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浅谈改良膨胀土在高速公路的应用

膨胀土在我国大部分地区均有分布,随着我国高速公路建设的加速,生态环境破坏加剧,水土流失严重。在膨胀土地区通过对膨胀土路基挖方或就近取土场取土进行改良,做为路基的填

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浅谈改良膨胀土在高速公路的应用

发布时间:2022-10-04 09:29 热度:

浅谈改良膨胀土在高速公路的应用

浅谈改良膨胀土在高速公路的应用

 薛江 崔丽辉

项目管理,城市规划,论文网,期刊网

摘要:膨胀土在我国大部分地区均有分布,随着我国高速公路建设的加速,生态环境破坏加剧,水土流失严重。在膨胀土地区通过对膨胀土路基挖方或就近取土场取土进行改良,做为路基的填料,即减少资源的浪费,也保护环境,同时也降低了工程造价。通过在襄荆高速公路七标的实践,目前建成通车后的路基一直保持稳定。

关键词:膨胀土 改良 路基施工

1、引言

膨胀土指土中含有较多的粘粒及亲水性较强的蒙脱石和伊利石等粘土矿物成分,且遇水膨胀,失水收缩,是一种特殊膨胀结构的粘质土。膨胀土路段路基会使道路的强度及稳定性发生变化,从而破坏路基及路面。随着我国高速公路建设的加速,生态环境破坏加剧,水土流失严重。怎样利用膨胀土问题已经成为公路建设中的突出问题之一,受到工程及技术人员的普遍关注。

2、工程概况

襄荆高速公路第七合同起自钟祥市魏榨水库以北,定点桩号K96+200,止于南泉水库以南,终点桩号为K107+100,路线总里程为10.9km。共设取土场5个,另设两个备用土场。本合同段处于平原微丘区与龙岗交接地段,前半部分主要为填方,后半部分半填半挖。本路段土源丰富,但均为高液限粘土,具有弱膨胀土的性质,且CBR值<3%。膨胀土粘粒成份主要由强亲水性矿物组成。具有显著湿胀干缩和反湿胀干缩性质的特殊性粘土。一般呈黄、褐、棕、及灰绿、灰白等色。它的多裂系性、超固结性、及强度衰减性等特征有别于一般粘性土。由膨胀土修筑的路基常出现大量滑坡、坍方。公路路面也因膨胀土的反复膨胀干缩效应常出现很大幅度的波浪变形。

3、土质分析及土源寻找:

湖北荆门地区是全国几个主要膨胀土分布地区之一。粘粒矿物成

份由伊利石22-55%,高岭石32-57%,蒙脱石8-16%组成。本合同段内土大多为褐色、黄色并伴有灰白色粘土膜,有少许斑块。其矿物成份主要由蒙脱石构成。有很强的亲水性,具有软化土体强度的显著特性,我们首先对,K96+300、K97+050、K98+000、K99+000、K100+500等几个大型土场做了勘探。并根据颜色、土质、结构特征等进行详细分层。选择代表性土样。分别进行了液塑限、击实、膨胀量、膨胀率及CBR试验。试验结果令我们大失所望,素土全部不能做为路基填料,不能满足《公路路基施工技术规范》中的要求:下路堤(≥150cm)CBR值≥3%;上路堤(80~150cm)CBR值≥4%;下路床(30~80cm)CBR值≥5%;上路床(0~30cm)CBR

取样地点及桩号 天然含水量 液限 塑限 塑指 最大干密度 最佳含水量 CBR% 吸水量 膨胀量 自由膨胀

率 取土深度

K97+050 25.8 38.0 20.4 17.6 1.89 14.0 1.2 350 4.383 39.5 0.5

K97+050 25.8 37.2 19.9 17.3 1.89 14.0 1.2 350 4.383 39.5 1.0

K97+050 27.6 38.4 27.0 11.4 1.84 13.2 1.3 210 2.603 3.5

K97+450 29.0 41.1 20.4 20.7 1.86 14.0 2.4 112 1.362 1.0

K96+300 25.6 45.7 26.0 19.7 1.77 18.6 2.3 113 2.131 49.5 0.5

K96+300 23.4 37.6 24.5 13.1 1.83 16.0 0.65 407 7.347 1.2

K96+300 27.0 50.0 22.5 27.5 1.79 16.6 2.2 113 2.111 3.5

K97+800 29.9 62.4 21.4 41.0 1.78 16.4 0.95 307 7.306 1

K97+800 22.7 55.2 26.0 29.2 1.77 16.8 1.1 135 7.96 2.5

K97+980 27.2 59.6 21.4 38.2 1.77 18.0 1.80 132 3.400 1.0

K98+000 24.2 51.9 24.5 27.4 1.83 17.0 0.9 365 5.814 30 1.0

K98+000 24.2 47.3 26.9 20.4 1.83 17.0 0.9 365 5.814 2

K99+000 30.6 41.7 20.0 21.7 1.81 15.8 1.45 248 5.54 36 1.5

K99+000 26.7 42.8 19.2 23.6 1.80 15.5 2.0 178 2.567 2.5

K99+000 24.3 44.5 25.1 19.4 1.84 15.9 2.1 325 3.272 3.5

K99+800 28.4 42.7 21.9 20.8 1.90 15.4 0.9 315 4.258 1.0

K99+800 26.8 43.6 22.0 21.6 1.89 14.6 1.0 412 4.316 3.5

K100+500 28.3 38.4 20.1 18.3 1.84 14.1 1.75 190 1.622 1.0

K100+500 25.6 42.0 20.3 21.7 1.84 14.4 1. 70 190 1.886 3.5

K100+250 24.6 54.1 28.0 26.1 1.85 13.5 2.2 85 3.605 1.5

K102+500 27.1 56.0 29 27 1.82 17.0 2.0 205 3.158 1.5

K102+770 26.1 67.4 30.0 37.4 1.74 14.9 1.6 227 5.411 1.7

K104+770 23.6 51.0 27.0 24.0 1.84 17.0 2.2 80 1.925 2.0

K103+800 23.1 53. 0 29.0 24.0 1.80 15.5 1.4 301 6.853 2.5

K103+800 22.6 44.7 28.8 15.9 1.87 14.8 1.1 493 4.283 2.0

K103+800 22.6 44.7 28.8 15.9 1.87 14.8 1.1 493 4.283 2.0

K103+900 26.9 45.7 26.6 19.1 1.75 18.3 1.3 335 5.514 0.7

AK0+320 28.0 55.4 29.0 26.4 1.81 16.8 2.1 213 5.961 2.0

K104+670 39.4 46.8 33.9 12.9 1.67 22.0 1.8 150 4.361 1.0

值≥8%,均须改良后才能用于路基填料,试验结果汇总如下:

由以上数据可以看出液限一般在37~56之间,塑性指数11.4~41液塑限试验用100g平衡锥光电式联合测定仪测定,其土源主要由液限50-70塑指≥26的高液限粘土及液限38-50塑指≥18的中液限重亚粘土,部分为液限28-38塑指≥10的轻亚粘土构成。CBR值一般在0.65~2.4之间,最佳含水量在13.5~22%之间,吸水量一般在80~490g之间,膨胀量一般在1%~10%之间,自由膨胀率在20%~50%之间,因土的膨胀过程与收缩过程相反,大致是土的含水量超过塑限以后开始出现较明显的吸水体积膨胀,而当含水量达到液限时,土体膨胀基本达到最大值。当水份进一步增加,出现非结合水后,土粒间逐渐失去结合水膜的连接,土体开始出现崩解,可见膨胀土膨胀率的大小与土的塑性指数有直接关系,塑性指数大,其膨胀潜力越大,膨胀率与膨胀量越大。将土压实后,在最不利条件下,浸水四昼夜。膨胀土吸水体积膨胀产生膨胀力,膨胀力的大小与初始含水量及压实度有关,初始含水量越低,膨胀力越大,压实度越高,膨胀力与膨胀量越大。由K103+400挖方段土样看出,膨胀量可达9.517%,吸水量403g而CBR值只有0.8%,液限67.6塑限29.5,塑指38.1,如果用此土做路基填料,其膨胀力会直接影响路基的施工质量。由于在荆门地区,年降水量较高,地下水位高,土体经常处于地下水浸泡的不利的条件。

4、改性土试验

我部将试验成果上报总监办,要求改良后施工,得到总监办的批复,同意改良后用于路基填料,要求90区、93区、95区5%石灰掺量,路床处置6%石灰掺量,天桥接线8%石灰掺量。随后我部做了大量的改性土试验,改性土与素土试验项目相同。试验结果汇总如下:

取样地

点及桩号 石灰含量(%) 液限 塑限 塑指 最大干密度 最佳含水量 CBR值 吸水量 膨胀量 取土深度

K97+450 6 48.0 28.0 20.0 1.71 20.0 80.0 63.0 0.044 1.0

K99+000 5 50.5 33.9 16.6 1.74 18.8 45.5 10.0 0.075 1.2

K99+000 5 49.8 28.0 21.8 1.71 18.3 81.3 68.0 0.094 3.5

K98+000 5 55.0 35.5 20.0 1.70 19.4 67.4 150.0 0.183 2.0

K97+800 5 51.3 28.0 23.3 1.70 17.9 80.8 93.0 0.322 2.5

K100+500 5 47.6 28.0 19.6 1.73 16.8 74.3 5 0.666 3.5

K96+300 5 49.0 30.5 18.5 1.71 149.5 54.1 197 0.556 1.2

K99+800 5 46.1 20.0 24.1 1.70 15.3 76.3 83.0 1.069 3.5

K103+900 5 56.2 37.2 19.0 1.675 21.0 72.5 253 0.333 0.7

K104+670 6 48.4 21.1 27.3 1.69 17.0 83.4 63.0 0.097 2.5

K102+777 5 49.9 25.0 84.9 5.70 16.4 65.4 101 2.194 1.7

AK0+320 5 52.8 39.0 13.8 1.755 14.5 82.9 272 0.581 2.0

K104+700 5 50.5 27.0 23.5 1.71 21.1 85.6 28.0 0.217 1.5

K102+500 5 48.9 29.0 19.9 1.74 17.2 120.7 52.0 0.0267 1.5

K100+250 5 49.2 29.0 20.2 1.77 15.8 89.3 18.0 0.017 1.5

K105+080 5 48.1 29.0 19.1 1.71 13.2 106.8 182 0.0514 1.5

K103+190 5 51.2 29.0 32.2 1.68 19.0 77.3 125.0 0.0316 1.5

K104+100 5 50.0 28.1 21.9 1.72 21.5 76.0 55.0 0.2056 1.5

K103+000 5 49.0 29.3 19.7 1.69 19.1 80.5 102.0 0.564 1.5

从以上试验结果可以看出,改性后液限有升高趋势。塑指有所下降,一般在14-27之间。最大干密度下降,一般在1.6-1.78g/cm3之间,最佳含水量在15~22之间,吸水量和膨胀量下降,CBR值却显著升高,均能满足路基施工技术规范CBR≥3%的要求。由此看来将高液限粘土用石灰改性后,不仅减弱了膨胀趋势,增强土体强度,确保工程质量,同时可以起到砂化粘土的作用,给施工带来了快捷、方便。

首先我们开始试验路段的施工。其桩号为K97+250-K97+653取自97+050土场,该土场取土方量为8万方,我们做了三组对比试验,石灰掺量分别为4%、5%、6%试验结果如下:



取样地

点及桩号 石灰掺量 液限 塑限 塑指 最大干密度 最佳含水量 CBR值 吸水量 膨胀量 取土深度

K97+050 4% 43.0 29.5 13.5 1.76 17.9 49.9 60. 0.056

K97+050 5% 49.8 28.0 21.8 1.71 18.3 81.3 68 0.094

K97+050 6% 42.0 27.0 15.0 1.70 19.9 82.2 78 0.054

业主同意按5%的石灰掺量开始90区施工,90区施工较顺利,基本上层层报检合格,抽检合格,但93区施工压实度难以达到要求。工期紧任务重,为利用黄金季度节赶进度,膨胀土施工时采用生石灰闷料砂化与试验室采用的干土法标准击实不切合实际,征求总监意见,决定采用湿土法做标准击实试验,得出最大干密度为1.65g/cm3,最佳含水量为20.5%此试验结果,施工起来轻松多了。

现场控制我们采用压实度和石灰剂量双控制,在石灰剂量合格的基础上,确保压实度合格。考虑现场拌和的损耗,石灰掺量均在5%以上,考虑到石灰的衰减,我们针对不同土场做了EDTA耗量与石灰衰减曲线,由试验得出5%石灰土到7 天龄期已衰减至3.7%,14天龄期已衰减至2.98%,可见石灰有效成份的衰减是不可忽视的,这个资料做为我们路基施工石剂量检测控制的依据。

5、膨胀土路基施工技术指标:

5.1取土坑中的膨胀土粘性大、团块大,要经反复多次翻拌粉碎,达到无大于5cm的土块为止。

5.2进场生石灰以100t为一验收批,经检验有效CaO+MgO含量≥70%,未消化残渣含量(5mm圆孔筛的筛余)≯17%属于Ⅲ级以上生石灰才能使用。石灰存放时间不宜过长,否则应采用覆盖保管措施,不允许遭受日晒雨淋。

6、拌和与掺灰:

6.1采用一次拌灰法,以单位面积上所铺生石灰厚度与取土坑深度的比例控制石灰含量。挖土机将土和生石灰同时挖起,堆到一边,然后再翻拌均匀,闷灰砂化2~3天即可上路。

6.2采用宝马拌和机拌和2~3遍,即保证无大于5cm土块的要求。

7、碾压成型:

7.1碾压前要快速测定含水量及含灰量,含水量以大于最佳含水量2个百分点为最佳,含灰量要达到标准值,若达不到标准值即掺灰重拌。

7.2将拌和均匀的灰土用振动压路机振压一遍,用平地机找平,做出路拱和纵坡,表面平整无坑凹现象。

7.3配合14t的压路机静压1~2遍,再用18t压路机强振2~3遍,强振过程中都是重叠1/2轮迹纵向碾压成型。

8、质量控制与检查

8.1松铺厚度宜薄不宜厚,一般松铺厚度20~25cm,压实厚度15~20cm,薄层碾压提高一次报检合格率。松铺厚度检查方法是每100米两个断面,每个断面开挖4个点,以钢尺度量松铺厚度,不超过指标的5%为合格。

8.2压实度用灌砂法检测,按2000m2 8个点检测,现场测定湿容重,室内测定含水量,得出干容重,与标准击实的最大干容重相比,得出压实度达到设计标准。

8.3石灰计量检测:采用EDTA二钠滴定法,该方法是将石灰浸提液,用EDTA二钠标准溶液滴定到溶液由红色变为蓝色为终点。以消耗的EDTA二钠标准溶液与标准曲线对照,查出石灰剂量,然后再与石灰衰减曲线相对照,达到正常衰减后的石灰剂量。

7.4各项指标都合格后,迅速上上一层灰土,以保证石灰土养生效果,否则,要进行洒水养生。

9、结束语

膨胀土在我国大部分地区均有分布,随着我国高速公路建设的加速,生态环境破坏加剧,水土流失严重。在膨胀土地区通过对膨胀土物理和力学性质改变,降低其膨胀性,达到能够用于填筑路基的目的,做为路基的填料,即减少资源的浪费,也保护环境,同时也降低了工程造价。通过在襄荆高速公路路基七标的实践,目前建成通车后的路基一直保持稳定,取得了良好效果。

参考文献:

[1] 李连臣. 高等级公路膨胀土地段路基施工技术[J]. 散装水泥, 2005,(01)

[2] 姜晓宏, 姜尚忠, 李俊峰. 高等级公路膨胀土地段路基施工技术[J]. 交通科技与经济, 2002,(03)

 

浅谈改良膨胀土在高速公路的应用

中交四局第一工程有限公司 薛江 崔丽辉



摘要:膨胀土在我国大部分地区均有分布,随着我国高速公路建设的加速,生态环境破坏加剧,水土流失严重。在膨胀土地区通过对膨胀土路基挖方或就近取土场取土进行改良,做为路基的填料,即减少资源的浪费,也保护环境,同时也降低了工程造价。通过在襄荆高速公路七标的实践,目前建成通车后的路基一直保持稳定。

关键词:膨胀土 改良 路基施工

1、引言

膨胀土指土中含有较多的粘粒及亲水性较强的蒙脱石和伊利石等粘土矿物成分,且遇水膨胀,失水收缩,是一种特殊膨胀结构的粘质土。膨胀土路段路基会使道路的强度及稳定性发生变化,从而破坏路基及路面。随着我国高速公路建设的加速,生态环境破坏加剧,水土流失严重。怎样利用膨胀土问题已经成为公路建设中的突出问题之一,受到工程及技术人员的普遍关注。

2、工程概况

襄荆高速公路第七合同起自钟祥市魏榨水库以北,定点桩号K96+200,止于南泉水库以南,终点桩号为K107+100,路线总里程为10.9km。共设取土场5个,另设两个备用土场。本合同段处于平原微丘区与龙岗交接地段,前半部分主要为填方,后半部分半填半挖。本路段土源丰富,但均为高液限粘土,具有弱膨胀土的性质,且CBR值<3%。膨胀土粘粒成份主要由强亲水性矿物组成。具有显著湿胀干缩和反湿胀干缩性质的特殊性粘土。一般呈黄、褐、棕、及灰绿、灰白等色。它的多裂系性、超固结性、及强度衰减性等特征有别于一般粘性土。由膨胀土修筑的路基常出现大量滑坡、坍方。公路路面也因膨胀土的反复膨胀干缩效应常出现很大幅度的波浪变形。

3、土质分析及土源寻找:

湖北荆门地区是全国几个主要膨胀土分布地区之一。粘粒矿物成

份由伊利石22-55%,高岭石32-57%,蒙脱石8-16%组成。本合同段内土大多为褐色、黄色并伴有灰白色粘土膜,有少许斑块。其矿物成份主要由蒙脱石构成。有很强的亲水性,具有软化土体强度的显著特性,我们首先对,K96+300、K97+050、K98+000、K99+000、K100+500等几个大型土场做了勘探。并根据颜色、土质、结构特征等进行详细分层。选择代表性土样。分别进行了液塑限、击实、膨胀量、膨胀率及CBR试验。试验结果令我们大失所望,素土全部不能做为路基填料,不能满足《公路路基施工技术规范》中的要求:下路堤(≥150cm)CBR值≥3%;上路堤(80~150cm)CBR值≥4%;下路床(30~80cm)CBR值≥5%;上路床(0~30cm)CBR

取样地点及桩号 天然含水量 液限 塑限 塑指 最大干密度 最佳含水量 CBR% 吸水量 膨胀量 自由膨胀

率 取土深度

K97+050 25.8 38.0 20.4 17.6 1.89 14.0 1.2 350 4.383 39.5 0.5

K97+050 25.8 37.2 19.9 17.3 1.89 14.0 1.2 350 4.383 39.5 1.0

K97+050 27.6 38.4 27.0 11.4 1.84 13.2 1.3 210 2.603 3.5

K97+450 29.0 41.1 20.4 20.7 1.86 14.0 2.4 112 1.362 1.0

K96+300 25.6 45.7 26.0 19.7 1.77 18.6 2.3 113 2.131 49.5 0.5

K96+300 23.4 37.6 24.5 13.1 1.83 16.0 0.65 407 7.347 1.2

K96+300 27.0 50.0 22.5 27.5 1.79 16.6 2.2 113 2.111 3.5

K97+800 29.9 62.4 21.4 41.0 1.78 16.4 0.95 307 7.306 1

K97+800 22.7 55.2 26.0 29.2 1.77 16.8 1.1 135 7.96 2.5

K97+980 27.2 59.6 21.4 38.2 1.77 18.0 1.80 132 3.400 1.0

K98+000 24.2 51.9 24.5 27.4 1.83 17.0 0.9 365 5.814 30 1.0

K98+000 24.2 47.3 26.9 20.4 1.83 17.0 0.9 365 5.814 2

K99+000 30.6 41.7 20.0 21.7 1.81 15.8 1.45 248 5.54 36 1.5

K99+000 26.7 42.8 19.2 23.6 1.80 15.5 2.0 178 2.567 2.5

K99+000 24.3 44.5 25.1 19.4 1.84 15.9 2.1 325 3.272 3.5

K99+800 28.4 42.7 21.9 20.8 1.90 15.4 0.9 315 4.258 1.0

K99+800 26.8 43.6 22.0 21.6 1.89 14.6 1.0 412 4.316 3.5

K100+500 28.3 38.4 20.1 18.3 1.84 14.1 1.75 190 1.622 1.0

K100+500 25.6 42.0 20.3 21.7 1.84 14.4 1. 70 190 1.886 3.5

K100+250 24.6 54.1 28.0 26.1 1.85 13.5 2.2 85 3.605 1.5

K102+500 27.1 56.0 29 27 1.82 17.0 2.0 205 3.158 1.5

K102+770 26.1 67.4 30.0 37.4 1.74 14.9 1.6 227 5.411 1.7

K104+770 23.6 51.0 27.0 24.0 1.84 17.0 2.2 80 1.925 2.0

K103+800 23.1 53. 0 29.0 24.0 1.80 15.5 1.4 301 6.853 2.5

K103+800 22.6 44.7 28.8 15.9 1.87 14.8 1.1 493 4.283 2.0

K103+800 22.6 44.7 28.8 15.9 1.87 14.8 1.1 493 4.283 2.0

K103+900 26.9 45.7 26.6 19.1 1.75 18.3 1.3 335 5.514 0.7

AK0+320 28.0 55.4 29.0 26.4 1.81 16.8 2.1 213 5.961 2.0

K104+670 39.4 46.8 33.9 12.9 1.67 22.0 1.8 150 4.361 1.0

值≥8%,均须改良后才能用于路基填料,试验结果汇总如下:

由以上数据可以看出液限一般在37~56之间,塑性指数11.4~41液塑限试验用100g平衡锥光电式联合测定仪测定,其土源主要由液限50-70塑指≥26的高液限粘土及液限38-50塑指≥18的中液限重亚粘土,部分为液限28-38塑指≥10的轻亚粘土构成。CBR值一般在0.65~2.4之间,最佳含水量在13.5~22%之间,吸水量一般在80~490g之间,膨胀量一般在1%~10%之间,自由膨胀率在20%~50%之间,因土的膨胀过程与收缩过程相反,大致是土的含水量超过塑限以后开始出现较明显的吸水体积膨胀,而当含水量达到液限时,土体膨胀基本达到最大值。当水份进一步增加,出现非结合水后,土粒间逐渐失去结合水膜的连接,土体开始出现崩解,可见膨胀土膨胀率的大小与土的塑性指数有直接关系,塑性指数大,其膨胀潜力越大,膨胀率与膨胀量越大。将土压实后,在最不利条件下,浸水四昼夜。膨胀土吸水体积膨胀产生膨胀力,膨胀力的大小与初始含水量及压实度有关,初始含水量越低,膨胀力越大,压实度越高,膨胀力与膨胀量越大。由K103+400挖方段土样看出,膨胀量可达9.517%,吸水量403g而CBR值只有0.8%,液限67.6塑限29.5,塑指38.1,如果用此土做路基填料,其膨胀力会直接影响路基的施工质量。由于在荆门地区,年降水量较高,地下水位高,土体经常处于地下水浸泡的不利的条件。

4、改性土试验

我部将试验成果上报总监办,要求改良后施工,得到总监办的批复,同意改良后用于路基填料,要求90区、93区、95区5%石灰掺量,路床处置6%石灰掺量,天桥接线8%石灰掺量。随后我部做了大量的改性土试验,改性土与素土试验项目相同。试验结果汇总如下:

取样地

点及桩号 石灰含量(%) 液限 塑限 塑指 最大干密度 最佳含水量 CBR值 吸水量 膨胀量 取土深度

K97+450 6 48.0 28.0 20.0 1.71 20.0 80.0 63.0 0.044 1.0

K99+000 5 50.5 33.9 16.6 1.74 18.8 45.5 10.0 0.075 1.2

K99+000 5 49.8 28.0 21.8 1.71 18.3 81.3 68.0 0.094 3.5

K98+000 5 55.0 35.5 20.0 1.70 19.4 67.4 150.0 0.183 2.0

K97+800 5 51.3 28.0 23.3 1.70 17.9 80.8 93.0 0.322 2.5

K100+500 5 47.6 28.0 19.6 1.73 16.8 74.3 5 0.666 3.5

K96+300 5 49.0 30.5 18.5 1.71 149.5 54.1 197 0.556 1.2

K99+800 5 46.1 20.0 24.1 1.70 15.3 76.3 83.0 1.069 3.5

K103+900 5 56.2 37.2 19.0 1.675 21.0 72.5 253 0.333 0.7

K104+670 6 48.4 21.1 27.3 1.69 17.0 83.4 63.0 0.097 2.5

K102+777 5 49.9 25.0 84.9 5.70 16.4 65.4 101 2.194 1.7

AK0+320 5 52.8 39.0 13.8 1.755 14.5 82.9 272 0.581 2.0

K104+700 5 50.5 27.0 23.5 1.71 21.1 85.6 28.0 0.217 1.5

K102+500 5 48.9 29.0 19.9 1.74 17.2 120.7 52.0 0.0267 1.5

K100+250 5 49.2 29.0 20.2 1.77 15.8 89.3 18.0 0.017 1.5

K105+080 5 48.1 29.0 19.1 1.71 13.2 106.8 182 0.0514 1.5

K103+190 5 51.2 29.0 32.2 1.68 19.0 77.3 125.0 0.0316 1.5

K104+100 5 50.0 28.1 21.9 1.72 21.5 76.0 55.0 0.2056 1.5

K103+000 5 49.0 29.3 19.7 1.69 19.1 80.5 102.0 0.564 1.5

从以上试验结果可以看出,改性后液限有升高趋势。塑指有所下降,一般在14-27之间。最大干密度下降,一般在1.6-1.78g/cm3之间,最佳含水量在15~22之间,吸水量和膨胀量下降,CBR值却显著升高,均能满足路基施工技术规范CBR≥3%的要求。由此看来将高液限粘土用石灰改性后,不仅减弱了膨胀趋势,增强土体强度,确保工程质量,同时可以起到砂化粘土的作用,给施工带来了快捷、方便。

首先我们开始试验路段的施工。其桩号为K97+250-K97+653取自97+050土场,该土场取土方量为8万方,我们做了三组对比试验,石灰掺量分别为4%、5%、6%试验结果如下:



取样地

点及桩号 石灰掺量 液限 塑限 塑指 最大干密度 最佳含水量 CBR值 吸水量 膨胀量 取土深度

K97+050 4% 43.0 29.5 13.5 1.76 17.9 49.9 60. 0.056

K97+050 5% 49.8 28.0 21.8 1.71 18.3 81.3 68 0.094

K97+050 6% 42.0 27.0 15.0 1.70 19.9 82.2 78 0.054

业主同意按5%的石灰掺量开始90区施工,90区施工较顺利,基本上层层报检合格,抽检合格,但93区施工压实度难以达到要求。工期紧任务重,为利用黄金季度节赶进度,膨胀土施工时采用生石灰闷料砂化与试验室采用的干土法标准击实不切合实际,征求总监意见,决定采用湿土法做标准击实试验,得出最大干密度为1.65g/cm3,最佳含水量为20.5%此试验结果,施工起来轻松多了。

现场控制我们采用压实度和石灰剂量双控制,在石灰剂量合格的基础上,确保压实度合格。考虑现场拌和的损耗,石灰掺量均在5%以上,考虑到石灰的衰减,我们针对不同土场做了EDTA耗量与石灰衰减曲线,由试验得出5%石灰土到7 天龄期已衰减至3.7%,14天龄期已衰减至2.98%,可见石灰有效成份的衰减是不可忽视的,这个资料做为我们路基施工石剂量检测控制的依据。

5、膨胀土路基施工技术指标:

5.1取土坑中的膨胀土粘性大、团块大,要经反复多次翻拌粉碎,达到无大于5cm的土块为止。

5.2进场生石灰以100t为一验收批,经检验有效CaO+MgO含量≥70%,未消化残渣含量(5mm圆孔筛的筛余)≯17%属于Ⅲ级以上生石灰才能使用。石灰存放时间不宜过长,否则应采用覆盖保管措施,不允许遭受日晒雨淋。

6、拌和与掺灰:

6.1采用一次拌灰法,以单位面积上所铺生石灰厚度与取土坑深度的比例控制石灰含量。挖土机将土和生石灰同时挖起,堆到一边,然后再翻拌均匀,闷灰砂化2~3天即可上路。

6.2采用宝马拌和机拌和2~3遍,即保证无大于5cm土块的要求。

7、碾压成型:

7.1碾压前要快速测定含水量及含灰量,含水量以大于最佳含水量2个百分点为最佳,含灰量要达到标准值,若达不到标准值即掺灰重拌。

7.2将拌和均匀的灰土用振动压路机振压一遍,用平地机找平,做出路拱和纵坡,表面平整无坑凹现象。

7.3配合14t的压路机静压1~2遍,再用18t压路机强振2~3遍,强振过程中都是重叠1/2轮迹纵向碾压成型。

8、质量控制与检查

8.1松铺厚度宜薄不宜厚,一般松铺厚度20~25cm,压实厚度15~20cm,薄层碾压提高一次报检合格率。松铺厚度检查方法是每100米两个断面,每个断面开挖4个点,以钢尺度量松铺厚度,不超过指标的5%为合格。

8.2压实度用灌砂法检测,按2000m2 8个点检测,现场测定湿容重,室内测定含水量,得出干容重,与标准击实的最大干容重相比,得出压实度达到设计标准。

8.3石灰计量检测:采用EDTA二钠滴定法,该方法是将石灰浸提液,用EDTA二钠标准溶液滴定到溶液由红色变为蓝色为终点。以消耗的EDTA二钠标准溶液与标准曲线对照,查出石灰剂量,然后再与石灰衰减曲线相对照,达到正常衰减后的石灰剂量。

7.4各项指标都合格后,迅速上上一层灰土,以保证石灰土养生效果,否则,要进行洒水养生。

9、结束语

膨胀土在我国大部分地区均有分布,随着我国高速公路建设的加速,生态环境破坏加剧,水土流失严重。在膨胀土地区通过对膨胀土物理和力学性质改变,降低其膨胀性,达到能够用于填筑路基的目的,做为路基的填料,即减少资源的浪费,也保护环境,同时也降低了工程造价。通过在襄荆高速公路路基七标的实践,目前建成通车后的路基一直保持稳定,取得了良好效果。

参考文献:

[1] 李连臣. 高等级公路膨胀土地段路基施工技术[J]. 散装水泥, 2005,(01)

[2] 姜晓宏, 姜尚忠, 李俊峰. 高等级公路膨胀土地段路基施工技术[J]. 交通科技与经济, 2002,(03)

 



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