而承载力较小,稳定性较差,若将其直接用于填筑路堤,会产生路基填土难以压实、翻浆、裂缝、滑坡、坍塌等一系列不良病害,因此难以满足公路工程的需要。《公路路基施工技术规范》规定:液限大于50%、塑性指数大于26的土,以及含水率超过规定的土,不得直接作为路基填料,需要用时,必须采取满足设计要求的技术措施,经检验合格后方可使用。

所以,这类土质用作路基施工时,需要经过相关处理,方能用于填筑,下面,就让我们来了解一下,作为一名工程监理人员,在技术上应该从哪些方面给予把关,给予控制。

一、填筑时应采取的技术措施

1.土场的选择处理由于路段内土场的地下水位比较高,土的含水量特别大。为了降低土的含水量,先将取土坑周围开沟放水的`方法,再用推土机将土推成大堆,进行晾晒这样土方可以直接运输到路基上作为填土使用。为保证雨后能正常运输,进出土场的便道也要精心修整。

2.路基填筑时,松铺厚度不宜大于30cm,每层都要进行翻晒、粉碎,至填土含水量均匀、颗粒符合规范要求时,方可进行整平,碾压至规定压实度。验收合格的路段不宜久置,应及时填上层土,避免曝晒及雨淋,以免不必要的返工。

3.由于高液限土遇雨后其含水量还会增大,所以施工中必须严格控制最佳含水量,在高温季节施工时,过湿土外表经曝晒较容易干,而里面含水量仍然很大,当使用旋耕机翻晒、粉碎里层湿土时,外层的土也随之一起晒,又成为干土,含水量小于最佳含水量,不容易压至规定密实度,所以,应当在回填土上路基之前,将其在场外进行翻晒、粉碎至含水量均匀,且大于最佳含水量的2%左右再回填,这样可以少掺或不掺石灰,既可达到规定的压实度,又简化了施工程序。气温较高的季节天然含水量相对较低时,可采用犁钯将土翻松,并用压路机碾压至要求的密实度。但作业面不宜太长,宜随上土、随整平、随碾压,防止水分损失。

4.由于含水量过大,可由取土坑挖出后,堆置坑旁初步晾晒,再运至施工作业段摊铺;或由取土坑挖出后先运至作业段一侧,经初步晾晒后再用推土机推至作业段上,用上述机械粉碎1―2遍,并经整平处理后,将规定剂量的全部或2/3外掺剂均匀撒布于上。掺灰、粉碎、拌和及初步碾压工序必须在同1d内完成。

5.对初步碾压的土层闷料24-28 h后,再将剩余的1/3石灰均匀铺撒到土层上,再行翻拌,测石灰土的含水量,使其达到最佳含水量的±2%的情况下整平后用重型压路机碾压,直至达到规定的密实度。

6.如果施工过程中遇雨,一般宜抢压,用上层土封住下层土。同时要加强排水功能,在路基边坡使用防雨布做临时急流槽以防大雨冲毁边坡,对已成型的路段,为防雨水渗进土基,抢在下雨前用帆布或塑料薄膜整体覆盖,待雨过天睛,打开防雨布,进行必要的复压,重新检测压实度,合格后方可进行下一道工序施工。这样,既能保证路基压实度,又能争取工期。

7.对于已掺入石灰,而未来得及整平碾压的路段,遇雨时要进行抢压,同时宜用防雨布进行覆盖,由于路段高低不平,局部渗入雨水段落,待雨停后,应立即打开防雨布,进行局部翻晒,个别积水严重地方可将湿土挖掉,换填拌和均匀的石灰土,然后进行整平碾压,直至密实度合格为止。

8.对于95区填土,为了提高路基强度,保证路面整体强度及使用寿命,需进行加固处理,其方法是:将95区70cm厚填土分四层施工,每层约20cm,前两层掺石灰5%,后两层掺石灰8%,这样既对高液限土进行处理,同时也提高了路基的强度。

二、高液限土填筑时应注意事项

1.高液限土施工,重点宜放在施工工序的连续上,抢时间,搞突击,经常关注天气预报,尽量避免雨淋。

2.因过湿土含水量较大,填筑厚度应严格控制,过薄工序增多,浪费人工和机械台班,也影响工期,过厚的填土翻不透,旋耕机更难粉碎。由于下层土水分没有散失,即使再碾压也无法满足压实度要求,使用重型压路机反复碾压时,路基将形成“弹簧”状态,使路基无法稳定,也无法继续施工,最终只能返工重做。因此,路基填土厚度在高液限土填筑施工中更应严格控制的指标。

3.高液限土含水量的控制。由于高液限土遇雨后其含水量还会增大,所以施工中要严格控制最佳含水量,在高温季节施工时,过湿土外表很快晾晒较干,而里面土的含水量仍然很大。当使用特殊机具进行翻晒,粉碎里层湿土时,外层的土也随之一起晒,又成为干土,含水量小于最佳含水量,不容易压到规定密实度,所以,应当在回填土上路基之前,将其在场外进行翻晒、粉碎,至含水量均匀,且大于最佳含水量2 %左右再回填,这样可以少掺灰或不掺灰,同时也可以减少由于土块形成的颗粒状麻面。这样既可达到规定的压实度,又简化了施工程序。

4.对采用石灰处理的路段,石灰应充分消解过筛后方可使用,但石灰堆放时间不宜过长,特别是在没有覆盖的情况下,其有效钙镁的含量大幅度下降,掺入后不能达到预期效果。原先质量符合要求的石灰在无覆盖情况下堆放几个月,可使其质量降为等外石灰。因此,石灰在使用前必须充分消解和严格过筛,使少用消解不充分的石灰处理路基,碾压成型后,遇雨过程中,未充分消解的石灰继续消解,会引起局部胀松鼓包,影响路基的强度和平整度。

三、结束语

由上述可知,用高液限土进行路基填筑,在填筑过程需要进行讲究的,即高温、晴天填筑时可不掺石灰,而应在场外初步进行翻晒处理后再上路基。当含水量较高,翻晒期较长时,可按实际含水量的多少计算出所需掺石灰量(5%～10%),再将充分消解好并经过筛的石灰铺设在填筑路段,拌和均匀后既能有效降低含水量,又能提高路基的强度。采取以上措施后,不但能加快工程进度,而且能保证路基施工质量。

上述经验,仅仅是根据特定施工条件总结出来的,在实际施工中,工程项目所在地的情况或许各不相同,因此,我们不能盲目地照搬照套,应根据施工工艺进行调整,希望各位业内同行知照。

参考文献:

[1]王年香 编著《高液限土路基设计与施工技术》中国水利水电出版社12月

高液限土改良试验研究 篇3

高液限土在我国南方地区有大量分布,我公司在国道324复线改造工程、翔安南路、国道324线立交工程等工程的路基填筑中都遇到了大量高液限土。依据《公路路基设计规范》、《公路路基施工技术规范》规定:液限大于50%,塑性指数大于26,含水量不适宜直接压实的细粒土,不得直接作为路堤填料,需要使用时,必须采取技术措施进行处理,经检验满足设计要求后方可使用。而由于这些高液限土数量大,分布范围广,且附近的非高液限土不易取得,施工现场的原状高液限土全部为作为弃方会大幅增加工程造价,破坏生态环境,因此我公司中心试验室考虑收集高液限土的工程特性、填筑常见问题、改良原理等资料,根据已有高液限土改良案例,通过试验取得试验数据,通过对不同改良技术的试验数据比较,研究高液限土的路用性能和施工处理技术,为今后高液限土的施工提供技术参数。

2 高液限土的定义和工程特性

依据《公路土工试验规程》,高液限土的定义为:小于0.075mm的颗粒含量大于50%、液限大于50%,塑性指数大于26的土。高液限土的特点是含水量高、容重轻、稳定性差、强度低,按常规的施工工艺压实度达不到设计规范要求。

高液限土的工程性质表现为:高液限土粒径小,毛细水上升高度大,但速度较慢,土中含有的矿物成分带有较多的负电荷,亲水性强,造成土粒结合水膜厚度较大,而渗透系数较低。这表明高液限土中的水分在正常情况下不易溢出,且不容易压实。当土体失水时,土体收缩开裂,其开裂程度随粘粒含量的增加而加大,体现出高液限土的收缩特性。根据大量工程实践可知:高液限土透水性较差;干硬时强度高,坚硬不易挖掘,不易压实;毛细现象明显,吸水后能长时间保持水分,故吸水后承载力小、稳定性差;具有较大的可塑性、弱膨胀性和粘性。

3 高液限土填筑路基的常见问题

高液限土地因其胀缩性、裂隙性、崩解性,不加处理而用于路基填筑可能会引起多种病害,具体如下:(1)天然含水量过大,难以碾压达到规定的压实度,如果压实功过大会导致土体内部产生剪切破坏;(2)雨季施工,如排水不及时,易造成车辙、弹簧翻浆,边坡坍塌等不良病害;(3)干缩性大,太阳爆晒易造成表面开裂,裂缝宽最大超过2cm,降低了路基整体强度;(4)若施工处理不当压实后路基即处于不稳定状态吸水后路基发生膨胀,含水量升高强度降低,在活载和路堤自重作用下,路堤易发生不均匀沉降、横向位移等灾害,导致路面开裂。

4 标准规范对路基填料的使用规定

《公路路基施工技术规范》对路基填料的要求和土质路基压实度标准如表1、表2规定。

5 高液限土的改良原理

高液限土可通过改良土的工程性质,将不良的材料变成技术上经济合理的路基填筑材料,以满足路基路面设计对路基强度和稳定性的要求。根据以往高液限土处理的工程实例,常见的高液限土处理方法有:(1)掺入粗颗粒土改变颗粒级配减少细颗粒土对土体性质的影响;(2)掺入无机固化材料石灰或水泥减小土中水的含量提高承载力;(3)化学处理法;(4)改善施工工艺和包心处治。强度与变形是路基填筑的两个重要控制指标。所有因路基引起路面结构破坏均可归结为这两个指标不满足要求所致。路基填筑主要保证其强度与稳定性,路基的压实度是为了保证其强度,减小变形,提高压实度本身不是目的,而是手段。国外有许多国家以路基的CBR值作为设计参数。化学处理因施工工艺复杂、成本较高,因此我试验室采用方法1、方法2、方法3进行对比试验。

6 工程实例

6.1 工程概况

本工程为国道324复线与同集路交叉口立交工程。国道324复线与同集路交叉采用全互通立交,国道324复线上跨同集路,各转向交通通过立交匝道实现。里程范围为:国道324复线LK0+035~LK1+305段,全长1270米;同集路MK3+748.925~MK4+866.887段,全长1117.962米。该工程为城际快速路,执行高速公路、一级公路标准。本工程施工内容主要包括路基工程、路面工程、涵洞工程、交通工程、市政管线工程、照明工程、绿化工程。路基范围内土质基本上为黏土及部分粉土,液限偏高,在雨季施工含水量较高的情况下,很难压实成形。

6.2 原状土标准试验情况

2015年11月-12月,我们取先后在324沿线四口圳取土场取了三组原状土做土的标准试验,情况见表3。

由表3可知,324沿线原状土天然含水量偏高,液限为50%-60%,塑限为35%-37%,塑性指数为19-25%,CBR值达不到标准规范要求。

6.3 高液限土不同处治和改良试验情况

因该工程填土方量大,沿线均为高液限土,弃方处理不适用。本试验室参考已有高液限土处治工程的案例数据,对利用高液限土进行不同处治和改良,具体方案如下:(1)对该高液限土采用掺3%剂量水泥处治;(2)掺20%砂处治;(3)对原状土进行晾晒回填。

6.4 根据预定处治方案,具体试验情况如下

(1)掺3%剂量水泥处治试验情况。配合比设计方案:掺入3%剂量的P.C32.5复合硅酸盐水泥,并测定水泥稳定土的最大干密度和最佳含水量,CBR承载比。试验依据《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》。

试验步骤:将土样风干,过4.75mm筛,测定风干含水量,将试样分为5份,预估土样的最佳含水量,在预估最佳含水量的附近预定5个不同的含水量,将土加入预定的含水量,闷料12小时,闷料完毕,加入设计剂量的水泥,将水泥和土拌和均匀后进行击实试验,测出最大干密度和最佳含水量。并根据确定的最大干密度和最佳含水量,做CBR承载比试验。试验数据如表4。

试验结果表明,掺入3%水泥稳定土后,土最大干密度变大,最佳含水量减小,CBR值有了显著提高,远远超过了标准规范对路基填土的CBR承载比要求。

试验室通过试验确定3%的水泥剂量标准曲线报告,现场实际施工时采用路拌法,项目部实际施工时需控制掺灰拌和的均均度,并及时取拌和后的水泥稳定土做水泥剂量试验,以保证现场掺灰量符合设计要求。

(2)掺20%砂改良试验情况。掺砂处理试验步骤:将土样风干,过4.75mm筛,测定风干含水量,加入预定20%的砂,预估砂土的最佳含水量,在预估最佳含水量的附近预定5个不同的含水量,将砂土加入预定的含水量,闷料12小时,闷料完毕,进行击实试验,测出最大干密度和最佳含水量。并根据确定的最大干密度和最佳含水量,做CBR承载比试验。试验数据如表5。

试验结果表明,掺入20%砂后,土最大干密度变大,最佳含水量减小,CBR值有所提高,已符合高速公路、一级公路对路基填土的承载比要求,但明显小于抄3%水泥处治的CBR承载比。现场采用此种方案施工时需控制掺砂处理拌和的均匀度,工效较低。

(3)对原状土进行晾晒回填,试验情况。因该工程高液限土的物理力学性能试验结果的CBR值满足《公路路基施工技术规范》中对高速公路路基1.5以下路堤填料要求,所以考虑对1.5米以下的路基填筑部分考虑直接利用该高液限土。我们对第三组填实用于路基填筑时碾压相同遍数的情况下,翻晒前和翻晒后的现场压实度试验结果如表6、表7。

通过以上试验数据可看出,相当的碾压遍数下,高液限土的含水量高于最佳含水量时,压实度达不到标准规范要求,而通过翻晒后,含水量控制在最佳含水量附近时,通过碾压其压实度能满足规范要求。因此为保证路基填筑的最佳压实效果,须对拟用高液限土的含水量进行控制,可以采用翻晒,确保其填筑时在最佳含水量±2%范围,并严格控制填土厚度以保证路基填土的压实效果满足规范要求。但是此种方案工期较长、受气侯影响制约大、影晒难度大。

通过以上工程实例中三个方案的试验结果表明,掺3%水泥剂量对高液限土的CBR值提高效果显著,施工中需控制路拌施工灰土拌和的均匀度和水泥剂量以保证路基填土的强度和压实效果满足标准规范要求;掺20%砂处理能保证路基CBR值满足规范要求;原土翻晒填筑适用于1.5m以下路堤,现场施工时需控制含水率在最佳含水率±2%范围,但工期长,受气侯影响制约。今后项目施工遇到高液限土时可根据现场具体情况采用以上三种处治方案。

参考文献

[1]JTG E40-2007公路土工试验规程[S].

[2]JTG F10-2006公路路基施工技术规范[S].

[3]程涛,洪宝宁,刘鑫,等.高液限土最佳掺砂比的确定[J].西南交通大学学报,2012(4).

高液限土路基的沉降变形规律 篇4

1 具体案例分析

某高速公路路基沿线分布着大量的高液限土, 该路基的修建宽度为25.5m, 在高填路段, 高液限土路基出现了严重的沉降变形情况, 路基进行填高处理时, 最大的填高高度达到了27.5m。而在填高的中心区域, 则填高的高度也在14m左右。在路基填筑的过程中, 主要采用的填充土就是高液限土, 相关人员针对高液限土的特性进行了详尽的了解, 在此基础上, 针对该高速公路高液限土路基中常发生沉降变形的路段进行了跟踪观察, 并且依据非饱和土固结理论来对高液限土路基沉降变形进行了计算和分析, 总结出了高液限土沉降变形的规律, 从而有效的保障了高液限土在路基施工中的应用效果。

2 高液限土的路用性质及路基填筑

2.1 高液限土的路用性质。

该高速公路中, 路床以及上路堤在进行填筑的过程中, 主要应用的就是风化碎土石, 而在对另外的路基段进行填筑的过程中, 应用的主要就是高液限土。高液限土本身的含水率就较高, 并且具有一定的稠度, 液限相对较高, 而且空隙比也相对比较高, 有着较强的吸水性能, 在水量减少的情况下, 会出现严重的开裂现象, 同时该土的性质就是上部较硬, 而下部则较软, 在一定条件的影响下, 其强度会相对提高, 其自身的承重比最大可达到12%, 最小也可以达到3%, 能够有效的满足高速公路路基填筑的需求。

2.2 路基填筑。

选取该高速公路中具有侵蚀-剥蚀低山坡麓沟谷地貌的路段作为实验路段, 针对该路段的路基在进行填筑处理的过程中, 需要将地表的厚度控制在2m的范围内的, 针对多余的地表土要进行有效的清理, 所选取的地段, 整体来说, 地基状况较为理想, 没有发生严重的沉降变形问题。

高液限土本身就具有较高的吸水能力, 含有的水分含量也相对较高, 在实际的应用中, 路基中所具有的含水率也会达到40%以上, 在碾压处理的过程中, 需要将碾压的土层厚度控制在30-40cm的范围内, 并合理的应用碾压机来进行碾压工作, 碾压的次数要尽可能的控制在4次, 到路基上的弹簧将要裸露出来的时候, 就可以停止碾压操作, 需要将路基碾压的厚度比率控制在80%以上。

3 路基沉降观测

3.1 传感器埋设。

在所选取的实验路基路段上, 要对路基的横断面进行分析, 并在此基础上进行传感器的埋设。利用埋设的传感器来对路基沉降状况进行观察, 而所选择的传感器需要是滑动式沉降仪。所需要监测的路基断面填高的最大高度在27.3m。针对路基沉降进行合理的管理, 在埋设传感器的过程中, 需要对埋设的填高控制在17.5m, 并且传感器埋设的位置要距离路面10m的距离, 并且要在30m的长度范围内, 均进行传感器的埋设, 以达到良好的监控效果。

3.2 沉降观测结果。

针对路基沉降进行监控的过程中, 需要合理的选定边坡点、边皮台阶、路肩下以及行车道下的准确位置点。根据这几个位置点来对路基沉降进行监测, 从而总结出路基沉降变形的规律。在对路基沉降进行监测的过程中, 需要对监测层进行长时间的跟踪观测, 本文所选取的实验路段, 已经进行了为期6个月的沉降观测, 并且路基也已经完成了填筑工作。而就观测的结果可知, 路基在进行后续填筑的过程中, 出现了一定的沉降情况。在沉降的时候, 高液限土路基的沉降变形情况较为严重, 路基填筑的高度直接影响到了高液限土路基的沉降变形量, 在施工过程中, 造成的高液限土路基沉降量占到了总高液限土路基总沉降量的50%以上, 而且沉降的时间较长, 一直延续了6个月。

一般来说, 高液限土路基会在填筑的过程中, 8个月以上沉降量最大只能够达到6cm, 而在对道路路面进行铺设处理的过程中, 只需要一天的时间, 就会使得高液限土路基出现3cm的沉降量。但是这样的沉降量, 依然在预定的范围内, 并没有超出预计。本文所选取的实验路段, 在正式通车后, 通车状况良好, 路基稳定性也较强, 路面也没有出现裂纹等一系列的质量缺陷。针对该实验路段, 进行观测, 发现高液限土沉降总量为5.3cm, 而该路段的路基的高度在25m以上, 所以, 在对路面进行铺设处理的时候, 路基的沉降量与路基高度的比率是在2%范围内。而在相关的规定中, 路基沉降率在2%-5%的范围内是属于合理的, 这就说明, 此范围内的高液限土路基具有较强的稳定性。

4 沉降计算与分析

一般来说, 在对路基沉降进行计算的时候, 采用的方法通常为分层总和法。在运用该方法的过程中, 还联合应用相应的实验计算方法, 以此来准确的计算出路基的沉降量。但是这样的方法并不能够很好的体现出路基沉降的过程。液限土是典型的非饱和土, 对于其沉降固结机制目前尚未有定论, 因此, 采用非饱和土固结理论进行高液限土路基沉降计算无疑是新的探索。

本论文采用Fredlund固结理论进行高液限土路基的沉降计算。压实后高液限土的饱和度基本在95%以上, 因此, 可以认为是孔隙气、水近似组成的混合流体, 高液限土即为具有可压缩性流体的两相土, 可以采用简化的非饱和土固结理论进行分析。

计算沉降量略小于实测值, 这主要是因为计算的结果中只包含高液限土路基渗流固结的部分, 而实测结果是高液限土的压缩变形, 这包含部分土的流塑性变形, 从图中也反映出土的流塑变形不大。高液限土路基的含水率的长期监测结果也表明, 路基填筑后其平均含水率是缓慢下降的。

结束语

综上所述, 根据计算结果可知, 高液限土路基在施工过程中, 会出现较为严重的沉降变形情况, 但是沉降量也是在可控的范围内, 而且高液限土路基的沉降量与路基的填筑高度之间有着明显的正比关系, 在高液限土路基的沉降变形量相对较小的时候, 则高液限土路基的稳定性会相对较为突出, 而观测的结果也表明, 高液限土路基在填筑完成后, 最好经过半年间的时间进行自然沉降, 再进行路面的铺设, 这样更能够保障路基的稳定性和道路应用的安全性。

摘要：本文主要根据实例分析和研究, 来确定高液限土路基的沉降变形规律, 通过对高液限土的路用性质以及路基填筑的具体情况进行分析, 计算得出高液限土路基的具体沉降变形量, 以此总结得出高液限土路基在沉降变形中, 所具有的规律。希望通过本文的探究, 能够为相关的人员提出一定的参考和借鉴。

关键词：高液限土,路基,沉降变形,规律

参考文献

[1]吴立坚, 陈礼彪, 张燕清, 吴存兴, 吴昌兴.高塑性土路基压实与压实标准[J].公路, 2007 (3) .

[2]吴立坚, 钟发林, 吴昌兴, 杨世基.高液限土的路用特性研究[J].岩土工程学报, 2013 (2) .

关于高液限土的冲击碾压试验 篇5

关键词：高液限土,冲击碾压,试验

1概述

二广高速公路三水至怀集段挖土场有较多含砂高液限粉土, 含水量较大, 按常规施工工艺, 难以达到设计压实度标准 (93%) , 为提高路基承载强度, 寻求适宜的施工方法。在K31+800-K31+900主线段路基进行高液限土冲击碾压试验。

2试验目的

2.1确定采用3YCT32冲击压路机在高液限粉土按常规施工后进行冲击碾压, 能否使压实度增长至满足设计压实度标准;

2.2确定采用3YCT32冲击压路机冲击碾压, 不同遍数对路基增强效果和有效影响深度的相应关系。

3试验段概况

3.1试验段碾压前施工概况

K31+800-K31+900主线段填方路基, 填筑前为水田, 现填土高度约1.5m, 现宽约50m。K31+600~700土源土质变化较大, 其液限在全线高液限土中是较小的, 此前填土经多次试验, 液限在50%~57%、最大干密度在1.82kg/cm3~1.86kg/cm3之间。现试验段土样指标为WL=50.3%, Ip=19, ρmax=1.79kg/cm3。

试验前该路段均采用K31+600~700土源填筑按常规施工工艺施工, 则按松铺厚度不起过30cm控制分层填筑, 采用18t压路机按“静压1遍+强振6遍+静压1遍”工艺碾压, 大部分层次的填土均经历雨季降水过程;2007年7月13日~2007年7月15日我部在此段落进行了高液限土常规施工工艺填筑的试验, 压实度在89%~93% (取原ρmax=1.86kg/cm3计算86%~90%, 按试验段现标准ρmax=1.79kg/cm3重新计算, 压实度在89%~93%) 之间;9月16日我部在取土样送四会分站后进行了冲击碾压前最后一层填土, 松铺厚度按30cm内控制, 不经晾晒, 直接用18t压路机采用“静压1遍+强振6遍+静压1遍”工艺碾压, 检测压实度作为表层20cm初测值。

3.2段碾压试验概况

2007年9月17日开始冲击碾压, 2007年9月22日完成30遍冲击碾压, 相关试验指标检测2007年9月23日结束。

试验段工序:冲击碾压前高程、压实度、贯入值DCP检测→冲击碾压10遍—整平碾压—检测高程、压实度、贯入值DCP→再冲击碾压10遍—整平碾压—检测高程、压实度、贯入值DCP→再冲击碾压10遍—整平碾压—检测高程压实度、贯入值DCP。

注: (1) 每测点位置压实度分别按中心位置在表面以下深20cm, 深50cm, 深80cm分三层检测。

(2) 原计划冲击碾压25遍则停止, 由于冲碾至25遍后沉降量较大, 继续冲击碾压至30遍, 冲碾至25遍时仅检测了沉降量指标。

4试验检测与结果

采用精密水准仪观测计算沉降量。

采用灌砂法分别检测路基压实度。

采用轻型触探检测贯入值。

注:以上各检测指标均在冲击碾压前、冲击碾压至10遍、20遍、30遍测设一次。

5检测数据分析

5.1沉降量分析

试验区设沉降测点43个, 每次均测量各点高程, 计算高差作为当次沉降量。考虑到每次检测压实度挖坑较大及虚土较多, 将每10遍沉降量大于10cm的点视为无效的异常点, 相关数据在分析时给予剔除, 检测有效数据基本情况如图1:

(1) 冲击碾压10遍 (有效点41个) , 平均沉降为3.1cm, 均方差为0.0006, 各处沉降均匀;

(2) 10~20遍 (有效点40个) , 平均沉降为1.1cm, 均方差为0.0005, 各处沉降均匀;

(3) 20~30遍 (有效点31个) , 平均沉降值为5.3cm, 均方差为0.0005, 各处沉降均匀;

(4) 冲击碾压30遍总沉降量为9.8cm, 均方差为0.0011。

(5) 从检测数据可以看出每10遍沉降量均方差较小, 各处沉降均匀;冲击碾压30遍总沉降量均方差为每10遍的2倍左右, 各测点总沉降不均匀。

从沉降量检测数据可以看出在冲碾10~20遍时平均沉降为1.1cm, 土体沉降量已基本趋于稳定, 但其后20~30遍平均沉降值为5.0cm, 沉降速率明显增大。

从沉降量检测数据说明0~60cm强度冲击碾压20遍, 该土质路段0~60cm冲击碾压效果较佳;但再增加冲击碾压, 可能会破坏原土体, 所以20~30遍沉降量有个突变过程。

5.2压实度分析

试验区设压实度检测点12个, 按方案在各测点附近1m范围内选不同位置分阶段共检测4次, 每次在表面以下分20cm、50cm、80cm测三个压实度值。其中按梅花布置, 由四会分站检测其中6点, 项目部检测6点。检测数据详见表2, 分类汇总见以下分布示意图。

检测数分类汇总见以下图2, 图3, 图4, 图5, 图6。

(1) 相同遍数, 不同深度压实度。

(2) 相同深度条件下各测点不同冲碾遍数前后压实度:

a.20cm深度压实度:

b.50cm深度压实度:

c.80cm深度压实度:

根据检测压实度数据作如下分析:

(1) 从图2可以看出, 初测总体压实度平均值为92.9%, 10遍总体压实度平均值为91.8%, 10遍总体压实度平均值为92.8%, 20遍总体压实度平均值为92.8%, 经过30遍的冲碾总体压实度提高不明显。

(2) 冲击碾压20遍后20cm、60cm压实度达93%, 满足了设计要求, 30遍后提高不多;80cm压实度达91.9%, 不满足设计要求。

5.3贯入值DCP分析

采用轻型静力触探进行检测, 有关贯入值见图7, 概况如下:

(1) 初测情况

原填土均按常规方法施工, 概况见本报告相关章节。初测为平均37击, 60~120cm平均为均为46击。除新填表层 (约25cm) 比其下至120cm低9击外, 60~120cm原土体压实度很平均。

(2) 经过10遍冲碾后的情况

0~30cm平均击数为42击, 较初测平均值提高5击;30~60cm平均击数为45击, 比初测降低1击;60~90cm平均击数为42击, 比初测降低4击;90~120cm平均击数为47击, 比初测提高1击。

(3) 经过20遍冲碾后的情况

0~30cm平均击数为50击, 较10遍时平均值提高8击;30~60cm平均击数为42击, 比10遍时降低3击;60~90cm平均击数为41击, 比10遍时降低1击;90~120cm平均击数为45击, 比10遍时降低2击。

(4) 经过30遍冲碾后的情况

0~30cm平均击数为59击, 较20遍时平均值提高9击;30~60cm平均击数为50击, 比20遍时提高8击;60~90cm平均击数为45击, 与20相同;90~120cm平均击数为42击, 比20遍时降低3击。

(5) 对30遍冲碾过程贯入度的变化进行分析 (图8)

随着冲碾遍数从0→10→20→30, 轻型触探击数变化:

0~30cm从37→42→50→59, 每10遍变化为+5→+8→+9, 从10遍开始, 击数增加已很明显;

30~60cm从46→45→47→50, 每10遍变化为-1→+2→+3, 前10遍击数无明显变化, 从20遍开始, 击数增加已很明显;

60~90cm从46→42→41→45, 每10遍变化为-4→-1→+4, 前20遍击数无明显变化, 后10遍击数增加明显;

90~120cm从46→47→44→42, 每10遍变化为+1→-3→-2, 三次检测变化不大;

从以上轻型触探数据变化说明, 60cm以上土体随冲碾遍数增加路基土体强度逐渐增强, 90cm以下土体随冲碾遍数增加出现强度有所降低的现象。

6结论

6.1通过采用3YCT32冲击压路机对二广七标按常规施工的高液限粉土路段冲碾补强试验段表明, 经过30遍的冲碾总体压实度提高不明显;沉降量随碾压遍数增加而增加, 30遍时沉降量为9.8cm。

高液限粘土论文 篇6

1.1 化学改良法

石灰、水泥等与高液限粘土之间发生复杂的化学与物理—化学反应的效果, 首要条件是高液限粘士的粉碎和拌和均匀, 二次掺灰是稳定高液限粘土施工最佳工艺之一。

1.1.1 施工工艺

高液限粘土化学改良法施工工艺见图1。

1.1.2 施工注意事项

(1) 高液限粘土填筑应尽量利用旱季施工, 雨季施工时, 应做好临时排水措施, 严防细粒浸水或泡水。

(2) 高液限粘土开挖前应沿开挖边界及山体周边开挖临时排水沟, 一方面可较好地降低山体土源的天然含水量, 另一方面也可排除路基临时积水, 保证地基及路基不被水浸泡。

(3) 高液限粘土填筑前应设置一层 (不少于50 cm) 砂垫层作为隔水层, 防止地下毛细水上升, 填筑中必须加强路基的临时排水措施, 保证地基及已填筑路基不被水浸泡, 路基顶面应平整, 横坡度一般不得小于3%。

(4) 高液限粘土施工填筑的整平压实过程中, 应严格控制分层厚度, 松铺厚度宜控制在25 cm, 并注意粉碎含水量较大的土团。当土的天然含水量过大时 (一般以18%的含水量为界) , 采用晾晒蒸发、薄层 (松铺20 cm左右) 填土压实等措施, 使之接近最佳含水量时进行碾压。

(5) 碾压时遵循“先边后中, 先慢后快, 先静后振”的原则, 层厚不超过20 cm, 保证一次压实到位。

(6) 加强土样的送检工作, 一经发现土的性质发生变化, 必须重做有关路用质量控制指标的土工试验, 以便于合理控制工程质量和调整施工技术。

1.2 物理处治法

指用土工格栅、碎石桩等对高液限土进行处治的方法。

1.2.1 土工格栅加筋垫层处治高液限土公路地基的施工技术

1.2.1. 1 砂石垫层施工工艺

(1) 砂石垫层材料宜用中、粗砂, 不得掺有粉细砂, 含泥量不大于5%, 并应尽量除尽其中的植物根系和杂质。采用天然级配砂砾料时, 砾石强度不低于四级即洛杉矶磨耗律<60%。最大粒径不大于50 mm。

(2) 施工前应平整地表面, 并做好排水坡以及临时排水设施。

(3) 砂石垫层的宽度应宽出路堤边脚0.5～1.0 m, 两侧以片石护砌或采用其它方式防护, 以免砂料流失。

(4) 砂石垫层施工的关键是将砂加密到设计要求的密实度。一般采用分层铺砂, 逐层压实, 分层的厚度视压实能量而定, 一般在20～35 cm之间。碾压时, 砂石垫层的最佳含水量一般控制在8%～12%。

1.2.1. 2 土工格栅施工工艺

(1) 土工格栅应按其受力方向铺设, 铺设时应拉直平顺、紧贴下承层, 不使其出现扭曲、褶皱、重叠。在斜坡铺设时, 应保持一定的松紧度 (可用U形钉控制) 。

(2) 铺设土工格栅时, 应在路堤每边各留足够的锚固长度, 回折裹覆在压实的填料上面, 平整顺适, 外侧用土覆盖, 以免人为破坏。锚固长度应满足设计要求。

(3) 应保证土工格栅的整体性, 当采用搭接法连接时, 搭接长度宜为30～90 cm:采用挂接法时, 粘结宽度不小于5 cm;采用U形钉钉合法时, U形钉的间距宜为1.0 m。

(4) 铺设时, 土工格栅不得有大的损伤破坏:撕裂处或孔洞处应在其上缝补新材料, 新材料面积不小于破坏面积的4倍, 边长不小于1 m。

(5) 土工格栅在存放以及施工铺设的过程中应尽量避免长时间暴晒或暴露, 以免其性能劣化。

(6) 回填土层应分层填筑, 每层填土厚度应随填土的深度及所用压实机械决定。一般宜为100～300 mm, 但第一层填土厚度不小于150 mm。土工格栅上第一层土层, 填土机械应沿垂直于土工格栅的铺设方向进行, 应用轻型机械 (压力小于55kPa) 碾压;填土高度大于600 mm时, 方可使用重型机械。

1.2.2 碎石桩处治高液限土公路地基的施工技术

1.2.2. 1 施工工艺

(1) 机械设备宜采用走管式振动沉桩机, 内置平底活页式桩尖:桩管直径符合设计要求, 并设有二次投料口, 最大沉桩深度能满足设计要求:容积相等的手推车数辆。

(2) 碎石级配以自然级配为宜, 最大粒径不超过4 cm, 含泥量不大干5%。

(3) 施工顺序由路基一侧推向另一侧, 往返逐桩施工。

(4) 桩基就位, 校正桩管垂直度≤1.5%;校正桩管长度并满足设计桩长:设置二次投料口在桩管中间以上部位;在桩位处铺设少量碎石。

(5) 边振动边下沉至设计深度, 稍提升桩管使桩尖打开, 然后停止振动, 灌料直至灌满桩管为止。然后启动拔管, 拔管前留振1 min, 以后边振动边拔管, 拔管速度需均匀 (1 m/m.n) 且每拔管1 m留振30 s, 反插1次。

(6) 根据单桩设计碎石用量确定第一次投料的成桩长度 (约为桩管长度一半) , 进行多次反插 (每m长反插1次) 直至桩管内碎石全部投出:然后提升桩管, 开启第二投料口并停止振动, 进行第二次投料直至灌满桩管:启动拔管, 边振动边上拔, 并进行多次反插 (每m长反插1次, 至管内碎石全部投出;提升桩管高于地面停止振动, 进行孔口投料 (第三次投料) 直至地表:启动反插 (反插电流控制在80 A左右) , 并及时进行孔口补料至该桩设计碎石用量全部投完为止;孔口加压至前机架抬起, 完成一根桩施工。

(7) 碎石灌入量按充盈系数1.2～1.4计算控制。

(8) 提升和反插速度必须均匀:每根桩反插次数视情况而定, 一般不得少于12次 (15 m内桩长) 。

(9) 施工过程中应及时挖除桩管带出泥土, 孔口泥土不得掉入孔内。

(10) 碎石桩复合地基施工完成后, 整平桩顶, 开始铺设土工格栅加筋垫层。

1.2.2. 2 质量检验

1) 清除15 cm厚表层后, 用重型触探检测桩的密实度, 用钢尺检测桩的桩径、桩距及单桩碎石灌人量。其中单桩碎石灌人量查施工记录。2) 对桩间土加固效果采用标准贯人试验 (SPT) 、静力触探试验 (CPT) 进行检测。3) 采用瞬态瑞利波法检验复合地基效果。

2 高液限土填筑时应注意事项

高液限土施工, 重点宜放在施工工序的连续上, 抢时间, 搞突击, 经常关注天气预报, 尽量避免雨淋。

因过湿土含水量较大, 填筑厚度应严格控制, 过薄工序增多, 浪费人工和机械台班.也影响工期。过厚的填土翻不透, 旋耕机更难粉碎。由于下层土水分没有散失, 即使再碾压也无法满足压实度要求, 使用重型压路机反复碾压时, 路基将形成“弹簧”状态, 使路基无法稳定, 也无法继续施工, 最终只能返工重做。因此, 路基填土厚度是高液限土填筑施工中更应严格控制的指标。

高液限土含水量的控制。由于高液限土遇雨后其含水量还会增大, 所以施工中要严格控制最佳含水量, 在高温季节施工时, 过湿土外表很快晾晒干燥, 而里面土的含水量仍然很大。当使用特殊机具进行翻晒, 粉碎里层湿土时, 外层的土也随之一起晒。又成为干土, 含水量小于最佳含水量, 不容易压到规定密实度, 所以, 应当在回填土上路基之前, 将其在场外进行翻晒、粉碎, 至含水量均匀, 且大于最佳含水量2%左右再回填, 这样可以少掺灰或不掺灰, 同时也可以减少由于土块形成的颗粒状麻面。

对采用石灰处理的路段, 石灰应充分消解过筛后方可使用, 但石灰堆放时间不宜过长, 特别是在没有覆盖的情况下, 其有效钙镁的含量大幅度下降, 掺人后不能达到预期效果。原先质量符合要求的石灰在无覆盖情况下堆放几个月, 可使其质量降为等外石灰。因此, 石灰在使用前必须充分消解和严格过筛, 少用消解不充分的石灰处理路基, 碾压成型后, 遇雨过程中。未充分消解的石灰继续消解, 会引起局部胀松鼓包, 影响路基的强度和平整度。高温、晴天填筑时可不掺石灰, 而应在场外初步进行翻晒处理后再上路基。当含水量较高, 翻晒期较长时, 可按实际含水量的多少计算出所需掺石灰量 (5%～10%) , 再将充分消解好并经过筛的石灰铺设在填筑路段, 拌和均匀后既能有效降低含水量, 又能提高路基的强度。

参考文献

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[2]廖日照.路基高液限土填筑质量控制[J].工程技术, 2010, (13) .

[3]李勇.浅谈高液限粘土填筑高速公路路基的施工方法[J].中外建筑, 2010, (3) .

高液限粘土论文 篇7

高液限黏土非常普遍 (设计用作填土的90%以上为高液限黏土) 。据规范要求液限大于50, 塑性指数大于26的高液限黏土不能直接作为路基的填方材料。高液限黏土具有明显的塑性, 对水的敏感性特别强。由于自身特点, 使得这类黏土路基的固结性、渗透性差, 达到固结稳定的时间一般需要几年或更长时间, 这对工期要求紧张的工程是不可行的。同时, 固结沉降使得黏土路基的稳定性差, 严重影响施工后路基质量。因此如何对高液限黏土的合理改良使用就有如下几个问题: (1) 高液限黏土的工程力学性能到底如何? (2) 高液限黏土直接作为路基的填料对路基会产生怎样的影响? (3) 应采取怎样的措施, 合理利用好高液限黏土来确保工程施工质量和控制好工程投资?

1 高液限黏土的物理力学性能

1.1 基本物理性能

某典型的高液限黏土, 其含水量18%~26%, 液限48%~64%, 塑限22%~40%, 塑性指数17~39, 比重1.732~1.926, 饱和度95%左右, 孔隙比1.13~1.21之间。这种土吸水膨胀, 自由膨胀率一般为35%~48%, 干燥后收缩率一般为11%~21%。

1.2 高液限黏土的击实特性

对比高液限黏土干法重型试验与湿法重型试验的结果发现, 高液限黏土的最大干密度出入不大, 但最佳含水量相差很大, 原因可能与试验条件不同有关。在干法重型试验中, 强干燥条件将土团中部分结合水烘干, 重新加水闷料后, 因时间不足不能使土团充分湿润, 就改变了土的级配, 从而使得最大干密度所对应的最佳含水量相差较大。因此我们建议采用湿法重型试验来确定最大干密度和最佳含水量, 湿法试验不改变土的结构, 比较符合实际情况。

表1是高液限黏土典型不排水快剪试验结果, 表中高液限黏土的粘聚力越高, 其内摩擦角越小。路堤土质边坡的稳定性需要一定的抗剪强度指标, 其有效粘聚力c应不小于40 k Pa, 有效内摩擦角不小于15°, 当未满足这些指标时, 边坡应作换土处理。

1.3 抗剪强度指标

1.4 高液限黏土的压实特性

土的含水状态用稠度表示, 测定土的含水量和液、塑限指标, 获得土的稠度指标, 土的压实性与稠度的关系见表2。

不可分散的土不能使用, 必须掺入稳定材料如石灰、水泥等进行改良后方可使用。

2 工程实例

高速某沿线有多处处于高液限黏土地段, 我们选取典型地段进行室内试验得到高液限黏土的基本物理性质:液限多在60%以上, 部分路段高达80%左右, 塑限24%~37%, 天然含水量过大, 最佳含水量为15.5%~17.2%, CBR值过低。当地的气候湿润多雨, 土质保水性能好, 即使有好的天气来晾晒, 也必然严重影响工期, 造成大量的人员、设备闲置, 使下一步施工错过良好的施工季节。这种土填筑路基压实成形后, 会出现大面积的干缩裂缝, 遇水严重影响路基的稳定性, 在公路使用阶段, 可能导致路面龟裂破坏, 进一步造成路面面层断裂塌陷。按规范要求高液限黏土不能直接用于路基填筑, 原设计方案作弃方处理。但弃方量较大会占用大量农田, 并且借土会增加工程费用, 使施工工期加长, 且会对生态环境造成较大的破坏。因此, 为减小占地、节约费用, 对部分高液限黏土改良后用于路基填筑。

3 高液限黏土路基的改良

3.1 高液限黏土路基改良的必要性

路线所经区域主要的不良土层为弱~中等膨胀性高液限黏土, 不良土层基本位于挖方路堑地段, 而高液限黏土的强度低, 一般达不到规范的强度 (CBR值) 要求, 不能作为路堤填料。方案设计时把具有弱膨胀性的高液限黏土用作路基填土, 中等膨胀性的高液限黏土改性后使用, 挖方段路床采取超挖换填的方法。但在施工中发现沿线没有合适的直接用于路堤填筑的土源, 不得不用沿线的高液限黏土来填筑路堤, 但是因其高含水量使得路基压实度难以保证, 特别是路床部分的弯沉指标更难以满足要求。

3.2 高液限黏土改良方案

目前用的较多的改良方案是生石灰改良和水泥改良。但由于沿线生石灰较少而且价格昂贵, 使用石灰改良在经济上不可行, 所以在设计改良方案时, 仅考虑使用水泥进行改良。高液限黏土均处于路基挖方段。土性改良时, 不仅要保证用于填方段的土体满足要求, 还要保证高液限黏土挖方段的路床满足压实度与弯沉的要求, 所以试验段选择在路基挖方路段。地表表面附近高液限黏土含水量大于地面以下含水量, 但地下水位以下含水量又逐渐增大, 有时甚至大于地表含水量。因高液限黏土在挖方段路基含水量差异较大, 若将所有高液限黏土全部改良后用于路基填筑, 势必大大增加改良费用, 所以从经济方面考虑将含水量大于24%的高液限黏土作弃方处理, 仅改良含水量小于24%的土体。选取120 m高液限黏土路段, 路床面下超挖50 cm, 分别使用3%、4%的水泥土分两层回填压实。具体试验方案如图1所示。

3.3 改良效果评价

现场试验结果如表3所示。通过对改良后高液限黏土室内及现场试验结果分析可知, 对于含水量小于24%的高液限黏土, 经过水泥改良后相同的压实功下压实度和弯沉值均有明显提高, 更有利于路基结构受力、减小沉降、增加稳定性, 完全达到规范要求, 可直接用于路基的填筑。高液限黏土添加水泥改良后, 含水量、液塑限和塑性指数均降低, 最大干密度增加。相同压实度下3%水泥土的CBR值增加49%以上, 4%水泥土CBR值增加2倍以上, 而最佳含水量基本不变。

这是由于高液限黏土添加水泥后, 改变了黏土的物理性质, 使黏土的液塑限降低, 最大干密度增加;水泥硬化吸收一部分水分使土体的含水量降低;与黏土板结增加了硬度提高了土体的CBR值。

4 高液限黏土改良法施工技术

4.1 施工放样

根据设计的路基高度、基底处理后的实测高程、相应地段施工期的沉降值和路基边缘压实的加宽值 (为保证路基填筑质量, 考虑路基沉降、路基削坡等因素, 路基填筑的加宽值为两侧各50cm) 进行施工放样, 确定出路基的填筑边线, 用石灰线标明, 以便填筑时指挥卸料到位。

4.2 上土、整平

用挖掘机挖装, 自卸车运输, 将砂化好的土运至施工路段, 由专人指挥到指定位置卸料, 再用推土机初平, 然后用平地机精平检测含水量, 若含水量偏大较多, 用铧犁结合旋耕机进行翻晒。若含水量接近最佳含水量时, 进行下道工序。

4.3 摊铺

高液限黏土在进行碾压前必须进行摊铺翻晒以降低其含水量, 以求达到最佳压实效果, 有效地控制裂缝的出现。

4.4 碾压

高液限黏土进行碾压时一般采用凸块式振动碾, 以增大接触应力, 破坏土团结构, 提高压实的均匀性, 避免软弹现象产生。经过试验路多次填筑试验, 高液限黏土施工应注意: (1) 高液限黏土填筑应尽量利用旱季施工, 不得已在雨季施工时, 应做好临时排水措施, 严防细粒浸水或泡水; (2) 高液限黏土开挖前应沿开挖边界及山体周边开挖临时排水沟, 一方面可较好地降低山体土源的天然含水量, 另一方面也可排除路基临时积水, 保证地基及路基不被水浸泡; (3) 高液限黏土填筑前应设置一层 (不少于50 cm) 砂垫层作为隔水层, 防止地下毛细水上升, 填筑中必须加强路基的临时排水措施, 保证地基及已填筑路基不被水浸泡, 路基顶面应平整, 横坡度一般不得小于3%; (4) 高液限黏土施工填筑的整平压实过程中, 应严格控制分层厚度, 松铺厚度宜控制在25 cm, 并注意粉碎含水量较大的土团。当土的天然含水量过大时 (一般以18%的含水量为界) , 采用晾晒蒸发、薄层 (松铺20 cm左右) 填土压实等措施, 使之接近最佳含水量时进行碾压; (5) 碾压时遵循“先边后中, 先慢后快, 先静后振”的原则, 层厚不超过20 cm, 保证一次压实到位; (6) 加强土样的送检工作, 一经发现土的性质发生变化, 必须重做有关路用质量控制指标的土工试验, 以便于合理控制工程质量和调整施工技术。

5 结论

高液限黏土是一种液限大于50, 具有一定强度的、一般不宜直接用作路基填方的特殊材料, 因实际需要用作填方时, 必须考虑以下几个问题: (1) 路堤的稳定性; (2) 裂缝对路基强度的影响。

高液限黏土如果采用掺石灰或水泥进行改良, 降低高液限黏土的液、塑性指标, 可以用作上路床的填料;若能保证路基施工中不开裂, 可以用于高10 m以下的路堤, 边坡比不陡于1∶1.5;当施工中可能开裂时, 可以用于5 m以下的路堤, 边坡比不陡于1∶1.5;但无论开裂还是不开裂, 高液限黏土一般不能直接作为95区上路床的填料, 同时也不宜用作地下水丰富的潮湿地段和高于6m路堤的基底。

参考文献

[1]JTJ033-95公路路基施工技术规范[S].

[2]JTJ014-97公路沥青路面设计规范 () [S].

[3]吴立坚, 钟发林, 等.高液限土路基填筑技术研究[J].中国公路学报, 2003, 16 (1) .

[4]张东升.湿陷性黄土地区公路构造物地基处理[J].筑路机械与施工机械化, 2003, 20 (6) .

高液限粘土论文 篇8

目前以空气率指标控制高液限土填筑的问题逐渐被重视和研究[7,8], 但仍需系统化、量化分析。现以高液限土填筑的长期研究成果为依据, 分析一定压实度条件下的空气率、含水率的改变与土体总体积之间的变化关系, 进而解决高液限土路堤自密沉降变形的计算问题。

1 空气率指标理论分析

空气率可定义为:土体中空气所占体积与总体积之比, 以百分数计[9]。如式 (1) 所示。

式 (1) 中, va为土体空气率 (%) ;ρd为土体的干密度, (g/cm3) ;ρw1为纯水在4℃时的密度, 等于1 g/cm3, Gs为土粒相对密度;ω为土体含水率 (%) 。

则

土体变形量

最终以空气率、压实度、最大干密度为参数的高液限土直接填筑路堤的变形计算表达式为

式 (6) 中, K为路基压实度 (%) ;ρmax为土体的最大干密度, (g/cm3) ;ρw1为纯水在4℃时的密度, 等于1 g/cm3, H0为路堤填筑高度 (m) ;Δω为含水率的变化量 (%) ;va0为高液限土填筑压实初始空气率 (%) ;va1为高液限土填筑压实后空气率 (%) 。

从公式可以看出, 高液限土直接填筑路堤的变形主要受土体含水率和空气率变化的影响, 这与实际情况比较相符合。利用该公式很方便地计算出路堤自填筑到不同阶段的胀缩变形量, 而不受土体强度参数的制约。只要获得施工土体不同阶段的含水率、初始空气率及压实度就可计算出某一阶段由于孔隙水的排出 (或增湿) 、空气率减小而导致路堤的变形量。利用该计算方法也可以依据室内试验参数预测高液限土路堤不同运营阶段的沉降变形, 用以指导确定路堤的最大设计高度。

2 积分法计算原理

如将高液限土路堤看成整体, 计算基本公式为

根据条形基底竖向均布荷载作用模型, 设路面宽24.5 m, 路堤两侧坡比为1∶1.5。压缩层上部荷载等效为:p等效=车辆荷载 (25 k Pa) +1 m路面结构层荷载 (20 k Pa) +上层路堤荷载 (20H1) , 在压缩层内沿深度z取微断面dz, 根据力的平衡原理, 微断面上部外荷载为

pn=224.54.+53zp等效 (8) 微断面上部土体自重荷载为:σ=γz。微断面所受总荷载为p=pn+σ。

最终路堤自密沉降量为

式 (9) 中, e1为土粒初始孔隙比;av为压缩系数 (MPa-1) ;γ为土体重度 (k N/m3) ;h为计算压缩层厚度 (m) 。

3 计算对比分析

现以课题组广梧高速长期沉降监测的某10 m高路堤工程为例分析说明, 并与分层总和法、积分法计算结果对比分析。该10 m高路堤去除封顶和封底土外, 高液限土直接填筑为6 m, 其物理、力学参数如表1、表2及图1、图2所示, 计算结果见表3所示。

4 计算结论分析

(1) 路堤的沉降变形受土体的含水率变化影响较大, 而空气率指标对沉降变形影响较小, 这也和实际相符合, 因高液限土体的保水性强, 在压密状态中, 水不易排出而空气率含量又较小, 一般在4%~14%区间, 固土体的变形也较小, 主要是由于空气的排出及其他结构性改变而导致。

(2) 改变压实度对高液限土路堤自密沉降影响不大, 说明可以采用降低压实度并在填土含水率大于最优含水率的可控范围内进行填筑施工。从而较好地解释了降低压实度填筑高液限土路堤的可行性。

(3) 以压实度、空气率、最大干密度等为参数的沉降变形计算式所获得沉降值与常规的沉降计算结果偏差较大, 主要因为该理论是以实际发生的空气体积的缩小而发生的实际量的变化为计算依据的, 是与实际状态相符的。而常规的沉降计算, 是以强度参数压缩系数av1-2为依据的, 而其随路堤的高度和土体强度的改变而改变, 高液限土的特性就是细颗粒多, 压缩性强, 理论上导致传统沉降计算与实际有偏差较大。

(4) 三种理论计算值都较实测路堤自密沉降值差距较大, 一方面实测的历间较短, 还有沉降变形的趋势, 另一方面, 理论计算参数通过室内理想状态下获取, 与现实有差异, 说明高液限土直接填筑路堤的自密沉降计算理论尚不成熟, 还有待进一步研究。

参考文献

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