过湿土路基填料在沪宁高速公路江苏段的应用

[12-11 17:00:56]   来源:http://www.tmgc8.com  公路工程   阅读:3751

  天气晴爽而干燥,土源含水量并不太高时,可用一次掺灰法,即先在取土坑内用重型铧犁翻晒,降低部分含水量,然后再用装载机装车运往路基,掺灰粉
碎,再次降低含水量以接近最佳含水量。
  当取土坑土源含水量偏大或临近取土坑底部时,需改用掺入生石灰块(或粉)的处理方法。使用生石灰处治的优点是:
  (1)生石灰消解过程中吸收土中多余的水分(约为生石灰重量的32%);
  (2)利用生石灰消解过程中的放热反应蒸发过湿土中的水分(每克CaO放出277卡的热量,可以蒸发掉约0.48g的水分,亦即平均每掺1%生石灰可降低1%的含水
量);
  (3)生石灰土的强度较消石灰土高出约50%以上。
  为节省用地,沿线取土坑挖深至少3m以上,对于取土坑较深、湿度很大的土料,需要进行二次掺灰处理,即将挖出的土先在土场掺入3%~4%的消石灰(必要
时也可用生石灰块或粉,其用量约为消石灰的2/3),以降低土的塑性指数,便于粉碎。实践表明,焖料时间和翻拌次数以及水平推移的距离都会影响砂化效果。
有的施工单位认为挖掘机翻拌两次,推土机水平推移50m,堆料5~10d后上路,其砂化程度比较理想,此时5cm以上粒径的含量仅为8%左右,然后第二次掺灰,
其用量控制在二次总掺量为10%左右。
  并非全部过湿土路堤填料都需要掺灰,在气温较高或气候干旱的施工季节,以及填料含水量略低或塑指较低时,亦可仅进行粉碎翻晒而不掺灰或少掺灰。
  不掺灰的过湿土填筑路堤时,也需采取各种措施脱水、翻晒、晾干,如将取土坑的面积划小(以10000~13340m2为宜),并在其周围(前沿及两侧),事先开挖较取土坑底面深0.5m的排水沟,使取土坑内处于无水状态。然后将挖出的土先堆放在取土坑附近,堆高2~3m,使土中的游离水自由下渗和向上蒸发,而且宜将下层含水量特大、不易粉碎的土放在堆顶,以便在3~4d后用挖掘机翻一遍,将土块破碎,以利水分蒸发,降低含水量。
  采用过湿土作为路基填料的施工工艺,被沿线各个施工单位接受,并总结成类似顺口溜的经验,如“不误工期掺石灰,晴天勤翻晒,雨天多覆盖”,还如
“勤翻晒、匀拌灰、多粉碎、薄铺筑”等口诀。

4 过湿土修筑路基的实际效果

4.1 保证路基工程的施工进度与质量
  研究表明,经石灰处治后的高液限粘土,其膨胀量和膨胀力都能得到有效的控制,其胀缩对干湿循环已不敏感,有较好的稳定性,强度也有显著提高,即使www.tmgc8.com
用低剂量石灰处理,也能满足路基强度和稳定性的要求。尤其重要的是,该种土采用石灰处理后,其压实含水量可高于最佳含水量4~5个百分点,即使碾压时含
水量高达20%以上,石灰土仍能很好地压实,不会出现“弹簧”现象,压实度也较易达到重型标准。研究还指出,应在可压实的情况下尽可能提高压实含水量,
这对路基的稳定性有利。沪宁高速公路的实践表明,过湿土掺灰后的压实含水量约在23%~25%,一般认为只要<24%,均可压实到95%的重型标准密实度。
  上述关于提高碾压含水量的结论,恰好解决了用过湿土填筑路基中质量与工期的矛盾。
  过湿土填料经掺灰处理后,使土的液限减小,塑限增加,塑指降低。如当素土的塑性指数为24时,掺入8%、6%、5%、4%的石灰后塑性指数大致可降低为
15.7、16.8、18.2、19.5,土质团粒化,土块易于粉碎,小于0.075mm粘粒成分减少,降低了收缩性和膨胀性,提高了土的强度和稳定性,缩短了压实时间,加
快了施工进度。总之过湿粘性土用石灰处理后既可坚持重型压实标准,又可消除日后使用中水稳定性不足的后患,保证了填土路基的压实度和工期,提高了强度
和水稳定性。
4.2 提高了路基路面整体结构的强度与刚度,延长了路面的使用寿命
  这次过湿土路基填料大范围掺灰处理的技术措施是成功的,从检测数据和外观评价均得到了施工单位、监理人员与业主的一致公认。全线路基压实度:施工
单位自检41万多个点,综合一次合格率99.9%;监理抽检14万多个点,综合一次合格率95%,市高指中心试验室抽检6700多点,综合一次合格率96%。由于压实
度控制中实行一点否决,凡达不到100%合格者必须返工直到全部合格。
  经实测路基顶面的回弹弯沉值,约为路面设计弯沉值的1/3左右,与路面顶面的实测弯沉值(0.1mm左右)大体相近。由此也可看出路面结构层施工质量的过
硬性。这里,路面材料的回弹变形(压缩)量几乎等于零。用A标段承包商代表、交通部第一公路工程局一公司李经理的话说:“从京津塘到济青又到这次沪宁高速公路施工,我们所做的路基工程质量一次更比一次好,这次又上了一个新台阶。”
  由于石灰与土之间一系列的物理化学作用,改变了路基土原有的力学性质,不但提高了抗压强度,还能呈现出板体性和一定的抗水性。这些性质与不掺灰的
素土填筑的路基相比,其优势是得天独厚的,而力学性质的改变与提高,并非过湿土处理的预期目的,现在这一分丰厚的副产品恰好为提高路基路面的整体强度与刚度,为路面结构的安全储备,为延长路面的使用寿命提供了重要的物质保证。

5 结束语

  虽然过湿土掺灰使每公里路基增支100万元左右,但与远运土相比仍显其经济优势,在适当增加投资的情况下换来了路基填土的高质量和紧缩工期上的高效
益。对此,我们视其为沪宁高速公路工程建设取得重大成功的主要方面之一。
  如果不用掺灰手段,改用其他技术措施使高塑性粘土处于充当填料的最佳状态时,仅能作为高速公路路床之下路堤的填料。
  可以认为,在我国高塑性土大量分布的沿海与潮湿多雨的广大内陆地区,采用过湿土掺灰处理修筑高质量的高等级公路路基是有效的技术途径,适合当前国
民经济的能力实况的。

参考文献

1 《LimeStabilizationConstructionMonval》(Bulletin326)
NationalLimeAssociation.1987.
2 中华人民共和国行业标准《公路路施工技术规范》JTJ033—95.北京:人民交通出版社.1996.
作者:许道化            陈雅贞

【江苏宁沪高速公路股份有限公司南京210049】【东南大学210018】

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