低液限黏土

低液限黏土（精选七篇）

低液限黏土 篇1

铁朝高速公路起自辽宁铁岭市毛家店镇, 终至辽宁朝阳市三十家子镇, 将沈阳至四平、锦州至阜新、锦州至朝阳和沈阳至彰武等4条国家重点干线高速公路连成整体。铁朝高速全长541 km, 双向4车道, 概算投资145亿元, 于2005年11月开工建设, 2008年9月29日正式通车。我局负责承建铁朝高速公路铁岭至阜新段5标段的施工任务, 里程为K 35+500～K 45+500, 全长11 km。路基工程多为填方地段, 路基压实方量为224.6万m3, 沿线可开采土场均为第四系沉积黏土或亚黏土, 属低液限黏土。各土场地下水位普遍偏高, 在0.8～2.0 m, 土体天然含水量较高, 范围为22 %～35 %不等, 为路基施工的主要填料。施工技术要求:距路槽0～80 cm为95区, 80～50 cm为93区, >150 cm为90区, 技术要求较高。可见高含水量低液限黏土路基的填筑质量控制成为路基施工的关键。

1 室内土工试验及结果分析

通过对沿线可开采土场的详细实地勘察与分析, 结合地下水位情况, 最后选取了地下水位较低的13个土场作为路基填筑的取土场, 并抽取具有代表性的土样进行土工试验。试验按干法重型击实、湿法重型击实比照进行。

1.1 试样制备方法

(1) 干法:

取具有代表性的土样自然风干或在50 ℃温度下烘干, 然后放在橡皮板上用圆木棍碾散, 过不同孔径的土筛, 按四分法缩分试样。试样中加入不同水分 (按2 %～3 %的含水量递增) , 搅拌均匀后闷料一夜备用。

(2) 湿法:

用手拣除土样中粒径>38 mm的粗石子, 保持天然含水量的第1个土样可立即用于击实, 其余几个试样分成小土块分别风干, 使含水量按2 %～3 %递减。

1.2 土工试验结果及分析

室内土工试验结果见表1。

根据图纸的技术要求, 填料土的液限应<50 %, 塑性指数应<26 %, 以上13个土场的这两项技术指标均能满足要求。由试验结果分析, 对于同一土场的土, 采用干法重型击实结果与湿法重型击实结果存在着较大差别, 规律较为明显。对于最大干密度, 干法的结果明显大于湿法的结果;对于最佳含水量, 干法的结果明显小于湿法的结果。

2 现场路基试验段填筑的质量控制

2.1 机械配置

铁朝线高速公路要求的技术指标高, 击实标准采用重型击实, 填料压实要求为90区～95区。为了保证施工质量, 我们选用了精良的施工设备, 各设备的主要技术参数如下:

(1) YZ14JC型振动压路机-Ⅱ, 工作质量为1 400 kg, 静线荷载336 N/cm, 振动频率28 Hz, 振幅1.0～2.0, 激振力270.5 kN, 轮宽2 130 mm。

(2) YZ18A型振动压路机-Ⅰ, 工作质量1 800 kg, 静线荷载538 N/cm, 振动频率28/35 Hz, 振幅1.8～2.4, 激振力400/282 kN, 轮宽2 250 mm。

(3) T140-1型推土机, 功率103 kN, 接线压力650 kPa。

(4) PY180型平地机, 额定功率136 kN, 刮刀宽2 740 mm。

2.2 填筑虚铺厚度选择

由于各土场的土体天然含水量较高, 填筑厚度不宜过厚。结合施工工期, 寻求合理的虚填厚度是控制施工的关键。为解决上述问题, 选取3种不同填土厚度进行了凉晒试验, 凉晒时, 每日用翻地机分早晨、中午翻晒两次, 并进行每日的含水量结果统计 (见表2) 。

由表2可见, 虚填厚度25 cm时, 晾晒3 d基本达到最佳含水率;虚填30 cm时, 凉晒3 d也基本达到最佳含水率;虚填厚度35 cm时, 晾晒4 d基本达到最佳含水率。通过试验, 黏土压实系数为0.82, 根据该标段的路基填筑最大厚度9.2 m来控制工期, 按25 cm、30 cm、35 cm虚铺厚度, 路基填筑时间分别为135 d、125 d、131 d, 均能满足合同工期要求, 但从经济角度和工期控制考虑, 宜选30 cm为施工填土的虚铺厚度。

2.3 施工工艺控制

为了保证工程质量, 同时实现经济效益的最大化, 在试验段施工时, 对压路机的规格型号进行了施工性能分析, 并按干法、湿法的最大干密度对压实结果进行评定, 同时引入弯沉参数进行干湿法检测质量验证。

2.3.1 压路机性能分析

对同一土质的土, 按虚铺厚度30 cm填筑2段, 每段100 m, 填筑完毕, 每日用翻地机翻晒两次, 待土的含水率达到最佳含水率时, 用刮平机刮平。然后分别用Ⅰ型、Ⅱ型压路机进行辗压, 静压两遍后再重新用刮平机刮平1次, 再进行振动辗压, 辗压速度控制在2 km/h以内。辗压顺序为先两边再中间, 轮迹搭接40 cm。每辗压两遍, 用MC-3型核子仪进行压实度检测, 检测时分别以干法、湿法最大干密度进行比照检验。

由表3可以看出, 对于Ⅰ型压路机, 振动辗压2～8遍时, 压实效果呈增大趋势, 而辗压8遍以后, 土体压实效果增长缓慢, 甚至呈下降趋势, 说明Ⅰ型压路机振动辗压至8遍时, 该压路机已充分发挥其压实效能, 也即该压路机实现最大压实功;对于Ⅱ型压路机, 增长趋势基本同于Ⅰ型压路机, 只是Ⅱ型压路机振动辗压至12遍时, 才实现其最大压实功。

2.3.2 干法、湿法最大干密度控制施工的差异性

从表3采用干法、湿法两种最大干密度对压实效果的检测评定可见, 干法检测值始终小于湿法值, 因此, 在施工中采用湿法干密度进行检测远优于干法。为判断其是否实用, 以保证压实质量, 又引入了弯沉检测对其验证。

对湿法干密度检测的93区、95区Ⅰ (≤96) 、95区Ⅱ (>97) 进行弯沉检测 (每区检测10点) 的结果见表4。

由表4可以看出, 通过对3个不同压实区间的弯沉检测, 采用湿法检测的压实度>95 %时, 弯沉检测值均满足设计要求。因此, 采用湿法干密度控制路基压实度是可行的, 完全可以保证路基的压实质量, 而且可减小施工难度。

2.3.3 技术经济分析

对于Ⅰ型压路机, 按虚铺厚度30 cm, 接近最佳含水量时, 振动辗压4遍, 压实度可满足90区要求, 单位成本为7.85元/m3;振动辗压5遍时, 可满足93区要求, 成本为8.52元/m3;振动辗压6遍时, 可满足95区要求, 成本为9.16元/m3。

对于Ⅱ型压路机, 在同等填筑条件下, 振动辗压6遍时, 压实度可满足90区要求, 成本为7.55元/m3;振动辗压10遍时, 可满足93区要求, 单位成本为8.87元/m3;振动辗压12遍时, 可满足95区要求, 成本为9.54元/m3。

通过对Ⅰ型、Ⅱ型压路机压实效果的技术经济分析, 对于90区, 宜采用Ⅱ型压路机进行施工;对于93区和95区, 则宜采用Ⅰ型压路机进行施工。

3 路基填筑质量控制要点

(1) 分层填筑。

采用横断面全宽、纵向水平分层填筑压实的方法进行施工。施工时, 按自卸车的载土容量计算堆土间距卸土, 以便平整时控制填土厚度均匀。

(2) 保证边坡压实质量。

为保证边坡的压实质量, 路基两侧各加宽50 cm, 辗压时同路基本体压实质量。

(3) 凉晒。

摊土机初平后, 用翻地机配合凉晒, 凉晒至接近最佳含水量。

(4) 刮平。

凉晒完毕用刮平机刮平, 至控制层无显著的局部凹凸。严格控制虚填厚度30 cm, 并按设计做出横纵坡。

(5) 辗压。

按工艺确定的机械组合, 选用压路机辗压。辗压作业前, 对压路机司机进行技术交底, 按工艺确定的压实遍数、进度进行压实, 压实顺序按先两侧后中间、先慢后快、先静压后振动压的操作程序进行碾压, 各区段交接处互相重叠压实, 纵向搭接长度2 m, 轮迹重叠0.4 m。

(6) 检验。

检查填料是否符合要求, 碾压是否均匀, 填筑层厚度是否超出规定。每层路基填筑完毕, 压实质量达到设计及规范要求后, 方可进行下一步施工。

4 结语

低液限粉土路基压实工艺的探讨 篇2

通过对低液限粉土施工工艺控制过程的实践,总结了低液限粉土的工程特性,提出了低液限粉土作为路基填料施工技术的.主要控制要点.

作 者：王俏梅 王卫 任传林 WANG Qiao-mei WANG Wei REN Chuan-lin 作者单位：王俏梅,WANG Qiao-mei(长安大学,工程设计研究院,陕西,西安,710064)

王卫,任传林,WANG Wei,REN Chuan-lin(西安公路交大建设监理公司,陕西,西安,7100643;烟台市公路勘察设计院,山东,烟台,264001)

低液限黏土 篇3

黄河滩取土场有丰富的土源,方便于就近工程的回填处理,但黄河滩取土场的土料不易压实且强度较低,较难应用于工程。为方便日后回填工程的应用,需要对填料进行改良试验研究[1],以使该土料满足工程强度及稳定性等要求。

2 工程试验

2.1 试验材料

(1)土源:黄河滩石桥取土场,距地表面0.3~1m深。

(2)水泥:天瑞集团郑州水泥有限公司生产的P.C32.5。

(3)石灰:二级,磨细生石灰粉。

(4)水:就近可使用的饮用水。

2.2 回填土的工程性质

为了了解黄河滩取土场土源的工程性质,依据JTG E40-2007《公路土工试验规程》[2]进行室内试验。

(1)颗粒分析(见表1)。

按T0115-1993检测、依据JTG E40-2007《公路土工试验规程》分类、该土质为细粒土。

(2)界限含水量(见表2)。

(3)击实试验(见图1)。

2.3 石灰改良土的反应机理

2.3.1 离子交换作用

生石灰(主要成分为Ca O和Mg O)在遇水消解时,产生Ca(OH)2和少量的Mg(OH)2,在土壤中水的作用下二者进一步离解:

Ca(OH)2→Ca2++2(OH)-

Mg(OH)2→Mg2++2(OH)-

离解产生的高价Ca2+、Mg2+很容易置换粘土颗粒所吸附的低价K+、Na+等离子,带二价阳离子的粘土由于颗粒间吸引而凝聚,结合力增大[3]。

2.3.2 碳酸化作用

消石灰在土中仍会不断和空气中的CO2作用:

Ca(OH)2+CO2→Ca CO3↓+H2O

Mg(OH)2+CO2→Mg CO3↓+H2O

反应过程在有水条件下进行,并随含水量增大而加快,因而石灰在养生期间应保持一定的含水量。Ca CO3是坚硬的结晶体,具有较高的强度和水稳性,由于Ca CO3对土的胶结作用使土体得到加固,形成石灰稳定土,空气中的CO2含量比较小和石灰土孔隙的连通性是有限的,因而Ca(OH)2、Mg(OH)2的碳化作用是个相当长的过程,形成了石灰土的后期强度。

2.3.3 凝胶反应

在进行离子交换反应的后期,随龄期的增长粘性土中的硅胶、铝胶将与石灰进一步反应形成含水硅酸钙(Ca Si O2·n H2O)、铝酸钙(Ca A l2O3·n H2O),这种凝胶物质具有水硬性,能够在固体与水二相环境下发生硬化,在土的团粒外围形成一层稳定的保护膜,具有很强的粘结力,把土团粒胶结起来,形成网状结构,使石灰土强度增高并长期保持稳定。同时,保护膜还能起到隔离作用,阻止水分进入,是石灰土获得强度和水稳性的重要因素。

2.3.4 结晶作用

生石灰掺入土中的反应受到水分、粘土矿物含量和CO2含量等因素的限制,实际产生的离解、化学反应仅有少部分,绝大部分饱和Ca(OH)2在灰土中自行结晶。

Ca(OH)2+n H2O→Ca(OH)2·n H2O。

Ca(OH)2·n H2O晶体同样也会把土粒胶结成整体,结晶的Ca(OH)2溶解度更小,进一步提高了石灰土的水稳性。

2.4 6%石灰改良土的击实试验与无侧限抗压强度(见图2、表3)

石灰改良土是将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中,经拌合、压实及养护后得到的混合料。石灰改良土具有一定的强度和耐水性。通过室内击实试验,对6%石灰改良土的特性进行研究,获得土料的最大干密度和最佳含水率,为6%石灰改良土的无侧限抗压强度试验做了充分的准备。

2.5 水泥改良土的反应机理

填料土中掺加水泥后,会发生两种主要的化学-物理反应,阳离子交换和凝硬反应[4]。水泥水解生成的Ca(OH)2给土体造就了碱性环境,在这种环境中,可以由Ca2+置换土颗粒表面的K+、Fe2+等金属阳离子,使土粒能很快凝聚起来,并同时改变混合料的物理性能,提高土体的初期强度。而凝硬反应则是在碱性环境中,土粒中的活性Si O2、Al2O3等形成胶体离子与Ca(OH)2反应生成硅酸钙、铝酸钙等物质,主要提高土体的后期强度。作为水泥改良土本身,由于水泥熟料本身含有大量的硅酸二钙、硅酸三钙、铝酸三钙等,水解后会发生快速的凝固,并把土颗粒胶结起来,从而使水泥改良土强度提高,水稳性和整体性增强。

2.6 6%水泥改良土的击实试验与无侧限抗压强度(见图3、表4)

水泥改良土是水泥和土按照一定比例拌合,水泥对土进行稳定的一种混合料。通过室内击实试验,对6%水泥改良土的特性进行研究,获得土料的最大干密度和最佳含水率。为6%水泥改良土无侧限抗压强度做了充分的准备。另外,通过击实曲线可知,当含水率在最佳含水率附近变化时,干密度变化较大,说明应该尽量控制在最佳含水率时压实。

3 结论与建议

(1)该土料经水泥和石灰改良后,其工程性质大大改善。

(2)6%水泥改良土的无侧限抗压强度远大于6%石灰改良土的无侧限抗压强度。

(3)建议多做一些石灰与水泥添加量的改良试验,以便更充分的认识该土料。

参考文献

[1]JTJ034-2000,公路路面基层施工技术规范[S].

[2]JTGE40-2007,公路土工试验规程[S].

[3]汪文莉,曾宪伟,索旭方.生石灰改良粘性土的作用机理[J].山西交通科技2003(5):16.

低液限黏土 篇4

关键词：低液限粉土,工程特性,路基填筑施工技术

0 引言

低液限粉土土粉粒含量高、粒径比较均匀、粘土颗粒含量极小、级配差、塑性指数低、抗剪强度低、水稳定性差、具有冻敏性, 如果将低液限粉土用于填筑路基, 常规压实方法和压实工艺难以达到施工要求, 如果机械设备不配套及施工技术措施不合理, 就会遇到路基沉降变形大、路基填土压实较难的问题。已建成的公路也会频繁翻浆, 路面开裂, 要花费大量成本进行养护。

本文从路基施工以及路基填料的角度通过试验综合分析低液限粉土压实特性、含水量以及压实度, 并结合我国宁夏某高速公路低液限粉土施工项目探讨适合低液限粉土特性的路基施工措施。

1 低液限粉土特性及路基施工方案

1.1 低液限粉土定义

(1) 国外定义:美国的土地工程分类有两个主要的分类体系, 按土的统一分类法 (ASTM, D2489《工程用土的分类》) 对细粒土根据液限和塑性指数即塑性图划分的, 规定小于0.074mm筛孔的颗粒占全重50%以上且液限小于50的土。而美国公路协会分类法 (AASHO土分类法) 把土作为公路路基土进行分类, 规定通过0.074mm筛孔的颗粒超过36%且液限小于或等于40%, 塑性指数大于11%的土为粘质土。液限小于50%, 塑性指数小于10的粉质或粉质细砂或略带塑性的粉质土总归为ML。

(2) 我国土的分类:根据《公路土工试验规程》 (JTJ051-93) , 对于细粒土按图1塑性图分类。低液限为ω1<50%, 高液限为ω1>50%;当细粒土位于塑性图A线以上时, 按下列规定定名:在B线以右, 称高液限黏土, 记为CH;在B线以左, IP=10线以上时, 称低液限黏土, 记为CL;当细粒土的IP位于塑性图A线以下时, 按下列规定定名:在B线以右称高液限粉土, 记为MH;在B线以左, IP=10线以下时, 称低液限粉土, 记为ML。

1.2 低液限粉土特性

对于低液限粉土来说, 其所具有的成土条件较为单一, 且粒径具有着均匀的特点, 主要由砂粒以及粉粒组成, 而正是这种结构存在, 则使其在实际施工中非常难以压实;在具体施工过程中, 仅仅通过增加碾压遍数的方式对于压实度具有着提升意义较小, 且不能够对填土的水稳性、变形稳定性以及板体性进行有效的提升, 可以说, 在动载作用下土体具有着最好的稳定性;低液限粉土强度之所以出现弱化的根本原因是水稳性差, 对此, 可采用在取土场挖坑加水、堆土闷料等方法对土料进行处理, 以此使土料含水量能够接近最佳含水量;在实际碾压工作开展的过程中, 应当结合实际情况, 在选择适当机械设备的同时对压实遍数进行合理的确定, 并以动静结合的方式进行施工。

本文将结合试验分析法, 从压实特性、含水量两个角度来分析其对路基施工的影响。

1.2.1 低液限粉土物理压实特性

(1) 低液限粉土物理性能指标。

根据我国《公路土工试验规程》, 本文对土样物理指标进行了测试, 得出结果如表1所示。

在将相关参数同试验规程进行对比后可以认定, 施工土质为含砂低液限粉土, 其主要由沙粒与粉粒组成, 具有着较低的粘粒含量, 成土条件单一、塑性指数相对较低, 粒径方面则较为均匀, 在土质颗粒之间具有着稳定性差、容易出现滑动等情况。这部分原因的存在, 则使该类土质具有着板体性差以及难以压实等问题。

(2) 压实性能。

为了能够对该类土质压实性能进行良好的掌握, 本文以重型击实试验方式, 通过改变每层的击数增加击实功的方式获得其性能指标, 试验结果如图1所示。

从图1可以看到, 在每层进行27击标准击实下, 整个曲线一共具有两个不对称驼峰。其中, 第一个在含水量方面所具有的变化相对较窄, 而第二个在变化范围方面则相对较宽, 且在峰值方面较高。对此, 在实际施工中则将第二个峰值作为我们的控制标准, 经过对其细致研究可以看到, 在达到峰值之前, 其干密度随着含水量的提升而具有着较慢的增加特征, 而在峰值之后, 其干密度则会随着含水量的提升而具有较快的下降特征。同时, 也可以看到, 随着击实功的提升, 其所具有的最大干密度在幅度方面也相对较小, 其最佳含水量降低幅度则相对较大, 击实曲线同饱和曲线相比具有着较大的偏离特征, 而当试验土质含水量超出最佳含水量之后, 才逐渐同饱和曲线逐渐趋近, 但是这种趋近的速度与幅度都非常缓慢。而试验具体结果则如表2所示。

1.2.2 压实和含水量对路基强度变形的影响

(1) 对路基强度影响。

为了能够探讨该土质路基在含水量以及压实度不同情况所具有的变化特征, 同样根据标准击实试验结果, 我们特根据不同的压实度以及不同的含水量制备了一定数量的直剪试件开展直剪试验工作, 所得数据结果如表3所示。

由表3可以得知:第一, 当含水量相同时, 内摩擦角值与粘聚力会随着压实度的提升而提升, 且两者相比较而言, 粘聚力具有着更高的增加速度;第二, 当压实度相同时, 当实验土质含水量增加时, 粘聚力值则会随之减少, 且当含水量13.5%时内摩擦角最大;第三, 当压实度相同时, 小于最佳含水量试样的粘聚力、内摩擦角值同最佳含水量试样的粘聚力、内摩擦角值相比要高, 从这里则可以了解到, 前者同后者相比, 更容易获得更高的土质强度。

(2) 对路基变形的影响。

根据本文所获得击实试验结果, 则可以对压实度不同、含水量不同的试件进行制作, 并通过单轴固结仪方式对试验土质开展压缩试验, 可以得到以下结果:第一, 在含水量相同的情况下, 土质孔隙比会随着土质湿度的提升而降低, 且当该压实度越大时, 土体所具有的压缩程度就越小;第二, 在压实度不固定的情况下, 试验土样所具有的压力较小时, 压实度对于压缩性则具有着更大的影响, 而当压力值较大时, 其对于压缩性的这种影响则会逐渐降低;第三, 当压实度相同时, 整个试验曲线斜率则会随着含水量的提升而提升, 且当试验土样含水量提升时, 其所具有的压缩性也会随之提升。

1.3 施工方案

经过上述分析则可以了解到, 对于路基来说, 其所具有的含水量、压实度对于本次施工的低液限粉土在变形以及强度方面都具有着较大的影响。对于本文所使用的标准击实方式来说, 所获得曲线具有两个驼峰。在根据实际情况分析以后, 按照第二个驼峰曲线作为本次施工的重要指标。对此, 在实际对低液限粉土路基类型进行施工的过程中, 就需要对土体的最优含水量以及土料含水量进行保证, 并将其误差控制在1%以内, 以此保障参数的精确性;其次, 应当根据实际土质特征对适当的机械设备以及施工工艺进行科学的选择, 以此在较好提升土体压实程度的同时降低路基沉降情况、保证路基整体强度。

2 案例分析

我国宁夏某高速公路有一路段为低液限粉土, 具体施工之前, 取其300m为试验路段进行试验性施工, 在分层填筑碾压后以常规工艺与压实方式对其压实成型。

2.1 施工方案及工艺流程

施工方案详见表4, 工艺流程详见图2。

2.2 关键节点处理措施

2.2.1 加工土料

本次加工土料的目的, 就是要保证土料含水量能够在最佳含水量范围内, 且含水量具有着较为均匀的特征。具体做法, 就是首先在土场挖坑加水, 并以梅花形方式对坑点进行布置, 保证排距与坑距为3m, 而在水坑方面, 则需要根据现场施工机械对其实际大小进行确定, 一般来说, 长8m、宽3m即可满足施工要求。此外, 还需要做好施工现场的含水量试验, 坑内水下渗扩散需要7天, 7天后采用推土机推出, 成堆需闷料8小时方可装车上路。

2.2.2 填筑与压实方式

在具体操作方面, 本文选择了以分层的方式对其进行填筑与碾压, 并保证各层在碾压时所设定的间隔时间不应当过长, 以此避免含水量出现变化过于强烈的情况。而在碾压方式的选择方面, 则可以通过动、静结合的方式对其进行选择。

2.2.3 压实机械组合及压实遍数

采用自重不小于12 t、激振力大于350 k N的振动压路机, 先快速静压一遍, 然后慢速振压4~6遍。当压实度达到93%以上时, 再静压两遍可达94%以上的压实度。自重不小于12 t、激振力大于245 k N的凸块式压路机, 先快速静压一遍, 再慢速振压5~7遍, 当压实度达到93%以上时, 用大于12 t光轮压路机静压2遍, 即可达94%的压实度。采用自重不小于15 t, 激振力大于350 k N的凸块式振动压路机, 先快速静压一遍, 慢速振压4~5遍, 配以静压, 最大压实度为93%。

3 结论

本文针对低液限粉土特性所采用的公路路基施工工艺, 有效控制了因粉土特性所导致的路基沉降变形, 并且在压实环节, 振压遍数严格控制在了4~5遍, 使得公路最大压实度达到了93%, 压实程度完全符合公路的使用要求。因此建议将宁夏高速公路低液限粉土所采用的施工工艺在全国同类型的公路施工项目中大范围推广应用, 以提高全行业的技术水平。

参考文献

[1]付兵先, 张千里, 史存林, 马伟斌.冻融循环条件下延迟时间对水泥改良低液限粉土动力特性影响试验研究[J].中国铁道科学, 2010 (01) :9-15.

[2]韩永红.低液限粘土及粉土填筑路基施工技术[J].交通世界 (建养·机械) , 2009 (Z1) :55-58.

[3]王操, 柴贺军, 阎宗岭.含砂低液限粉土的路基填筑技术综述——粉土的物理力学性能与压实机理[J].交通标准化, 2008 (01) :82-85.

[4]赵岚, 周香莲, 王建华.基于GDS的非饱和砂质粉土的三轴试验研究[J].建筑施工, 2008 (01) :105-107.

[5]王操, 柴贺军, 马万权.含砂低液限粉土的路基填筑技术综述[J].公路, 2008 (02) :99-102.

探究低液限粉土在路面底基层的应用 篇5

1低液限粉土的配比

通过对低液限粉土的勘测分析发现, 低液限粉土中粘土颗粒的成分不高, 相应的就导致其塑性指数偏低, 无法满足部分地区高等公路路面底基层的建设需求, 因此要将低液限粉土与石灰粉煤灰、水泥等建筑材料配比使用, 通过集中建筑间的配比, 可以提高粉土的综合使用性能, 从而保证高等公路路面底基层施工质量。同时经过研究表明, 将石灰、石灰粉煤灰、水泥与低液限粉土进行配比使用还具有以下特点: (1) 粉土配比使用可以使其强度得到增强, 且随着时间的推移, 这种增强效果会越来越明显。 (2) 粉土配比使用可以使其柔韧性能得到增强, 对抗拉力和抗弯强度的表现尤为明显。 (3) 可以使粉土的收缩性能得到改善, 只要采用正确的配比, 完全可以满足国家规范和行业标准。

2施工程序

要保证工程的施工哦质量, 材料达到标准是前提, 但还有一个必要因素就是, 施工技术要正确。所以针对低液限粉土用于高等公路路面底基层的施工, 必须要规范其施工技术。路面底基层质量的好坏, 从根本上就决定着公路整体质量的优劣。这点施工人员必须要对其重视。

2.1 施工前的准备工作

(1) 划分施工段。

由于公路的施工是一段长距离的工程, 在进行高等高速公路施工前, 要结合公路全程的地理地形以及其地质特点对其划分施工段。划分的标准可以根据施工方的实际情况也可以根据施工公路的具体特点, 总之, 划分施工段落的主要作用是, 要在保证施工质量的同时, 还要尽量的缩短施工周期, 节约工程成本。结合实际施工经验, 每个施工段落不宜过长, 大约以200～300米为最佳。

(2) 测量放样。

对即将施工的段落, 要进行测量放样工作, 将施工段落的中线进行复原, 根据施工段的长度对其进行设桩。同时要对公路边线提前进行划分且对路边设定高度, 避免施工出现与施工标准不符的情况。

(3) 计算铺设网络。

在施工中首先要铺设素土。石灰等材料, 在进行这个工作前, 首先要对计算施工段的网格, 找出网络面积。这样才能保证素土、石灰等材料的摊铺过程正确的进行。

2.2 施工技术

(1) 装运摊铺素土。

素土的装运要按照施工前规定的配比进行装运, 这样才能保证粉土的各项指标达到相关标准。由于建筑工程对施工材料的使用较多, 所以实际装运完全可以按照规定配比, 粗略的进行装运。可以利用装运车的容量对其进行配比。例如, 实际装运过程完全可以将运输车的容量最为标准, 没车装多少, 装多少车, 这样就在一定程度上减去了配比过程, 缩短了施工时间。在对路面进行素土摊铺工作时, 要将运输车中的素土按先前计算好的网络进行卸载, 同时还提前计算好摊铺的厚度, 且测量出摊铺场地内土壤的含水量, 如果发现含水量过多的土壤要先将其进行翻晒工作。素土摊铺工作看似简单, 但在行业中素土的摊铺其实也有一定的行业标准, 例如素土摊铺要保证一定的厚度, 既不能过厚, 也不能太薄, 否则都会导致路面抗压性减弱。

(2) 装运摊铺白灰、粉煤灰等施工材料。

与素土的装运摊铺工作类似, 施工中进行白灰、粉煤灰的装运摊铺工作也应按照国家国定的施工技术以及相关行业标准进行。同素土装运一样, 上述两中材料均可以运输车为单位对其进行配比, 按预设网格进行摊铺。具体施工技术可参照素土摊铺施工, 这里不一一论述。

(3) 路面整平工作施工。

将施工用材料摊铺完毕后, 要对路面进行整平施工。在进行这个工作时, 应首先以人力整平为主, 人工的将路面上不规则的材料进行剔除或摊平, 用轻型压路机对施工路面进行初压, 确定路面的水平度。当路面各项指标 (如混合料中的含水量) 达到相关标准时, 可对路面进行碾压工作。在进行碾压工作的过程中, 必须要注意碾压技术的使用, 只有采取正确的碾压技术才能保证公路投入使用后不会出现下沉、凹凸不平等现象, 这对保证工程施工质量有着极为重要的影响。

(4) 公路养护工作。

对公路进行碾压工作后切不可将其立即投入使用, 否则必然会缩短公路的使用寿命。碾压完成后要对公路进行保养护理工作。养护工作主要是对公路进行洒水养护以防止施工路面出现干裂的现象。

2.3 施工注意事项

(1) 注意消除光面贴补现象。

在对路面进行整平过程中, 常常会出现光面贴补上了施工材料的现象。这在一定程度上就导致了路面出现一定量的起皮松散的问题, 实际施工中如果出现这种问题, 必须要对其进行消除工作, 保证光面的完整和强度。

(2) 注意消除浅层斜向剪切的现象。

当出现浅层斜向剪切的现象时, 施工人员可以龚拓改进碾压工具和碾压程序来对其进行修补来保证路面的平整性。实际施工过程中, 可以先进行部分路面的试铺工作, 确定碾压机具和碾压工序后在对整体路面进行碾压。这就将浅层斜向剪切现象的出现几率降到了最低。

3总结

本文通过对低液限粉土的配比使用进行分析, 总结了实际高等公路实际施工中的施工技术以及施工应注意的事项, 希望可促进我国高等公路的建设, 保证公路的质量, 延缓公路的使用寿命。

参考文献

[1]张宁博.综合稳定低液限粉土在路面底基层中应用.《交通科技与经济》.2010年2期

低液限黏土 篇6

1 配比设计

由于土的塑性指数较低, 按照《公路路面基层施工技术规范》 (JTJ034-2000) 要求, 首先选用水泥、石灰稳定土, 通过不同的水泥、石灰含量进行配比实验, 结果如表1、表2所示。

由于不符合规范中水泥稳定类7 d无侧限抗压强度≥1.5～2.5 MPa的要求, 不能采用。

由于不符合规范中石灰稳定类7 d无侧限抗压强度≥0.8 MPa的要求, 不能采用。

经多次实验, 选用石灰、粉煤灰、水泥综合稳定土, 能满足规范要求, 具体实验结果如表3所示。

从以上实验看出只有第5组和第6组符合规范中二灰混合料7 d抗压强度≥0.6 MPa的要求, 而第6组刚符合规范要求, 安全系数较小, 具体施工中选用第5组实验配比, 并在施工中验证符合规范要求。

2 施工中主要控制要点

在施工中综合稳定土 (简称三灰土) 由于加入水泥, 初凝时间短, 从拌和到碾压成型应控制在2 h之内, 因此, 对施工工艺要求非常严格, 我们在施工中总结出施工要点供大家参考。

2.1 机械设备组合 (见表4)

2.2 原材料准备

1) 石灰:石灰质量应达到III级以上, 并在使用前7～10 d集中消解, 消解用水量应控制在700～800 kg/t范围内, 消解后的石灰以不扬尘、不结团为原则, 用前需要过10 mm的方孔筛。

2) 粉煤灰采用徐州热电厂粉煤灰, 其物理性质为细度38.1, 烧矢量为2.73, SiO2含量为44.62%, Al2O3含量为22.87%, Fe2O3含量为16.58%, 各项指标均符合要求。

3) 土:其塑性指数为9.3。

2.3 施工程序

1) 划分施工段落。 根据以上施工机具配置情况及三灰土初凝时间短的特点, 每次施工段落控制在200 m左右, 单幅施工, 分两次拌和整平, 形成流水作业, 尽量节省时间, 提高效率。

2) 测量放样。 恢复中线, 每200 m设一桩, 划出二灰土边线, 并在路肩处设指示桩进行水准测量, 在边桩和中桩上用明显标记标出二灰土的基层边缘高程。

3) 计算网络。 素土、石灰、粉煤灰摊铺前均要打网格, 可用以下公式计算

$S={\rm T}*Q/(0.2*R*95\%*{\rm P}).$

式中:S为方格网面积;T为平均每车拉的体积;Q为原材料自然干密度;R为三灰土的最大干密度;P为该材料在配比中的比率;0.2为压实厚度;95%为规范规定的压实度。

4) 素土的装运与摊铺。 取土场每车装8斗, 每斗容量为1 m3, 使每车接近8 m3, 拉运到试铺路段, 按格网卸下, 测出摊铺厚度, 先用上海—120推土机整平, 测出土的天然含水量, 如含水量过大, 用50拖拉机翻晒, 直至土的含水量较适宜时用稳定土拌和机拌和, 将土打碎, 拌和后土的最大粒径不超过15 cm, 用平地机粗平, 再用CA—25振动压路机稳压两遍, 素土摊铺厚度一般在15～16 cm。

5) 装运摊铺粉煤灰。 料场用斗容量2.7 m3的装载机每自卸车装3斗, 力求每车均为8 m3, 拉运到方格网内, 按格卸好, 然后用平地机配合人工摊铺均匀, 松铺厚度6～6.5 cm。

6) 土和粉煤灰初拌和稳定。 将摊铺均匀的粉煤灰与土先用654拖拉机翻拌两遍, 然后用WB-23稳定土拌和机拌和1～2遍, 拌和深度设置专人负责, 拌和后平地机粗平, 用轻型压路机CA-25稳压一遍。

7) 装运摊铺白灰。 用斗容量2.7 m3的装载机装车, 每车3斗, 尽量每车均为8 m3, 拉运到方格网内, 按格卸好, 然后用平地机配合人工把白灰摊铺均匀, 松铺厚度在2～2.5 cm。

8) 拌和。 将石灰和已拌好的土和粉煤灰先用654拖拉机翻拌两遍再用WB-23稳定土拌和机拌和, 拌和深度设置专人负责, 拌和深度应深入到下层表面1 cm, 以利于上下层的粘结, 保证粉碎拌和后的石灰含量均匀。拌和后及时检测二灰混合料石灰剂量和含水量的大小, 石灰剂量不足要加灰重拌, 含水量偏大要晾晒, 偏小要补水。为使混合料的水分均匀, 当天拌和均匀后闷料一夜, 第二天再整型。

9) 摊铺水泥。 其他各项指标合格后才可以摊铺水泥, 每平方米用水泥量:1.6×1000×0.2×0.029=9.28 kg, 即每袋水泥可铺5.39 m2, 打方格网水泥, 水泥铺好后及时拌和均匀。

10) 整平。 先采用人工整型, 用铁锹和耙先将混合料摊平, 用人工初步整型用轻型压路机CA—25初压1遍, 根据实测的压实系数, 确定纵横断面的标高, 接着用PY180平地机整型, 平地机整型时由两边向中间进行刮平。对于局部低洼处将其表面翻松5～10 cm, 用新拌和的两灰土进行找补后再用PY180平地机整型一次, 每次整型均按规定的坡度和拱度进行。

11) 碾压。 当混合料处于最佳含水量+ 1%时, 可进行碾压, 如果表面水分不足, 应适当洒水, 首先用CA—25振动压路机在全宽范围内补振碾压一遍, 再用1/2轮静压一遍, 然后用1/2轮振压两遍, 随后使用18J振动压路机重叠1/2轮振压2～3遍, 路边应多压2～3遍, 及时检测压实度如合格则进入下道工序。

12) 终压。 用胶轮压路机碾压两遍成型, 使表面平整、密实。

13) 养护。 碾压成型后, 及时洒水养护7 d, 保持路段潮湿, 避免干燥而开裂, 并做好交通管制禁止除洒水车外任何车辆通行, 7 d养生期过后, 再铺筑下一层。

4 结束语

根据规范规定, 无论石灰稳定土、水泥稳定土、二灰稳定土对于7 d无侧限抗压强度要求都比较高, 在苏北地区单纯使用石灰土、水泥稳定土很难达到规范要求, 但通过在二灰稳定土中掺加一定量的水泥, 便能有效地提高稳定土的早期强度, 造价比较底, 施工工艺不复杂, 使用效果良好, 很值得推广。

摘要：使用塑性指数小于12的低液限粉土作为高等级公路底基层材料, 通过实验选用石灰、粉煤灰、水泥综合稳定土, 工程造价低, 且强度能满足要求。该方法对于无更好土源情况的苏北地区有较大帮助, 为修建高等级公路底基层提供较好方法。

关键词：综合稳定土,路面底基,设计,施工

参考文献

[1]JTG F80/1-2004公路工程质量检验评定标准[S].

[2]JTJ036-98公路路面基层施工技术规范[S].

[3]JTJ057-94公路无机结合料稳定材料实验规程[S].

低液限黏土 篇7

关键词：低液限黄土,高填方路基,填筑质量

1概述

神池至河曲高速公路地处吕梁山脉北西侧。走廊带穿越黄土丘陵区和黄河河谷两大地貌单元,地貌单元南部以黄土塬区及黄土梁塬、黄土峁、黄土斜梁为主,中北部以黄土覆盖低中山区为主,北端以洪积、冲积河谷为主,其间并发育有破碎黄土塬、黄土覆盖中山区、小型河谷平原、沟谷等微地貌单元。走廊带内按地形、地貌和形态可划分为冲积河谷平原区、黄土丘陵区、黄土塬区、黄土覆盖地中山区、洪积倾斜河谷区五个地貌单元。

该项目地处晋西北黄土高原,沿线冲沟发育,地形起伏较大,路基填方多处于V形冲沟,尤其是进入五寨、偏关、河曲县境内,即路线K41+000～K93+000段,很多路基填方高度达50 m以上,其中K65+950～K66+120段高填方路基最大填高76 m。全线填方高度大于20 m的段落共有126处,大于50 m的共有9处。

黄土作为一种以粉粒为主、多孔隙、弱胶结的黄色第四纪沉积物,在我省广泛分布。含砂低液限黄土为这条线路基填料的主要料源。该土质既不同于粉土,又有别于砂土,具有独特的工程特性:粒径为0.002 mm～0.075 mm的粉粒含量在20%～50%之间,0.075 mm～0.25 mm的细砂含量较多,持水能力差,压实最佳含水量难以控制,按一般路基压实方法,达到所要求的压实度非常困难。例如我省的忻保高速、同源高速等公路在修建过程中就遇到了此类黄土的压实问题,在接近最佳含水量状态下,增加碾压遍数、增大压实功、减小松铺厚度,都无法达到规定的压实度标准。因此,解决好含砂低液限黄土高填方路基压实工艺是保证路基填筑质量,减少工后沉降的主要途径之一。

2填料的基本性质

含砂低液限黄土粒径为0.002 mm～0.075 mm的粉粒含量高达80%左右,0.075 mm～0.25 mm的细砂含量在10%左右,粘粒含量在10%左右,粒径比较均匀,粘土颗粒含量极小,级配差(土的不均匀系数Cu<5),粉土的性质介于砂土与粘性土之间,CBR均大于8%,全线具有代表性的土质有2种,具体试验参数如表1所示。

3设计技术措施

为了减小工后的路基沉降,确保高填方路基填筑质量,在设计技术措施方面采取以下措施:

1)路床处理措施:

a.一般路段填方路床换填30 cm石渣或砂砾,湿陷性路段换填6%灰土;

b.土质挖方及低填段超挖80 cm,回填50 cm素土,换填30 cm石渣或砂砾(Ⅱ级及Ⅱ级以下湿陷性路段换填6%灰土;Ⅲ级湿陷及以上超挖80 cm,换填80 cm 6%灰土);

c.弱膨胀土超挖80 cm,回填30 cm的素土,换填50 cm 6%的灰土。

2)湿陷性黄土处理:

a.对于Ⅰ级非自重湿陷段落且工作面较大(长不小于100 m,宽不小于6 m),原地面采用冲击碾压处理;否则采用换填30 cm 6%灰土。

b.对于Ⅱ级非自重和填土高度大于10 m小于15 m的一般填方段,原地面重夯,单点夯击能600 kN·m。

c.对于Ⅱ级自重、Ⅲ级自重湿陷黄土、Ⅳ级湿陷黄土和填土高度大于15 m的一般填方段,原地面强夯,夯击能1 500 kN·m。

d.离村庄近的采用换填80 cm厚6%灰土,宽度为黄土湿陷等级Ⅱ,Ⅲ级的采用坡脚外3 m,其余采用2 m。

e.路基高度大于20 m的,在路床顶面以下0.8 m～20 m以内每5 m加铺一层土工格栅。

f.对于V字形沟、U字形沟结合部位填筑路基段,距离沟壁3 m范围内每填高1 m重夯一次,夯击能300 kN·m,施工前结合部位应清除表土。

3)填挖交界处理:加铺土工格栅。

4优化技术措施

通过对含砂低液限黄土进行的理论分析和研究,并进行了重夯对路基填筑质量的影响的试验,通过试验段实际试验,在该地形及填料条件下路基填筑每填高3 m增加600 kN·m满面重夯,路基本体夯沉量为1.9%,压实度增加值2.9%。能有效减小路基工后沉降,对路基下层的挤密压实也有一定的积极作用。因此在高填路基的技术措施上增加了每填高3 m增加600 kN·m满面重夯。

5压实工艺设计

由于含砂低液限黄土自身的性质所决定,作为高填方路基的填料,只能勉强达到96区的标准,为此,我们通过大量的试验,选取了A,B两种具有代表性的含砂低液限黄土进行了施工工艺试验,总结出以下两种压实工艺设计:

1)对于最大干密度在1.85 g/cm3以下的路基填土:采用含水率控制在最优含水率+1%,松铺厚度控制在35 cm,羊角碾(弱振2遍+强振2遍)+光轮压路机(强振2遍)+光轮压路机(静压2遍收面),水平分层、横向分幅、纵向进退的条带式压实工艺。静压时速度控制在1.5 km/h,振动压实时速度控制在2.5 km/h,路基压实以一个来回为1遍。

压实机械组合:20 t～36 t光轮压路机1台、20 t～36 t羊角碾1台、挖掘机1台、自卸汽车10台、推土机1台、平地机1台、洒水车1台为1个工作面的压实机械组合。

2)对于最大干密度在1.86 g/cm3以上的路基填土:采用含水率控制在最优含水率+1%,松铺厚度控制在30 cm,光轮压路机(静压1遍+弱振1遍+强振2遍+静压2遍收面),水平分层、横向分幅、纵向进退的条带式压实工艺。静压时速度控制在1.5 km/h,振动压实时速度控制在2.5 km/h,路基压实以一个来回为1遍。

压实机械组合:20 t～36 t光轮压路机1台、挖掘机1台、自卸汽车10台、推土机1台、平地机1台、洒水车1台、旋耕机1台为1个工作面的压实机械组合。

试验段的压实试验验证,最大干密度1.86 g/cm3的填土按照推荐的施工工艺绝对可以达到93,94区要求,但只能勉强达到96区的标准。所以,在96区填筑时,最好考虑换填最大干密度在1.90 g/cm3以上的路基填土。

6施工工艺控制及采取的措施

通过大量的室内试验和现场试验、观测和总结,此类填料液限为20～32,塑性指数为7～15,细砂含量10%左右,粘粒含量10%左右,粉粒含量高达80%左右,天然含水率6%～11%,标准干密度在1.74 g/cm3～1.94 g/cm3之间,最佳含水量在11.0%～13.6%之间,其孔隙率大、颗粒表面粘聚力小、压实后土体表面失水后易出现疏松现象等工程特性。

此类土质保水性极差,在施工过程中受我省晋西北一带独特的风多风大气候影响,水分挥发较快,人工补水渗透效果较差,填料含水量均匀性不易控制,很难有效控制在最佳含水量附近。

在传统施工工艺的基础上采取了以下控制措施,以保证填筑质量:

1)填方段长度:为防止填料水分极易散失,确定每一个填方路基段落长度不大于200 m,以减少水分散失。同时尽可能减少纵向分割施工区,避免纵向施工填筑交界的存在。

2)取土方式:取土场取料时应水平分层取土,以避免土质混杂导致压实度超百或难以达到要求。

3)卸土方式:施工中,由于V形冲沟高差大,水平距离短,施工便道无法保证运土车辆上下陡坡安全,不可避免在一定高差范围内进行纵向倾倒。为防止松散土在填挖结合部形成夹层,严禁在行车道垂直投影范围内纵向卸土,且每次整平前要用挖掘机清理浮土和挖台阶,杜绝因夹层形成滑动面,减少工后沉降和路面纵向和横向月牙裂缝。

4)上料及厚度控制:根据车容量打方格进行布土。上料前对路基下层进行洒水润湿,使其达到最佳含水量的1%～3%之间,使其上土断面一直保持湿润,上料的运土车进入路基时,车速应小于10 km/h,且安排车辆转大弯掉头,减少掉头处重车对下层路基的扰动。

5)洞灌水焖土:由于粉砂土洒水焖土时水分下渗较难,且保水性较差,为使路基填土能达到试验方案所需含水率,本试验段采用现场呈0.8 m×0.8 m梅花桩形式打洞用水管均匀灌水焖土一夜,洞径30 cm、洞深15 cm。现场测试填土天然含水率,按试验所需含水率控制所需洒水量,保证土体的含水量在最优含水率+1%。如果现场施工条件等各方面条件允许,采用在取土场用洛阳铲打孔(孔深距取土层表面1 m)、灌水、焖土,灌水孔呈2 m×2 m梅花桩形式布置,焖土时间应提前5 d～7 d。

6)摊平碾压:焖土过程安排在前一天下午5:00后进行,以减少水分在日晒作用下散失。碾压过程中应随时检测含水率,补充散失的水分。平地机精确找平时,无论纵向或横向必须达到大面平整,减少碾压过程中造成的水平推移。

7)碾压施工控制:碾压时横向压实面搭接宽度为1/3错轮,前后相邻两段(碾压区段之前的平整预压区段与其后的检验区段)纵向重叠1.0 m～1.5 m。

8)填挖交界处施工控制:对于V字形沟、U字形沟结合部位填筑路基段,由于沟壁陡峭,为保证填挖交界处施工质量,距离沟壁3 m范围内每填高1 m重夯一次,夯击能300 kN·m,施工前结合部位先将挖方区表层土清除(控制在0.5 m～1 m厚)。

7结语

采取以上行之有效的技术措施和施工工艺控制措施,能有效的减小路基工后沉降,保证了路基填筑质量,为采取含砂低液限黄土作为路基填料填筑质量控制探索了一些经验和思路。

参考文献

[1]JTG D30-2004,公路路基设计规范[S].

[2]JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准[S].

[3]JTG F10-2006,公路路基施工技术规范[S].