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一、工程概况
104国道五标段其中有一段300米长的3~8米高的填方路堤,在交工验收时贝克曼梁弯沉检测不合格。通过检查施工日记和测弯沉的汽车轮胎行驶痕迹发现,该路段存在“弹簧土”。该路段临近交工日期,要马上采取有效措施。
二、“弹簧土”产生原因及其工程特性
“弹簧土”是遇有土层表面松散,推挤时开裂或有回弹现象的土。“弹簧土”的产生一般是因为选土不当,采用了含水量较大的粘性土或粉质粘性土作为土料进行碾压或夯击,由于原状土被扰动,颗粒之间的毛细孔遭到破坏,水分不易渗透和散发,降低了土体的强度,并使之产生了弹性颤动,形成了具有软塑状态的“弹簧土”。简而言之,“弹簧土”是由于土料的含水量高于规定压实度所需含水量而产生的无法压实的粘性土体。另一主要原因是该段路基没有严格分层填筑分层压实,每层填筑厚度太大。其次是由于工期紧,缺少了施工过程的检查检测控制。
该段路基为桥头连接段属高填方路段,填筑材料是该工程边上小山开采的宕渣(土石混合料),填筑该段路基时常有雨水。因为工期紧,项目部就见缝插针地抓紧时间施工。
三、“弹簧土”的危害
1、对强度和刚度的危害:因为“弹簧土”的变形会降低路面使用品质,甚至会造成路面的损坏;“弹簧土”的回弹弯沉值大,即整体刚度小,在经受轮载不多次的重复作用后,路基即呈现某种形态的损坏;2.对整体稳定性的危害:“弹簧土”含水量大,强度低,容易造成基底失稳,使路基沉陷或者产生不均匀沉降;3.“弹簧土” 含水量较大且颗粒之间的毛细孔遭到破坏,水分不易渗透和散发,一旦冬季气温较低,容易产生冻胀现象,严重影响工程质量。
四、“弹簧土”处理过程以及处理办法
项目部简单分析原因后,技术负责人召集技术员研究处理办法,首先采取开挖翻晒法。找出有“弹簧土”的地方,将“弹簧土”开挖翻出晾晒,同时也将路床晾晒,待含水量降低符合要求后再进行回填碾压。由于工期紧晾晒时间不长,现场施工员认为晾晒到位了,然后进行回填碾压。后经弯沉检测仍达不到要求。该方法没有成功,主要原因是由于晾晒要延长工期,该方法一般在工期不紧和天气条件较好的情况下使用,加之施工员没经检测而拍脑袋擅自认为晾晒到位。
后采用掺入干石灰粉方法。将“弹簧土”翻起并粉碎,均匀掺入生石灰粉末,使用该方法的原理为:干石灰粉末不但可以吸收土体中的水分降低含水量,而且可以与土料发生化学反应(干石灰粉末的主要成分为氧化钙,土的主要成分为二氧化硅、三氧化二铝及少量的三氧化二铁)形成强度较高的硅酸钙,改变了土层原有结构,经碾压夯实后形成了灰土垫层,具有了一定的抗压强度和水稳定性。本方法大多在“弹簧土”情况较为严重及气候条件不利于晾晒的情况下采用,特别是在运距较远,换填方量较大的情况下,该方法最为简单有效。该方法没成功,主要原因是开挖深度不够,“弹簧土”翻起不彻底。
最后,项目部采用换填法,开挖深度到位,换填材料为碎石,将弹簧土全部换掉。该方法非常奏效,弯沉检测结果非常理想。因为换填材料是碎石,所以成本较大。这种方法常用于工程量不大,工期较紧的工程。
由于“弹簧土”和“软土”都具有含水量较大,强度较低的特点,因此在对“弹簧土”进行处理前,应首先判断土体是“弹簧土”还是“软土” 。“弹簧土”的含水量一般高于最优含水量的6%~8%,但低于其液限,饱和度小于60%,内摩擦角大于15度;而“软土”的含水量一般接近或超过其液限,饱和度大于95%,孔隙比在1.0~1.9之间,内摩擦角几乎接近于零。其次应该判断“弹簧土”的埋深位置和数量。在实际工程中,对于“弹簧土”的处理常采取以下几种处理方法:有翻晒法、碎石铺垫法、换土回填法、掺入干石灰粉和打石桩法等。
五、预防
防治措施:1.施工前应详细了解填土性质,对土料的含水量进行现场测定,预测可能出現的问题并制定合理有效的处理预案,切忌盲目施工。避免用天然稠度小于1.1、液限大于40%、塑指大于18 的土填筑;2.避免在含水量较大的粘土、粉质粘土、淤泥质土、腐殖土等原状土上进行回填;3.填方区如有地表水,应设排水沟排走;有地下水应降低至基底0.5m以下;4.在填筑过程中,严格控制分层填筑厚度,分层碾压密实,并应符合规定的压实度要求。因此就必须掌握被压实土层接近最佳含水量时迅速进行碾压(一般土的压实最佳含水量的±2%以内时压实)。如土料含水量较大,应先对其进行翻晒或掺入干石灰粉,待含水量符合要求后再填筑;5.尽量避免在连续阴雨天施工,以免土料的含水量骤增;6.减少对土体产生较大的扰动,尤其要尽量避免对含水量较高的土体产生扰动,以避免破坏土体的天然结构;7、不能采用透水性不同的土杂填。
六、结论
该路段“弹簧土”处理了三次,说明项目部没有找准方法,措施没到位,没有科学根据就下结论。导致工期的延长和成本的增加。在路基工程施工中,“弹簧土”是时常遇到的工程病害,具有极大的危害性,在施工前一定要严格检测土料的含水量,对可能产生“弹簧土”的情况做好预测、资料收集和分析,制定出合理有效的处理方案。对于施工过程中所出现的“弹簧土”,应根据施工条件进行比较,选择最为合理有效且经济省时的方法进行处理,确保工程质量和工期。
104国道五标段其中有一段300米长的3~8米高的填方路堤,在交工验收时贝克曼梁弯沉检测不合格。通过检查施工日记和测弯沉的汽车轮胎行驶痕迹发现,该路段存在“弹簧土”。该路段临近交工日期,要马上采取有效措施。
二、“弹簧土”产生原因及其工程特性
“弹簧土”是遇有土层表面松散,推挤时开裂或有回弹现象的土。“弹簧土”的产生一般是因为选土不当,采用了含水量较大的粘性土或粉质粘性土作为土料进行碾压或夯击,由于原状土被扰动,颗粒之间的毛细孔遭到破坏,水分不易渗透和散发,降低了土体的强度,并使之产生了弹性颤动,形成了具有软塑状态的“弹簧土”。简而言之,“弹簧土”是由于土料的含水量高于规定压实度所需含水量而产生的无法压实的粘性土体。另一主要原因是该段路基没有严格分层填筑分层压实,每层填筑厚度太大。其次是由于工期紧,缺少了施工过程的检查检测控制。
该段路基为桥头连接段属高填方路段,填筑材料是该工程边上小山开采的宕渣(土石混合料),填筑该段路基时常有雨水。因为工期紧,项目部就见缝插针地抓紧时间施工。
三、“弹簧土”的危害
1、对强度和刚度的危害:因为“弹簧土”的变形会降低路面使用品质,甚至会造成路面的损坏;“弹簧土”的回弹弯沉值大,即整体刚度小,在经受轮载不多次的重复作用后,路基即呈现某种形态的损坏;2.对整体稳定性的危害:“弹簧土”含水量大,强度低,容易造成基底失稳,使路基沉陷或者产生不均匀沉降;3.“弹簧土” 含水量较大且颗粒之间的毛细孔遭到破坏,水分不易渗透和散发,一旦冬季气温较低,容易产生冻胀现象,严重影响工程质量。
四、“弹簧土”处理过程以及处理办法
项目部简单分析原因后,技术负责人召集技术员研究处理办法,首先采取开挖翻晒法。找出有“弹簧土”的地方,将“弹簧土”开挖翻出晾晒,同时也将路床晾晒,待含水量降低符合要求后再进行回填碾压。由于工期紧晾晒时间不长,现场施工员认为晾晒到位了,然后进行回填碾压。后经弯沉检测仍达不到要求。该方法没有成功,主要原因是由于晾晒要延长工期,该方法一般在工期不紧和天气条件较好的情况下使用,加之施工员没经检测而拍脑袋擅自认为晾晒到位。
后采用掺入干石灰粉方法。将“弹簧土”翻起并粉碎,均匀掺入生石灰粉末,使用该方法的原理为:干石灰粉末不但可以吸收土体中的水分降低含水量,而且可以与土料发生化学反应(干石灰粉末的主要成分为氧化钙,土的主要成分为二氧化硅、三氧化二铝及少量的三氧化二铁)形成强度较高的硅酸钙,改变了土层原有结构,经碾压夯实后形成了灰土垫层,具有了一定的抗压强度和水稳定性。本方法大多在“弹簧土”情况较为严重及气候条件不利于晾晒的情况下采用,特别是在运距较远,换填方量较大的情况下,该方法最为简单有效。该方法没成功,主要原因是开挖深度不够,“弹簧土”翻起不彻底。
最后,项目部采用换填法,开挖深度到位,换填材料为碎石,将弹簧土全部换掉。该方法非常奏效,弯沉检测结果非常理想。因为换填材料是碎石,所以成本较大。这种方法常用于工程量不大,工期较紧的工程。
由于“弹簧土”和“软土”都具有含水量较大,强度较低的特点,因此在对“弹簧土”进行处理前,应首先判断土体是“弹簧土”还是“软土” 。“弹簧土”的含水量一般高于最优含水量的6%~8%,但低于其液限,饱和度小于60%,内摩擦角大于15度;而“软土”的含水量一般接近或超过其液限,饱和度大于95%,孔隙比在1.0~1.9之间,内摩擦角几乎接近于零。其次应该判断“弹簧土”的埋深位置和数量。在实际工程中,对于“弹簧土”的处理常采取以下几种处理方法:有翻晒法、碎石铺垫法、换土回填法、掺入干石灰粉和打石桩法等。
五、预防
防治措施:1.施工前应详细了解填土性质,对土料的含水量进行现场测定,预测可能出現的问题并制定合理有效的处理预案,切忌盲目施工。避免用天然稠度小于1.1、液限大于40%、塑指大于18 的土填筑;2.避免在含水量较大的粘土、粉质粘土、淤泥质土、腐殖土等原状土上进行回填;3.填方区如有地表水,应设排水沟排走;有地下水应降低至基底0.5m以下;4.在填筑过程中,严格控制分层填筑厚度,分层碾压密实,并应符合规定的压实度要求。因此就必须掌握被压实土层接近最佳含水量时迅速进行碾压(一般土的压实最佳含水量的±2%以内时压实)。如土料含水量较大,应先对其进行翻晒或掺入干石灰粉,待含水量符合要求后再填筑;5.尽量避免在连续阴雨天施工,以免土料的含水量骤增;6.减少对土体产生较大的扰动,尤其要尽量避免对含水量较高的土体产生扰动,以避免破坏土体的天然结构;7、不能采用透水性不同的土杂填。
六、结论
该路段“弹簧土”处理了三次,说明项目部没有找准方法,措施没到位,没有科学根据就下结论。导致工期的延长和成本的增加。在路基工程施工中,“弹簧土”是时常遇到的工程病害,具有极大的危害性,在施工前一定要严格检测土料的含水量,对可能产生“弹簧土”的情况做好预测、资料收集和分析,制定出合理有效的处理方案。对于施工过程中所出现的“弹簧土”,应根据施工条件进行比较,选择最为合理有效且经济省时的方法进行处理,确保工程质量和工期。