低液限粉土路基施工技术在公路工程中的应用.pdf
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1、交通世界TRANSPOWORLD收稿日期:2023-03-14作者简介:程康(1988),男,山西晋中人,研究方向为高速公路道路养护。低液限粉土路基施工技术在公路工程中的应用程康(山西太长高速公路有限责任公司,山西 晋中 030800)摘要:为解决高速公路低液限粉土路基压实不理想的问题,结合实际工程采用更换填充材料、改良土体与粉土工程性质、优化工艺提升压实效果等方式提升路基施工效果。结果显示,路基材料的松铺厚度及碾压沉降程度与压实度之间具有紧密联系,在单次碾压中获得的沉降程度越大,其后获得的压实度提升情况就越显著,因此,高速公路中低液限粉土路基施工具有可行性。关键词:低液限粉土;路基施工;松铺
2、厚度;施工工艺;压实度中图分类号:U415.6文献标识码:A0 引言低液限粉土具有砂土和黏性土的某些特征,但应用在路基施工时存在一些问题,如粉土颗粒间的空隙无法被体积更小的土体颗粒填充、低液限粉土渗水性高、无法有效锁定水分,进而造成压实度离散性过高,或压实程度不够,但过压又会导致材料松散1。为解决上述问题,本文将以含水量、松铺厚度、压实次数作为关键要素,对低液限粉土压实度进行影响因素分析,从而获得更科学、精准的高速公路低液限粉土路基施工工艺技术2。1 工程概况将西南某地区高速公路作为研究对象,以该工程K25+500K37+500段为例,该段道路全长为 13.5,设计为双向8车道,其中路基部分宽
3、度为43 m。路段地势为西南高、东北低,施工路线中含有大量的低液限粉土。基于气候及水系发育特点,区域内低液限粉土天然含水率范围在25%45%。2 低液限粉土物理力学特性针对低液限粉土进行物理性能指标试验,即施工路段中随机采集5组土体样本进行实验室物理性能指标分析。结果显示:土样液限为29.2%、塑限为19.3%、塑性指数为9.5、土承载比值为8.8%、重度达到25.9 kN/m3;土样颗粒构成情况为:颗粒粒径在0.250.5 mm范围内占 比 10.2%、颗 粒 粒 径 在 0.0750.25 mm 范 围 占 比27.9%、颗粒粒径小于0.075范围占比61.9%。综合分析结果显示:1)该区
4、域土质以低液限粉土为主,具有较低的塑性及黏性,土粒分布较为分散且粒径集中,呈现为级配不良的状态,整体较为松散,在同等压实度下该区域低液限粉土承载比相较于黏土不小于1,因此低液限粉土的压实度不小于90%才能达到标准3。2)该区域中低液限粉土保水性差,易水分流失,实际施工中应根据情况适当补水,保持低液限粉土的含水量在合理范围。3)由于低液限粉土黏聚力、整体性较差,压实度会受到土层厚度的影响,过厚会导致下部土层压实度低,更易造成大幅度沉降;另外,过度碾压后压实度会呈现反向效果。因此,碾压的方式与次数也需要注意。4)低液限粉土压实后顶层会在失水作用以及外部受力条件下发生压实度下降的返松现象。3 低液限
5、粉土路基施工方案的选择根据低液限粉土物理力学特性对其施工工艺进行分析,结合实际工程案例及以往施工经验和相关理论研究制定了三种低液限粉土路基处理施工方案。3.1 更换填充材料案例工程中施工填方量显著高于挖方量,若将挖方作为弃方处理不仅造成工程费用的增加,还会对施工区域生态环境造成破坏,因此该方案并不适用于此案例工程施工。3.2 改良土体与粉土工程性质当前高速公路施工中改良土体的方式较多,根据其性质的不同可分为物理改良、化学改良。物理改良61总656期2023年第26期(9月 中)是指通过在土体中加入砂、砾、碎石等天然材料实现土体级配的改变,进而达到便于压实的目的;化学改良则是通过向土体中加入石灰
6、、水泥等人工合成材料来改变土体含水率和性能,从而达到压实的效果。无论是哪种性质的改良土体方式均需要较大的施工体量,因此会显著增加工程施工成本,实用价值欠佳4。3.3 优化工艺提升压实效果将挖方应用于填方,在不进行土性改良的情况下,采用优化施工工艺的形式达到施工对于压实的需求,这种方案不仅不会增加施工成本的投入,更能最大程度地实现对生态环境的保护,因此本研究将在此方案的基础上,探索适合低液限粉土的施工工艺。4 低液限粉土路基施工压实试验4.1 松铺厚度的选择由于案例工程区域粉土颗粒较小(粒径小于0.075 mm 占比61.9%),水分散失较为迅速并且下渗程度较弱。另外,填层过厚,含水量较大时不利
7、于翻晒、含水量较小时进行补水会导致水量分布不均。低液限粉土路基施工中关键工艺是水密法施工及碾压,水密压实度与碾压的厚度将关系到最终的施工效果。因此,首先实施分层填筑,再实施水密法施工,最后利用15 t碾压机碾压5遍,测量水密压实度、最终压实度与松铺厚度的变化曲线(见图1、图2)。水密压实度与松铺厚度变化曲线显示,随着松铺厚度的增加,水密压实度呈现稳步上升后陡然下降,最后趋于平稳,并且松铺厚度达到30 cm状态时将会得到最大水密压实度。最终压实度与松铺厚度变化曲线结果显示,当松铺厚度处于30 cm时最终压实度将处于最大状态,而松铺厚度超过30 cm后最终压实度将会逐渐降低。因此,通过数据可以发现
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