平原微丘區(qū)膨脹土路基填料處理

孟 鑫,李小林,那 鵬

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 引 言

膨脹土的液限、塑限、塑性指數(shù)恩都較高,天然狀態(tài),下處于硬塑狀態(tài),其地基承載力較高。但在水的作用下,膨脹土地基承載力迅速下降其溪水膨脹、失水收縮并往負(fù)變形的性質(zhì)。對(duì)路基尤其對(duì)低填路基的危害較大。

本文對(duì)同三公路哈市繞行、高速某互通及其連接線項(xiàng)目的膨脹土填料進(jìn)行試驗(yàn)分析,提出其路基填筑的合理方案。該項(xiàng)目,某合同段:K 0+000～K16+439.4為 24.5m寬一級(jí)公路;K17+940.2～K31+462.5為 15m寬二級(jí)路;K 16+439.4～K 17+940.2為某大橋。一級(jí)路段外側(cè) 100m左右分布一條與路線基本平行的運(yùn)河。該運(yùn)河河道需要擴(kuò)寬改造。經(jīng)與有關(guān)部門秀商。一級(jí)路段擬采用此河道開(kāi)挖土方填筑路基。設(shè)計(jì)在路線 K7+000、K 12+000對(duì)應(yīng)的河道處設(shè)兩個(gè)取土坑編號(hào)分別為 QT1、QT2。二級(jí)路段在路線 K 22+000、K 26+630處設(shè)置兩個(gè)取土坑,對(duì)應(yīng)的取土坑編號(hào)分為 QT 3、QT4。

2 膨脹土壤填料摻石灰、水泥后試驗(yàn)結(jié)果分析

取土坑填料摻石灰后進(jìn)行浸水和不浸水 7d無(wú)側(cè)限抗議壓強(qiáng)度試驗(yàn),由于現(xiàn)場(chǎng)膨脹土見(jiàn)水后其強(qiáng)度下降很快,故采用浸水狀態(tài)的摻石灰試驗(yàn)指標(biāo)對(duì)膨脹土性能進(jìn)行分析和路基設(shè)計(jì)。

QT1填料不摻石灰其CBR值就能達(dá)到一級(jí)路各層位的要求,QT2填料不摻石灰達(dá)不到一級(jí)路各層位對(duì) CBR值的要求。QT3填料不摻石灰不能達(dá)到二級(jí)路各層位對(duì) CBR值的要求。QT4填料不摻石灰能達(dá)到二級(jí)路各層位對(duì) CBR值的要求。經(jīng)過(guò)摻 4%石灰處理后,4個(gè)取土坑的填料 CBR值都迅速提高,遠(yuǎn)大于一級(jí)、二級(jí)公路路床對(duì)CBR值的要求。

QT1、QT2、QT4填料摻 12%石灰在浸水狀態(tài)下 7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為 1.34 MPa(壓實(shí)度 96%)、1.18 MPa(壓實(shí)度 96%)、0.7MPa(壓實(shí)度 95%),能夠滿足《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JT—GD 50— 2006)對(duì)重、中交通底基層 7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于 0.8MPa,輕交通底基層 7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于 0.7MPa的要求。QT3填料摻 12%石灰在浸水狀態(tài)下 7d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為0.66MPa(壓實(shí)度 95%),不能滿足底基層 7 d憑側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于 0.7MPa的要求。分析其原因,QT3的自由膨脹率較低,但其大于0.002 ram的粘粒含量為 81.2%,此種土需要進(jìn)～步加大摻石灰的劑量。

QT1、QT2、QT3、QT4填料采用 8∶89.5∶2.5(灰∶土∶水泥)的配比,其浸水狀態(tài)下 7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度分別為1.6MPa(壓實(shí)度 96%)、1.58MPa(壓實(shí)度 96%)、0.82MPa(壓實(shí)度95%)說(shuō)明摻人 2.5%的水泥其強(qiáng)度比單純摻石灰強(qiáng)度增加明顯根據(jù)表 3中膨脹性試驗(yàn)指標(biāo)可知,QTl摻,石灰、水泥(石灰∶土∶水泥 =8∶89.5∶2.5)的樣品容易開(kāi)裂,改善膨脹總率的規(guī)律亦不明顯。

綜合分析,對(duì)弱及中等膨脹土摻 4%石灰后 CBR五值迅速提高即可達(dá)到路基規(guī)范要求,對(duì)弱膨脹土需摻 4%石灰、中等膨脹土需摻,6%石灰后才可使膨脹土脹縮總率減少至0.7%以下。

3 路基填筑方案

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,哈爾濱繞行線西段某互通及其連接線項(xiàng)目路基填料才能弱膨脹土?xí)r。摻 4%石灰(以上的試驗(yàn)均為內(nèi)摻);路基填料才能中等膨脹土?xí)r摻 6%時(shí)會(huì)(以上試驗(yàn)均為內(nèi)摻)。均可達(dá)到公路工程路基規(guī)范要求。

經(jīng)勘察本項(xiàng)目膨脹土主要分布在一級(jí)路部分,其基底為弱膨脹土。采用的開(kāi)挖運(yùn)河的路基填料。公分淺層(2m以內(nèi))弱膨脹土、深層(2～7.5m)中等膨脹土兩種。由于實(shí)際施工時(shí)路基填料摻石灰才能外摻法。故對(duì)應(yīng)的內(nèi)摻 4%、6%石灰劑量相當(dāng)于外摻 4.2%,6.4%的石灰劑量。

考慮圖紙的不均勻性及石灰質(zhì)量及路基中路床、路堤要求不同等因素后,本項(xiàng)目的填筑方案設(shè)計(jì)如下。

(1)路基基底才能 5%石灰土填筑;

(2)使用弱膨脹土作為填料時(shí)。路基中部摻 5%石灰、路床摻 6%石灰;

(3)使用中等膨脹土作為填料時(shí),路基中部摻 6%石灰、路床摻 7%石灰;

(4)各層填料摻石灰碾壓會(huì)應(yīng)滿足路基設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)壓實(shí)度CBR的要求;

(5)由于現(xiàn)場(chǎng)路基填料的不均勻性,應(yīng)靈活控制路基填料最佳的摻石灰劑量。以使摻石灰后土的膨脹總率小于0.7%的控制標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

通過(guò)哈爾濱繞行線西段互通及其連接線取土坑填料試驗(yàn),得出這一地方膨脹土填料的工程特性如下。

(1)膨脹土摻石灰后其CBR迅速提高但其膨脹總率減少較慢。

(2)弱膨脹土摻 4%石灰(內(nèi)摻)、中等膨脹土摻 6%石灰(內(nèi)摻),可使膨脹土的脹縮總率小雨 0.7%。

(3)膨脹土填料摻 12%石灰(內(nèi)摻)時(shí)。一般可使 7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于 0.7MPa,但對(duì)于大于 0.002m粘粒含量較高的土。需要進(jìn)一步的加大摻石灰劑量才可使 7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于 0.7MPa。

(4)在 8%石灰土(內(nèi)摻)中摻加 2.5%的水泥,強(qiáng)度增加明顯,但其改善膨脹土脹縮總率的效果不明顯樣品不易成型,說(shuō)明摻加水泥后土不好拌和。

(5)由于膨脹土在水平及豎向上膨脹性能一有差異,在施工過(guò)程中應(yīng)對(duì)每一批土源做膨脹形式演,掌握膨脹土填料摻石灰最佳劑量及膨脹總率的變化規(guī)律后方可大面積利用改性后的膨脹土填筑路基。