淮北地区粉质土路基掺灰技术研究

发表时间:2019/3/7   来源:《建筑学研究前沿》2018年第33期   作者:张镇山
[导读] 而且粗粒和黏粒含量较少,天然含水率很高,具有特殊的工程性质,因此,该场地粉质严重影响了施工工期和工程质量。

辽宁省路桥建设集团有限公司  辽宁沈阳  110022
  摘要:本文结合安徽蚌埠至五河高速公路工程的路基施工,阐述了淮北地区粉质土路基施工掺灰技术要点,着重介绍粉质土施工工序、掺灰技术性能。
  关键词:粉质土路基掺灰施工工艺
  
  
  前言
  淮北地区蚌埠至五河高速公路工程第十、十一标用于路堤填筑的取土场为灰色粉质土,天然含水率达50%以上,液限为33.2%,集中在0.05mm~0.005细颗粒质量占80%以上,粉粒含量占绝对优势,而且粗粒和黏粒含量较少,天然含水率很高,具有特殊的工程性质,因此,该场地粉质严重影响了施工工期和工程质量。
  一、施工准备
  1.路基填筑工艺流程
  取土场准备(取土、翻晒测含水量;掺灰测灰剂量)--测量、放样、打方格-上土-摊铺-翻晒(含水量检测)-整平(控制厚度)-初压-打方格—运石灰—机械布灰—拌合(检查有无夹层)—石灰灰剂量检测(合格后)—含水量检测(合格后)-整平-稳压—碾压-总结验收。
  1.1土场降水
  取土场范围内沿垂直路基走向每30m间距设置一道排水沟底沟宽2.5m,逐级下挖至深6m,土场纵向顶端设置一道排水沟,并将水引入取土场角深坑处,人工配合抽水机将水引出取土场范围的排水系统,水泵保持24小时连续工作,以保证取土场水位下降的目的。
  1.2土场取土
  为保证取土场土质满足路基填筑要求,现场采用3台挖机将土反挖、打堆、虑水晾晒。由于土场地基承载能力较弱,无法满足机械挖运施工的要求,故采用铺设厚度20mm钢板的方法来满足车辆运输以及3台挖机反复倒运、打堆、晾晒、移位、掺灰等工作的需要,从而保证土方顺利装车。
  1.3堆料、滤水、掺灰、检测
  堆料:取土场天然含水率较大,一般达到40%-50%,由于挖排水沟降水,含水率为35%左右。为利于晾晒和初步滤水的需要,每堆堆土量不宜过大,堆料太大堆内土无法晾晒、土堆过小影响土场的使用,土堆设置为15米*15米*2.5米。为加快粉质土晾晒,每堆料增加2次倒堆过程,倒堆采用挖掘机进行。
  1.4运输
  当含水率达25%左右时开始运输,为保证试验路的顺利进行,现场配备5台运输车辆,禁止在作业面上急刹车、急转弯、掉头和超速行驶。
  二、路基施工
  1.布料
  布料前用白灰划出填料方格线尺寸7m*8m (每车按15立方米,松铺厚度为26cm计算),施工过程中上土松铺系数按1.15~1.20控制;设置专人指挥装、卸土,以确保每车的运土量要基本准确,同一作业段土质保持均匀。
  2.推平
  推平采用2台推土机渐进式摊铺法施工,充分抓住有利的天气,做到随卸随推。全幅范围内初步推平后(中间高两边低),对局部超出或不足松铺厚度,及时处理。
  3.翻拌、晾晒、含水率检测
  运至现场的粉质土含水率还是较大,且不能直接碾压成型,需采用2台五桦犁进行反复翻松、晾晒,此阶段含水量检测每天至少进行1次或每翻拌、晾晒前后各检测一次,直到含水率现场检测达到最佳状态,报监理工程师检测,准备进行掺灰作业。
  4.掺灰
  石灰:石灰达到Ⅱ级以上的生石灰或消解石灰标准方可投入使用。现场配备水车1台进行石灰消解工作,按每吨石灰消解需要用水量500~800kg进行加水消解、焖料,使用前充分消解,消解后的石灰应保持一定的湿度,不得产生扬尘,也不可过湿手握成团,消解后的熟石灰应尽快使用,并测定其等级、含水量,通过试验计算其堆积密度。
  5.拌合
  灰土的拌合采用路拌法,由2台小型拌和机配合1台大型宝马路拌机进行拌合,拌和深度应达到改善土底层,并能将下层翻松2-3cm。严禁在拌和层底部留有素土夹层,拌和遍数不少于3次。拌和完成后,在监理工程师按规定频率检验认可石灰剂量前,不得碾压。改善土拌和完成后应当天完成碾压。经灰剂量检测合格后,报监理工程师检测,进行碾压作业。
  6.碾压
  现场配备振动式压路机和钢轮压路机碾压,压路机遵循先轻后重、先稳后振,先低后高、先外后内、先慢后快的原则进行碾压。碾压顺序自两侧向中间进行,每一往返压路机重叠三分之一,碾压速度不大于4km/h。每一层的段落接头要错开2m以上的间隔,采用2台振动压路机和1台钢轮压路机组合。
  7.检测
  当压实度满足该填筑层标准要求后,停止碾压进行检测,按标准要求各项指标检测合格后,报请监理工程师检测。
  三、采集数据
  1、路基材料标准试验数据
  方案    液限   塑限塑性指数 含水量  干密度  最佳含水   CBR
  素土    35.3   19.1    16.2  31.8  1.8  15.7  2.7  3.5    5.1
  2%/3%/4%/5%/6%/8%灰土      1.8/1.758/1.735/1.718/1.706/1.691满足
  2、石灰参入对含水率影响
  
  4、石灰掺如比例与压实度
  四、结果分析
  1、从含水量和灰剂量的变化曲线图中可以看出,将石灰掺入粉质土中,能有效降低土体含水量,对于改良处治高含水量的粉质土效果十分明显。
  2、从含水量和灰剂量曲线变化图中可以看出,素土中加入石灰后多长时间能够发挥作用,对后续改良路基填料的压实工序至关重要。加入石灰之前与之后5天内含水量变化差异非常大,石灰改良土降低含水量的幅度较大。  
  3、从灰剂量及碾压遍数统计表分析:随着碾压遍数的增加,特别是碾压6遍以后压实度提高不大反而减小,说明过度碾压会把下层的水分提上来,增大含水量,压实度无法提高。
  
 
  4、根据成型路基效果看:3%、 4%石灰改善土路基断面成型效果较差,大面积出现“皱裂”、表面松散现象,压实度小于94%;5%、6%石灰改善土路基断面成型效果一般,局部出现“皱裂”、表面松散现象,压实度大于94%,小于96%;8%石灰改善土路基断面成型效果较好,压实度大于96%。
  五、经验总结
  从试验结果来看,掺灰3%、4%石灰土适合93区以下的路堤施工;掺灰5%、6%适合94区以下的路堤施工;掺灰8%石灰土适合96区以下的路床、路堤施工,但考虑到粉质土板结性差,不建议上路床施工。
  参考文献
  [1]《公路路基施工技术规范》JTG F10-2006 中华人民共和国交通部发布 2006.8.31.
  [2]蚌埠至五河高速公路工程《两阶段施工图设计文件》北京交科公路勘察设计院有限公司 2017.4.

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