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摘要:本文就过湿土的工程性质、充当高速公路路基填料的可能性及其技术措施等作了较深入的探讨,并简要介绍了施工工艺。
关键词:过湿土 路基填料 掺灰处理 重型压实标准
1 沪宁高速公路江苏段路基的基本情况
沪宁高速公路横贯长江三角洲地区,为近代沉积土层,沿线大部分为河相、海相冲积平原,分布有大量的淤泥质粘土,属于软土地基。此外,江苏段沿线穿
越的苏、锡、常一带,地势低洼,多系平原水网稻田区,江河水塘密布。加之气候湿润、雨量充沛,属公路自然区划中的东南湿热区。
由于地面水丰富、地下水位高,致使就地高粘性土源的湿度大、稠度低。全线代表性的土质指标如表1。
全线代表性的土质指标表1
注:#为苏州昆山段挖深3m的取土坑土质资料
由于高速公路须跨越甚多的河流与公路,为满足净空要求,路堤填筑较高,全线平均填土高度3.7m,最高达10m以上。
沪宁高速公路江苏段的路基总长度(248.21km)中有1/3以上座落于软土地基。另外沿线惜土如金,为节省用地,少废良田,取土坑挖深至少3m以上,故近
2/3的路堤填料需就地取用过湿粘土,这是摆在沪宁高速公路建设大军面前的二大难题,难就难在预定的工期不能延长,只能提前;预定的投资只能节省,又不能突破。因此解决路堤施工的技术措施必须兼顾技术上可行与合理,经济上力求节省,工期上只能提前的多种制约。
2 过湿土的工程性质及其作为高速公路路基填料的可能性
对“过湿土”目前尚无确切的定义。按现行公路路基土的分类,对本文所说的过湿土大多属于高液限粘土。有的文献认为,过湿土一般是指稠度(WC)小于某
一允许值后,必须采取相应技术措施加以处理方可压实到规定压实度的土。
研究表明:粘性土按稠度(WC=(WL-W)/IP,WL为液限,W为天然含水量,IP为塑性指数)划分时,WC<0.5时呈极软塑状,不能直接用作筑路材料;Wc=0.5~
0.75时呈软塑状,属于需要处理的湿粘土,如用作填土材料,可掺入无机结合料,视情况晾晒拌和后压实,能获得满意效果;WC=0.75~1.00时呈硬塑状,属于可利用的湿粘土,其中WC=0.90~1.00时只需稍加晾晒便可压实;WC=0.75~0.90时需要晾晒时间较长,并需要掺入小剂量的结合料拌和后压实;只有当WC>1.00时土呈半固体状,属于正常填料,直接可用重型机具碾压密实。
用上述观点分析表1中的数据可知,沪宁高速公路(江苏段)路基的部分填料土属于极软塑状态,大部分则属于软塑状态,总之均属于需经处理方可填筑路堤
的填料。
由于这种土的天然含水量大、粘性大,一般还含有膨胀性矿物,其亲水性和持水性强,透水性差等特性,晾晒有困难且不易粉碎,施工难度大,粘粒含量越
高的土,其膨胀性矿物的含量也越高,膨胀性越明显,工程性质越差。
这种土风干需要时间和场地,一旦风干以后,它便成为硬块,难于粉碎。而刚从取土坑取出的原状土又由于天然含水量较大,都远超过二种压实标准(重型
或轻型)的最佳范围(表1),显然欲使此类填料在密实度上达到重型压实标准,不采取措施是不可能的,因为在压路机的瞬时压力作用下,土中多余的水分不可能
立即被排出,因此碾压的结果,土体只会出现“弹簧”现象。
研究还指出,这种土在自然条件下的环境含水量大约稳定在塑限附近,这表明当采用了这种土作路堤填料,在路基使用过程中的稳定含水量约在22%~29%,
该值已明显大于最佳含水量(重型17.5%~轻型20.7%)。
由于重型压实标准的压实功加大,使同一种土达到最佳密实状态所需的润滑剂(水分)相应减少,故其最佳含水量值又小于轻型标准的相应值,如不采取处治
措施而坚持重型压实标准,则本工程大部分路基填土的密度不但难以达标,而且即使达到了重型压实标准的路基,其状态也不能持久,在使用过程中,一旦气候与环境条件恶化,会吸收更多的水分才趋稳定,其结果将是土体膨胀,干密度降低。
在本工程路基施工过程中,适遇新的公路路基施工技术规范正在修订,其修订要点大体得知,如对天然含水量超过土的压实最佳含水量5个百分点的路堤填
料,因压实到重型标准极其困难,故新规范将参照交通部公路科研所的科研成果,同意采用轻型压实标准或改用工作质量较小的压实设备或较少的碾压遍数。www.tmgc8.com
本文认为,宁可将标准值降低2~3个百分点,也要坚持采用重型压实标准,而不宜在沪宁高速公路中同时采用重型和轻型两种标准,以免造成质量控制上的
混乱,带来全线路基压实度不均匀之憾。
3 过湿土路基填料的施工工艺
路堤土方施工的关键是将填土压实到规定的密度,而影响密度的主要因素是含水量、压实机械的类型和重量以及分层厚度。其中压路机重量及分层厚度均可
根据具体情况予以选择和确定,属于通过主观努力得于解决的问题。而要解决被压实土的原始含水量过大问题,则往往说似容易,行之就难的事情,如晾晒需要
场地,更需要晴朗的天气,而江苏的霉雨季节,气候湿润、雨日多,雨次频,蒸发量低,所以采用场地晾晒的办法对工期的风险太大,往往翻晒了几天尚未吹干
却又遭雨淋;另外,粉碎土块还需要大功率高效的机械,这是大部分施工单位所缺少的设备;又如换土则需近距离内的理想土源,并有可供重型运土卡车反复通
行的农村道路,这在苏、锡、常平原水网地区要实现也是相当困难的,诸如运距远(30km),有限的土源贵如宝,农村道路承受不了高强度连续负荷等多种因素,
故只有放弃换土而改用沿线就地取土,根据施工季节,土源含水量大小和气候条件,最后选用以掺灰处理为主,就地翻耕晾晒为辅的方案。
具体做法是在压实度要求达95%的路基上部(路床深度范围内)消石灰掺量控制在10%范围内,而在压实度要求达90%的部分(路床底面以下),掺灰量控制在5%
范围内。