低液限粉土工程特性与路基填筑施工技术.doc

低液限粉土工程特性与路基填筑施工技术 韩仁波HANRen-bo （中铁十四局集团第五工程有限公司，兖州272100） （TheFifthProjectCo.，Ltd.ofChinaRailwayBureau14Group，Yanzhou272100，China） 摘要：路基是我国现今高速公路建设中非常重要的一个环节，而良好路基填筑技术的应用则可以称之为工程质量的一个重要保障。在本文中，将就低液限粉土工程特性与路基填筑施工技术进行一定的研究与分析。 Abstract：SubgradeisanimportantlinkinpresenthighwayconstructionofChina.Thegoodapplicationofsubgradefillingconstructiontechnologyisanimportantsafeguardoftheengineeringquality.Thispaperstudiesandanalyzestheengineeringcharacteristicsoflowliquidlimitsiltandsubgradefillingconstructiontechnology. 关键词：低液限粉土；工程特性；路基填筑施工技术 Keywords：lowliquidlimitsilt；engineeringcharacteristic；subgradefillingconstructiontechnology ：U416.1：A：1006-4311（xx）25-0101-03 作者简介：韩仁波（1983-），女，吉林农安人，毕业于吉林建筑工程学院，研究方向为高速公路路基桥涵施工技术。 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 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。 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150%，高液限为?棕150%；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 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。 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 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。 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12t、激振力大于350kN的振动压路机，先快速静压一遍，然后慢速振压46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12t、激振力大于245kN的凸块式压路机，先快速静压一遍，再慢速振压57遍，当压实度达到93%以上时，用大于12t光轮压路机静压2遍，即可达94%的压实度。采用自重不小于15t，激振力大于350kN的凸块式振动压路机，先快速静压一遍，慢速振压45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45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，xx（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），xx（Z1）：55-58. 3王操，柴