高液限土路基施工研究

高液限土路基施工研究（共7篇）

高液限土路基施工研究 篇1

1 高液限粘土路基的改良

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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[4]杨俊.高速公路高液限粘土路基的改良及其施工技术[J].公路, 2008, (8) .

高液限土路基施工研究 篇2

摘要:高液限土通常含有大量的蒙脱石、伊利石、高岭石等黏土成分;其主要的特征是压实性差，经过压实后的土的压缩性仍然较大，且有明显的应变软化。水的因素和人的活动是导致高液限失稳的主要原因。高液限土边坡破坏防治必须坚持“先发制坡，以防为主”的原则，必须工程措施与生物措施相结合。

关键词:高液限土;边坡;失稳原因;防治措施

1、概述

在工程中判别高液限土的3个指标为：小于0.074mm的颗粒含量大于50%、液限大于50%，塑性指数大于26的土。目前边坡工程对具有膨胀性的高液限土设计思路基本是参考膨胀土进行的，除了具有遇水膨胀、失水收缩的特征外，更主要的特征是高液限土压实性差，经过压实后的土的压缩性仍然较大，且有明显的应变软化。很多边坡工程失去效用，都是由于认清楚高液限土的本质特征而引起的。

2、高液限土的矿物组成及工程性质

高液限土通常含有大量的蒙脱石、伊利石、高岭石等黏土成分。其中蒙脱石是由颗粒极细的含水铝硅酸盐构成的矿物，其晶格单元由两层硅氧四面体层夹一层氧化铝八面体层构成，层间联接依靠范得华力，较弱，水分子容易进入晶胞之间，增大晶胞距离，脱水后，又产生相应的收缩，其液限变化范围可达到140～710%，塑限范围为50～100%[1];在晶格之间，由于同晶置换作用，使蒙脱石具有很强的`吸附能力，大量的Na+、Ca2+填充进来，产生双电层效应，导致粒间的膨胀。相似的，伊利石也具有2:1的三层晶体结构，但其吸附的阳离子主要为Na+、K+，晶格间连接力较强，水分子不容易进入，所以伊利石亲水性、胀缩性不如蒙脱石，其液限变化范围为80～120%，塑限为45～60%。伊利石属于较不稳定的中间产物，性质介于蒙脱石和高岭石之间，并随着层间K+含量的逐渐减少，而接近于蒙脱石。高岭石的结构单元是由一层铝氢氧晶片和一层硅氧晶片组成的晶胞。晶胞之间的联结是氧原子与氢氧基之间的氢键，联结力较强，晶胞之间的距离不易改变，水分子不能进入，亲水性及膨胀性较前两种矿物成分小。

高液限土的工程性质与其母岩成份、含水量、密实度、外荷载大小及作用方式、其他物理化学作用等都有关系。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、高液限土边坡工程失稳的主要原因

3.1水的影响

3.1.1高液限土吸水引起的土体抗剪强度降低

高液限土的抗剪强度包括内摩擦力和粘聚力两部分。内摩擦力是土体受剪切时, 剪切面上下颗粒相对移动时, 土粒表面相互摩擦产生的阻力;粘聚力是使土体的颗粒粘结在一起成为团粒结构的力。粘聚力来源于两个部分：土吸力, 是土体孔隙、气压力与孔隙水压力之差, 使之产生粘聚力;土中天然胶结物质对土粒产生胶结作用,而具有的粘聚力。随着雨水入渗，水分逐渐积累，土体渐渐饱和，一方面土体内孔隙气压减小，孔隙水压力增大，结果基质吸力减小，再者水分在土粒表面形成润滑剂，使内摩擦角减小，减小其的内摩擦力，高液限土的抗剪强度不断减小。

3.1.2高液限土边坡不同的水文地质条件引起坡体内应力的变化

高液限土不同的矿物组成、不同的层厚、不同的接触关系以及坡体变形失稳影响范围内地表水、地下水不同的补径排条件，必然引起坡体局部的应力的变化，对边坡造成不利影响。

3.1.3坡体自重增加以及坡脚强度的降低

高液限土吸水，必然引起坡体自重增加;高液限土含水量高，强度较低，尤其坡脚附近容易积水潮湿，容易产生由于坡脚强度不足，导致坡脚过大变形而失稳。

3.2人的活动

对于人工开挖后高液限土坡，属卸荷力学行为，卸荷将引起堑坡位移场和应力场的改变，坡体内的应力状态在一定范围内调整，于堑坡内坡缘拉应力、坡中部最大压力差、坡脚剪应力三大应力集中带，导致最大主应力和剪应力增加，并在坡脚附近和坡型突变处产生应力集中，并在一定的诱发因素下很可能演化为崩塌或滑坡[11]。

4、高液限土坡常见的防治措施

高液限土边坡破坏防治必须坚持“先发制坡，以防为主”的原则;依据高液限土的类别和挖方深度的不同，可从如下几个方面考虑边坡防治的措施。

4.1选择合理的边坡开挖方式

高液限土边坡宜采用台阶级，加宽各级平台的宽度，把高边坡降低为矮边坡的组合形式，这样不仅减轻了高边坡土体对坡脚的压力，而且减弱了地面水对坡面的冲蚀，同时平台对坡脚有一定的支撑作用。

4.2设计较为保守的边坡坡度

由于高液限土工程性质极为复杂，环境条件影响很大，很难确定边坡坡度和破坏位置。因此，坡比设计有必要比类似工程地质采取趋于保守的坡比方案。

4.3施工时补强措施和反压措施

边坡土质液限高、强度低、稳定性差，在施工中坡面、平台出现裂缝的采用水泥浆封补， 防止雨水侵蚀发生近一步开裂。在裂缝段和滑移段采取填土反压措施， 待反压土以上的防护加固措施及卸载工程完成后，再进行反压段的开挖防护施工。 4.4水处理措施

水是高液限土的大敌，对地表水、地下水均需处理。

4.4.1排水措施

增设与加大路基坡脚的碎石盲沟，盲沟的纵坡适当放大点，以利于地下水尽快排放。在有挡墙的边坡应在挡墙位置增设仰斜排水孔，加大边坡的排水功能，尽快减轻边坡自身的重量。加强路堑边坡的排水处理，根据坡面渗水情况，适当加强设置仰斜排水孔;对于坡脚渗水，考虑渗水位置设置碎石透水层及管道排水。因坡面潮湿含水量较高，增设带边坡渗沟的路堑拱形骨架，渗沟出水口必须与挡墙的透水层和泄水孔连通。使其有规则的排放，防止其对边坡的浅层冲刷。

4.4.2隔水措施

采用隔水措施来提高高液限土的遇水稳定性，隔水措施包括设置粒料吸收层，包芯法或包边法等;还可以配合使用一些辅助性的土工布、土工格栅等土工合成材料，起到增强强度的作用。利用隔离排水、掺粗粒土、土石混填等物理方法改变坡体内原有地表水或者地下水的补径排条件，使高液限土边坡安全稳定。

4.5其他措施

4.5.1化学加固措施

这种方法是在高液限土坡中，采用化学浆液灌入或喷入其中，使土体固结以加固地基的处理方法。这种方法加固高液限土坡的原理是，在其中灌入或喷入化学浆液，改变其化学物质组成及粒度组成，提高土壤颗粒的黏结力和降低土中的天然含水量，减小其压缩性和加强其稳定性。主要掺石灰、水泥等固化材料、土壤稳定剂和NCS土壤固化剂、稳定剂等

4.5.2生物加固措施

生物加固措施是近十几年的事情，就是用活的植物，单独用植物或者植物与土木工程和非生命的植物材料相结合，以减轻高液限土坡面的不稳定性和侵蚀。主要是深根的锚固作用、浅跟的加固作用、降低高液限土坡体孔隙水压力、植被能降雨截留削弱溅蚀、控制坡体表面土粒流失。由于生物措施对高液限土坡加固程度有限，往往与其它措施配合进行。

5、高液限土坡将来可能的研究方向

高液限土是一种典型的非饱和土，目前对高液限土边坡的设计主要是参考膨胀土边坡的方法进行，但高液限土并不完全等同于膨胀土，要做出合理优化的设计，必须认识到高液限土与普通膨胀之间本质的不同;因此从微细观的角度分析高液限土的物质组成及空间组构，解释土体的特性及变形机理，以便找到一些防治措施，是高液限土坡将来可能的研究方向。由于离心模拟技术能在原型应力状态下研究和观察高液限土边坡的变形和破坏过程，并具有较好的经济性、可控性、可操作性、重复性及一定的可靠性，对模拟以自重为主要荷载的高液限土结构物的性状特别有效，可能也是高液限土坡将来可能的研究方向。

参考文献

[1]蔡应彬.浅谈高液限土的土质土力学特性及其处治方法[J].科技咨询导报，，29：24

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[10]高智.由路堑开挖谈土质路堑边坡的变形与稳定性[J].华东公路.，6：74-77.

高液限土路基施工研究 篇3

广梧高速赋存大量高液限土, 由于土源有限, 开挖的绝大部分高液限土需利用填方, 主要改良措施为:1) 高液限土用在路槽以下1.5 m位置, 1.5 m～4.0 m压实度按90%控制;4.0 m以下压实度按88%控制;2) 对于高液限土填筑段采取相应的处置措施, 主要采取掺20%砂 (质量比外掺) 进行改良, 并要求填料的CBR值满足规范要求, 同时要做好包盖、隔水等技术措施。

为全面展开广梧高速全线高液限土改良土方路基填筑施工, 在K120+745～K120+845段进行了高液限土改良试验段施工, 试验段长100 m。路基试验段在路基填筑前碾压及路基填筑过程中, 严格遵守施工规范要求施工, 获得了真实的路基填筑试验数据, 试验路的成功指导了广梧全线高液限土改良施工。

2 高液限土改良原理

高液限土内粗颗粒组合含量较少, 颗粒零星分散, 骨架作用不明显, 其工程性质主要取决于土粒之间的各种相互作用力, 即与土粒本身的结晶格架特征有关。掺砂改良高液限土主要是通过改变土中粗粒组的含量, 使粗颗粒在土中产生骨架作用, 削弱细颗粒对土的性质的影响, 从而达到改良的目的。

如图1所示, 由于土中的细颗粒含量很高, 存在少部分粗颗粒悬浮在细颗粒中;随着掺砂量的增大, 土中粗颗粒的含量加大, 土体的级配得到改善, 粗颗粒间的空隙由细砂和土粒填充, 粗颗粒起到土体的骨架作用;随着粗颗粒的进一步增加, 粗颗粒的骨架作用更加明显, 粗颗粒间的空隙由细砂粒填充, 细砂粒间的空隙由细土粒来填充, 形成致密的结构物, 强度和稳定性大大增强。

3 试验路目的

试验路的目的是确定合适的施工工艺。

4 质量控制标准

具体质量控制标准要求压实度按路基评定规范执行, 压实度按1.5 m～4.0 m位置90%, 4.0 m以下位置88%控制。

5 施工过程

5.1 试验路用土

1) 该段填土使用K120+600处路基挖方用土, 经项目部试验室和总监办中心试验室平行试验结果, 该土为高液限土, 掺20%砂后CBR强度值为5.49, 满足规范和设计要求。2) 取土时, 首先采用挖掘机推除表层30 cm表土至指定地点, 适用填料采用挖掘机挖装, 自卸车运输至试验段。

5.2 填筑前的准备

1) 路基填筑前, 对原地面进行了合格土的填筑, 保证了基底符合规范要求。2) 用全站仪准确测设路基每20 m的中桩、边桩位置;为保证路基边缘压实度, 路基两侧各加宽填筑50 cm。

5.3 土方填筑

1) 自卸汽车每车装土12 m3, 按松铺厚度16 cm (主要以旋耕机旋耕深度20 cm为依据) 计算, 则每车卸料面积约为75 m2。在填土范围内按10 m×7.5 m方格撒灰线, 施工现场由专人指挥车辆按网格卸土。2) 填筑采用纵向全断面水平填筑, 宽度按设计宽度每侧加宽50 cm。3) 土方上完后用推土机推平, 用压路机全断面静压一遍。

5.4 布格掺砂

在上土平整静压后, 根据事先计算确定的掺砂量 (所掺砂为中粗砂) 进行人工布格, 按每格的用量进行掺砂, 采用铲车辅以人工进行摊铺, 设专人 (试验人员) 随时检验砂摊铺量是否均匀, 对不均匀处及时进行调整, 以满足砂、土的均匀性, 每一层高液限土改良掺砂量的计算方法如下:

掺砂质量m (kg) =ρd×S×d土×n, 掺砂方量v (m3) =m/ρ, 掺砂厚度d砂=v/s。其中, ρd为高液限土的干容重, kg/m3;S填土面积, m2;ρ为砂的堆积密度, kg/m3。

根据该段试验路素土干容重1 660 kg/m3, 砂土的干容重1 740 kg/m3, 砂的堆积密度1 481 kg/m3, 计算得1 m3砂约铺筑27.8 m2, 实际按4 m×7 m进行布格。均匀布格掺砂理论计算厚度=掺砂方量v (m3) /填土面积S (m2) =3.57 cm, 经现场施工人员检测, 厚度约为3.6 cm～4.0 cm, 掺砂量能满足要求。

5.5 旋耕机拌匀

采用旋耕机进行旋耕, 旋耕机粉碎遍数以达到土层的拌和均匀为止, 即达到砂土层颜色一致, 无灰条、灰斑、整体层位均匀一致, 颗粒大小满足规范要求, 至少旋耕3遍, 具体旋耕遍数施工时根据现场进行确定。为了使地面平整, 减少漏耕, 旋耕使用回耕法, 即旋耕机从作业区一侧进入, 然后一圈一圈地向内旋耕, 最后从作业区中央驶出。前进的速度第一遍以2 km/h～3 km/h为宜, 第二遍后以5 km/h～7 km/h为宜。

5.6 辗压和压实度的检测

1) 辗压时, 采用振动压路机先静压一遍, 然后再振压至压实度达到规范要求为止。辗压时先慢后快、先轻后重、由两侧至中间、轮迹重叠1/2、最大速度不超过4 km/h, 辗压时应确保均匀, 无漏压、无死角、无明显轮迹。

2) 辗压开始后, 试验工程师在辗压第2遍过后, 每辗压一遍检测一次压实度, 并将检测结果及时通知路基负责人, 并做好记录。

3) 根据现场检测, 辗压6遍后, 压实度能满足88%的要求。

4) 辗压第7遍。经检测压实度能满足90%的要求。

5.7 掺砂量的检测

压实度检测完后, 取相应点的土样进行室内洗筛试验检测掺砂量。将砂土和素土样进行对比。高液限土掺砂改良20%掺砂量为外掺, 即砂∶素土=20∶100。素土和砂土进行对比时, 应把掺砂量化成内掺, 即砂/砂土=20/120=16.7%。由于施工中使用的是洁净的中粗砂, 含泥量极小, 对含泥量不予考虑。每个砂土样的掺砂量=素土0.074 mm通过率-砂土0.074 mm通过率, 砂土样的掺砂量大于16.7%即为合格。掺砂量检测可按压实度检测频率。

5.8 标高、横坡检测

压实度合格后重新对填料的顶标高和平整度进行检测, 计算横坡度。

6 总结

6.1 主要项目指标检测

1) 压实度。通过对检测结果的分析, 第7遍压实后压实度能够达到90%的要求, 第7遍压实后压实度平均为91.1%。2) 掺砂量控制。压实度检测完后, 取相应点的土样进行室内洗筛试验检测掺砂量。经检测, 实际掺砂量均大于20%。3) 压实后厚度。压实后厚度分别为:16.8 cm, 16.6 cm, 16.9 cm, 17.0 cm, 16.8 cm。工后各主要检测项目的检测结果均满足规范及设计要求。

6.2 合适的施工工艺

上述施工工艺可行, 能满足要求。具体参见5.1～5.7。

7 结语

通过本试验段高液限土掺20%砂改良填筑的施工和总结, 用此施工工艺指导广梧高液限土改良填筑施工。高液限土作为路基填料的不良土质, 对于以后的工程质量有着举足轻重的影响, 高液限土改良施工被列为该标段施工的重点, 在施工过程中严格按照预定方案进行, 做好技术交底, 严把质量关, 施工情况良好, 改良效果显著, 多次受到了专家的好评。

摘要：主要对广梧高速掺砂改良高液限土较为详细的现场填筑试验进行了研究, 总结了合理的施工工艺与质量控制措施, 以期切实指导全线高液限土改良施工, 并为全国高液限土的施工积累相关经验。

关键词：高液限土,路基,改良,施工技术

参考文献

[1]JTJ 051-93, 公路土工试验规程[S].

[2]王年香.高液限土路基设计与施工技术[M].北京:中国水利水电出版社, 2005.

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) .

高液限土路基施工研究 篇5

在中铁七局海外公司承建的塞拉利昂Lungi-Port Loko公路项目中就遇到了这样的问题。在项目实验人员对沿线土质进行实验检测后, 发现周边无论是业主指定土场还是项目根据实际需要新增土场, 土质均为高液限、高塑性指数、高天然含水率的“三高土”。经过项目深入研究, 提出了通过拌和石粉降低塑性指数, 达到提高底基层承载力、降低塑性指数的目的, 并在实践中取得了良好的效果[1]。

1工程概况

塞拉利昂位于非洲西部, 西濒大西洋, 北、东与几内亚接壤, 南同利比里亚接壤。河流众多, 水量丰富。属热带季风气候, 高温多雨。年降雨量为3000~5000mm, 为西北非降雨量最大的国家。

塞拉利昂Lungi-Port Loko项目起于塞拉利昂国家机场所在的Lungi地区, 终于其国内交通要塞Loko港, 全长62.2km。计划合同工期24个月, 除去雨季实际可施工工期14个月。道路结构层由下而上依次为G4普通填方 (embankment) , 25cm G8路基层 (subgrade) , 15cm G20底基层 (subbase) , 15cm级配碎石基层 (base) 及5cm的沥青混凝土面层。项目设计沿用美国AASHTO规范, 规定普通填方土液限不大于40, 压实度不得低于90%。路基层和底基层塑性指数不得高于12, 压实度不得低于95%。

2项目沿线可用土的工程性质及技术分析

在现场实际勘察过程中, 试验人员对全程102个试坑进行了检测。勘测结果表明18个备选土场中, 14个为高液限黏土土场, 2个为沙土土场, 其他2个均为红土粒料土场。各土场的工程试验性质如下。

由上表可知, 沿线土场的干密度和加州承载比能满足施工要求。但是土样粒径并不均匀, 大于2mm的砾和低于0.075mm的细粒组黏土含量较高而砂含量极少。而影响液限和塑性指数的材料为粒径低于0.425mm的土, 但是在天然土样中含有40%~60%大于0.425mm的土。由于项目所在地年降雨量大, 持续降雨时间长, 所以对项目路基材料的遇水稳定性要求非常高, 即要求基层和底基层材料的塑性指数 (PI值) 要比较小, 合同中规定底基层Subase料PI值不大于12%。而在投标阶段, 业主给予的材料报告中, 项目沿线所有土场的PI值均小于或者等于12%。进场后, 我们发现项目沿线土质为高液限粉质沙黏土, 其主要特征有高压缩性、大渗透性、水稳定性差、低抗剪强度等, 该类土修筑的路基长期在水的毛细水作用下容易产生失稳、沉陷和不均匀沉降等破坏。根据现场实际情况, 我们立即开展了对项目沿线土场的复检工作, 所有土场PI值实验结果均在25%以上, 不能满足原设计中作为底基层的材质要求, 需要作稳定施工以降低塑性指数, 达到规范要求。

3方案制定

项目进行了水泥稳定、砂稳定和石粉稳定的可行性研究, 实验室分别进行了各种比例的实验验证, 由于塞拉

当地水泥和砂的供应量不足, 为了减少使用水泥以及河道挖沙造成的环境破坏, 同时为了使碎石场生产的部分废弃矿粉得到充分利用, 项目最终确定搀和石粉对底基层进行高液限改良稳定施工。规范要求底基层塑性指数不能大于12%, 根据实验结果, 石粉掺和比例为30%。

由实验结果可知, 在掺加矿粉后, 土中粗粒组颗粒含量发生了改变, 使粗颗粒在土中产生骨架作用。土的颗粒空间结构重新排列, 削弱细颗粒对土的性质的影响, 降低了土体的亲水性, 使填料具有粗粒土的特性, 同时干密度和强度都有了极大提升, 从而达到改良土质进而改善土的工程性质的目的, 大大提高了道路底基层的质量。

4现场实施注意事项

4.1材料选择

在选取粒料土时, 应尽量选择2m以上的土。试验结果表明, 取土深度越深, 土样黏土含量越高, 塑性也越高, 强度则越低。选取石粉时, 应当保证选用洁净的石粉, 并且每周至少一次随机抽样检测矿粉集配, 确定符合规范要求方可。

4.2含水率控制

高塑性土的天然含水量普遍高于最佳含水量, 经检测, 土场土最佳含水率多在12%左右, 而天然含水率常在20%~25%之间。且黏结成团, 晾晒困难。若在含水率偏高的情况下强行压实, 压实度难以达到相应规范的要求, 且极易开裂和翻浆, 对工程质量造成隐患。因此翻晒是高塑性土施工的关键步骤, 直接影响到工程质量和进度。我项目部采用平地机斜刮, 每层土在强日晒下翻拌三次, 每两个小时翻拌一次。待检测当前含水率符合压实标准后方可碾压。

4.3矿粉添加及拌和

将土体按照计算的车距均匀卸土, 随即使用平地机进行整平, 按照计算间距进行矿粉上料摊铺, 摊铺完毕后使用拌和机进行拌和。在拌合过程中注意检测含水率, 如天气炎热造成含水率下降, 则需要及时补充洒水。同时, 拌和深度需要大于底基层层厚, 深入下层面2cm, 以保证底基层与路基层接层良好, 拌和深度设置专人随拌和机进行检查, 深度不满足要求重新进行拌合。

4.4碾压控制

高塑性土与普通土最大区别在于其特殊的水稳定性。其密实度曲线与浸水4天后的CBR曲线是两条分离的双驼峰曲线, CBR值并不完全随着干密度的增加而增加。当含水率较低时, 增加击实功能迅速增加密实度, 但是对强度影响并不明显。随着含水率增加, 击实功对密实度影响变小, 对强度影响增加。当含水率增加到一定值时, 增加击实功反而降低土的强度, 表现为弹簧现象, 即土力学中常说的“剪胀”。因此, 对于高液限土, 碾压时需严格控制压实功。

经现场试验段测试, 采用XS202重型压路机, 此压路机接触面积较小, 有效应力大, 对防止“弹簧”现象有一定的作用。碾压次数最终决定为静压两次然后小震两次, 用灌沙法现场检测压实度均能满足93%的要求。

4.5养护

在碾压完成后, 路基面暴晒4~6小时开始出现细微裂缝。超过6~8小时后, 随着水分蒸发, 裂缝开始变宽, 对路基的整体强度和水温性都造成极大损害。若在碾压时没有合理控制土壤含水率, 裂缝出现的更快且更严重。考虑到本地区昼夜温差较大, 日间阳光充足, 气温高, 若控制得当, 可使土较快晾晒至接近最佳含水率, 另一方面, 若对含水率过高的土强行压实, 在强日光暴晒下, 碾压好的填方层更会迅速开裂, 影响施工质量和下一工序按期展开。经研究决定采取夜间上土, 上午翻开晾晒并对已完成层进行覆盖, 下午碾压, 经试验合格后再于夜间上下一层土, 保证碾压完成后的路基层暴晒不超过4个小时。

4.6试验检测

对于矿粉稳定粒料底基层, 除按规定每50m检测一次压实度并保证其达到95%的压实要求外, 为确定底基层后期的变形性符合要求, 必须对所有完成段做现场弯沉试验, 若不符合要求, 必须重新压实。另外, 对于每日现场拌和后的混合料, 按照合同规定的实验频率进行取样实验, 实验结果满足规范要求。

5结语

1利用高塑性土修筑路基的关键是掌握其特殊的路用特性, 以满足路面对路基的使用要求为目标, 提出科学合理的压实工艺和压实标准, 确保路基的稳定。

2用矿粉改良高塑性黏土, 降低其塑性指数, 提高强度后, 可用于道路底基层施工。同时也使多余矿粉得到充分利用, 减少使用水泥稳定等造成的环境污染。

3对于不良工程用土, 一味地废弃往往并不实际。通过工程试验, 找到改善不良土工程性能的方案, 不仅有助于加快工程进度, 节约资源, 更能保证工程质量。

参考文献

高液限土改良试验研究 篇6

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).

高液限土路基施工研究 篇7

广梧高速公路河口—双凤段第四合同段位于广东省云浮市,路线经云浮市福禄岗、余村、钟屋、水母塘、石梯径、罗冲、麻子地等,沿线有S368省道、村道及机耕便道经过。该合同段起点桩号为K36+867.301,终点桩号为K47+100。

该合同段存在多处高液限土,且方量较大。为避免环境破坏和水土流失,决定采用掺石灰的方法对高液限土进行改良。经试验检测,高液限土的物理性质见表1。

2 石灰改良高液限土的试验设计

添加一定量的石灰可以达到改良高液限土的作用,但是其最佳掺灰量(石灰与干土质量比)必须通过试验验证,所以为了测定对该高液限土改良的最佳石灰掺量,进行了如下的试验设计:

试验规程:JTJ 051-93公路土工试验规程和JTJ 057-94公路工程无机结合料稳定土试验规程;土样:经风干碾碎过5 mm圆孔筛(界限含水率试验时,过0.5 mm筛);石灰:为Ⅱ级钙质生石灰粉;试验设计:预定掺加(外掺)石灰剂量为2%,4%,6%,8%,采用重型击实法测定其不同石灰剂量时的最大干密度和最佳含水率。同时,掺入不同掺量的石灰后,对各试样的含水率、液限、塑限、液性指数、承载比、膨胀量等指标的变化进行了测定,并通过图表对试验结果进行分析,从而确定最佳掺灰量。

2.1 石灰剂量对高液限土含水量的影响

将生石灰按掺量分别为2%,4%,6%,8%加入含水量为30.5%的土样中,充分拌和,一昼夜后测其含水量。其含水量变化试验结果如图1所示。

从图1可以看出,随着石灰剂量的增加,当掺灰量从4%继续增加时,高液限土的含水量按从前的速度迅速地降低。 当掺灰量达到8%时,高液限土的含水量已经比较低了。

2.2 石灰剂量对高液限土液塑限的影响

将生石灰按掺量分别为2%,4%,6%,8%加入含水量为30.5%高液限土中,充分拌和,经一昼夜后测其界限含水量,其试验结果见图2,图3。

从图2,图3曲线的变化,也就是随着掺灰量的增加,从液限的变化情况出发可以发现如下现象:随着掺灰量的增加,塑限的变化情况刚好与液限相反。从总体情况来看,随着掺灰量的增加,塑限稳步提高。当然,在掺灰量0%～2%变化的这个区间里,塑限随着掺灰量的增加,反而降低了。但是,从整体上看,随着掺灰量的提高,塑限提高了,高液限土改良的目的也就逐步得到了实现。

从图4曲线的变化,可以发现如下现象:随着掺灰量的增加,塑性指数降得很快。塑性指数变小,意味着土中处于可塑状态的含水量的变化范围的减小。从上述塑限、液限和塑性指数三个指标随石灰掺量增加的变化情况,可以得出:添加一定量的石灰对高液限土的胀缩性能起到了很好的改良作用。

3 石灰掺量对高液限土击实特性的影响

将各种掺量的石灰土制备不同含水量的击实试样,进行击实试验,其结果见表2。

对高液限土进行添加一定量石灰的改良。改良后,为了绘制高液限改良土的含水量—干密度关系曲线,并且根据这个关系曲线,确定其最佳含水量和最大干密度,所以应该对石灰改良的高液限土进行击实试验。

试验结果表明,没有添加石灰时,当高液限土的最佳含水量为17%时,最大干密度为1.66;当掺灰量为2%时,最大干密度为1.67,最佳含水量为15.8%;当掺灰量为4%时,最大干密度为1.65,最佳含水量为18.8%;当掺灰量为6%时,最大干密度为1.65,最佳含水量为19%;当掺灰量为8%时,最大干密度为1.653,最佳含水量为19.2%。

通过分析可以得出如下规律:随着含水量的增加,干密度开始是迅速增加的;但是随着含水量的继续增加,当增加到一定程度时,干密度却迅速降低。

4 石灰掺量对高液限土承载比(CBR)和膨胀量的影响

将不同掺量的石灰改良土分别控制在各自的最佳含水量,按照路基压实度的93区制作试件,进行承载比试验,其结果见表3。

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从图5,图6曲线的变化可以看出,当石灰剂量达到6%时,高液限土的膨胀量几乎消除了97%,达到最低,而随着石灰掺量的继续增加,膨胀量反而有所变大。由此可初步确定:最佳掺灰量为6%。掺入6%的掺灰量后,根据前述试验结果,检验液限、塑限、击实特性等指标,可知均满足工程实际施工要求。

所以,根据试验结果进行研究分析,得出如下结论:试验室得出的最佳石灰掺量为6%。但是具体在施工中,由于石灰的拌和不均匀应增加1%。所以,对于该高速公路路基土而言,高液限土改良的最佳石灰掺量为7%。

5 结语

从上述可知,石灰改良高液限土的效果显著,膨胀率和膨胀压力大大减小;改良土强度能大幅度提高;改良土颗粒粒度增加。关于最佳石灰掺量,具体应根据高液限土的物理力学性质,通过不同掺量改良土的液塑限试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验、膨胀量试验得出最佳掺量,施工中由于石灰拌和不均匀应增加一个百分比。

参考文献

[1]王建军.《广西膨胀土地区建筑物技术条例》修订的若干问题研究[D].南宁:广西大学硕士学位论文,2003.

[2]王年香.高液限土路基设计与施工技术[M].北京:中国水利水电出版社,2005.

[3]JTJ 057-94,公路工程无机结合料稳定材料试验规程[S].