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摘要:在公路路基施工中,由于受到天气及施工工期的限制,经常遇到采用过湿土填筑路基的情况,因此,必须采取适当控制措施保证其施工质量,这也是确保路基工程质量的关键。文章对过湿土在高速公路路基填筑的施工质量控制谈一些体会。
关键词:过湿土;路基填筑;质量控制
路基是公路的重要组成部分,它的施工质量的好坏,直接影响到整个公路的工程质量。路基又是路面的基础,它与路面共同承受行车荷载的作用。实践证明,没有坚固、稳定的路基,就没有稳固的路面。路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件。在公路路基施工中,由于受到天气及施工工期的限制,經常遇到采用过湿土填筑路基的情况,因此,必须采取适当措施保证其施工质量,这也是确保路基工程质量的关键。本文对过湿土在高速公路路基填筑的施工质量控制谈一些体会。
一、过湿土的特点
在高速公路施工中,沿线所用的部分取土场属粉质中弱性膨胀粘土,其塑性指数,液限指数,天然含水率较高,透水性小,吸湿性大,易丧失稳定性,含水率必须控制在 11~15% 左右,否则碾压时易翻浆。该土质遇雨天泥泞不堪,晴天粘土表面晾干,而土层内含水量却高达 30%左右,所以路基填筑时,需要反复翻晒,有时翻晒遍数高达 5~6 遍,不但给施工带来了很大难度,而且还影响了施工进度。
二、过湿土的工程性质及处理原理
(一)过湿土的工程性质
对“过湿土”目前尚无确切的定义。按现行公路路基的分类,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。
(二)过湿土处理方法的原理分析
土质改良的一般方法为水泥改良,石灰改良,土壤固化剂改良,石灰改良又分为消石灰改良和生石灰改良,土壤固化剂价格昂贵使用较少,本项目仅对水泥,消石灰,生石灰三种材料进行对比。
1.水泥改良土的基本原理。水泥加入土中并拌合后,水泥中的各个成分与土中的水分发生,强烈的水解和水化反应,同时从溶液中分解出氢氧化钙及其它水化物,Ca(OH)2 继续与土发生各种反应,其它水化物继续硬化并在土中形成水泥石骨架,水泥在改良土中的作用,从工程观点看主要有以下三点:(1)降低土的含水量:水泥与水反应形成结晶水同时反应产生的热量有利于水的蒸发;(2)改变土的塑性:3%的水泥剂量能在短时间内降低土的塑指5%左右;(3)增加土的强度和稳定。
2.石灰改良土的基本原理。石灰加入土中后,发生一系列的化学反应和物理化学反应,主要有离孒交换反应、Ca(OH)2的结晶反应和碳酸化反应以及火山灰反应。这些反应的结果使粘土颗粒絮凝,生成晶体氢氧化钙、碳酸钙和含水硅铝酸钙等胶结物。这些胶结物逐渐由凝胶状态向晶体状态转化,致使石灰土的刚度不断增大,强度和水稳性不断提高。当土中加入生石灰时其方程式为:CaO+H2O=Ca(OH)2+64058J、Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O,所以采用生石灰粉处理过湿土特别有利,因为它能吸收的水分比水泥和消石灰多得多,此外,生石灰粉消解时放出的大量水化热能促使较多的水分蒸发。
三、过湿土路基填筑施工控制
1.路基填筑时,松铺厚度不宜大于 30cm,每层都要进行翻晒,粉碎,至填土含水量均匀,颗粒符合规范要求时,方可进行整平,碾压至规定压实度。验收合格的路段不宜久置, 应及时填上层土,避免曝晒及雨淋,以免不必要的返工。
2.气温较高的季节过湿土天然含水量相对较低时,可采用铧犁将土翻松,并用压路机碾压至要求的密实度。但作业面不宜太长,宜随上土,随整平,随碾压,防止水分损失。
3.雨后取土场含水量过大,土由取土场挖出后,经初步晾晒,再运至施工作业段摊铺,经整平后,将 5%的消石灰均匀地撒布在上面,用机械拌和 3~4 遍后进行稳压。
4.初步碾压后的土层闷料 12 小时后,再进行翻拌,测石灰土的含水量,使其达到最佳 含水量的±2%的情况下整平后用重型压路机碾压,直至达到规定的密实度。
5.如果施工过程中遇雨,应及时将已上的土层摊平压实,阻止雨水渗入土层中。同时 要加强排水措施,当填筑路堤下层时,其顶部应做成 4%的双向横坡,在路基边坡设置临时 急流槽以防雨水冲毁边坡。对已成型的路段,待雨过天晴,进行复压,重新检测压实度,合格后方可进行下一道工序施工。
6.对于已掺入石灰,而未来得及整平碾压的路段,遇雨时要进行抢压,同时宜用防雨 布进行覆盖,由于路段高低不平,局部渗入雨水段落,待雨停后,应立即打开防雨布,进行 局部翻晒,个别积水严重地方可将湿土挖掉,换填拌和均匀的石灰土,然后进行整平碾压,直至密实度合格为止。
7.对于遇雨抢压,没有使用防雨布的路段,雨停后要用履带车单向耕翻,而不适宜直 接用旋耕机旋碎晾晒,因为湿土粘连,包裹旋刀,并且碎土块形成较密覆盖,下层土去水困 难,而用拖拉机带铧犁,土块较大,土块间空隙也大,空气流通,便于降低含水量,再配以 旋耕,使土块含水量均匀,便于压实。
8.对于“九五区”填土,为了提高路基强度,保证路面整体强度及使用寿命,需进行 加固处理,其方法是:将“九五区” 80cm 厚填土分四层施工,每层 20cm,前两层掺石灰5%,后两层掺石灰8%,这样即对过湿土进行处理,同时也提高了路基的强度。
四、 过湿土处理时应注意的事项
1.过湿土的施工,重点宜放在施工工序的连续上,抢时间,搞突击,经常关注天气预 报,尽量避免雨淋。
2.对采用石灰处理的路段,石灰应充分消解过筛后方可使用,但石灰堆放时间不宜过长,特别是在没有覆盖的情况下,其有效钙镁的含量大幅度下降,掺入后不能达到预期效果。
3.由于过湿土天然含水量较高,遇雨后其含水量还会增大,所以施工中必须严格控制 最佳含水量,在高温季节施工时,过湿土外表经曝晒较容易干,而里面含水量仍然很大,当使用旋耕机翻晒,粉碎里层湿土时,外层的土也随之一起晒,又成为干土,含水量小于最佳含水量,不容易压至规定密实度,所以,应当在回填土上路基之前,将其在场外进行翻晒,粉碎至含水量均匀,且大于最佳含水量的 2%左右再回填,这样可以少掺或不掺石灰,既可达到规定的压实度,又简化了施工程序。
4.因过湿土含水量较大,填筑厚度应严格控制,过厚的填土翻不透,旋耕机更难粉碎。 由于下层土水分没有散失, 即使再碾压也无法满足压实度要求,使用重型压路机反复碾压时,路基将形成”弹簧”状态,使路基无法稳定,也无法继续施工,最终只能返工重做。因此, 路基填土厚度在过湿土施工中更应严格控制。
五、结语
通过过湿土路基施工,我们边探索,边实践,摸索出了一些粗浅的处理措施,即高温,晴天填筑时可不掺石灰,而应在场外初步进行翻晒处理后再上路基。当含水量较高,翻晒期较长时,可按含水量的多少计算出掺石灰量(5%~10%),再将充分消解好并经过筛的石灰铺设在填筑路段,拌和均匀后既能有效降低含水量,又能提高路基的强度。采取以上措施后,不但能加快工程进度,而且能保证路基施工质量。以上措施在今后的同类工程施工中可以借鉴。
关键词:过湿土;路基填筑;质量控制
路基是公路的重要组成部分,它的施工质量的好坏,直接影响到整个公路的工程质量。路基又是路面的基础,它与路面共同承受行车荷载的作用。实践证明,没有坚固、稳定的路基,就没有稳固的路面。路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件。在公路路基施工中,由于受到天气及施工工期的限制,經常遇到采用过湿土填筑路基的情况,因此,必须采取适当措施保证其施工质量,这也是确保路基工程质量的关键。本文对过湿土在高速公路路基填筑的施工质量控制谈一些体会。
一、过湿土的特点
在高速公路施工中,沿线所用的部分取土场属粉质中弱性膨胀粘土,其塑性指数,液限指数,天然含水率较高,透水性小,吸湿性大,易丧失稳定性,含水率必须控制在 11~15% 左右,否则碾压时易翻浆。该土质遇雨天泥泞不堪,晴天粘土表面晾干,而土层内含水量却高达 30%左右,所以路基填筑时,需要反复翻晒,有时翻晒遍数高达 5~6 遍,不但给施工带来了很大难度,而且还影响了施工进度。
二、过湿土的工程性质及处理原理
(一)过湿土的工程性质
对“过湿土”目前尚无确切的定义。按现行公路路基的分类,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。
(二)过湿土处理方法的原理分析
土质改良的一般方法为水泥改良,石灰改良,土壤固化剂改良,石灰改良又分为消石灰改良和生石灰改良,土壤固化剂价格昂贵使用较少,本项目仅对水泥,消石灰,生石灰三种材料进行对比。
1.水泥改良土的基本原理。水泥加入土中并拌合后,水泥中的各个成分与土中的水分发生,强烈的水解和水化反应,同时从溶液中分解出氢氧化钙及其它水化物,Ca(OH)2 继续与土发生各种反应,其它水化物继续硬化并在土中形成水泥石骨架,水泥在改良土中的作用,从工程观点看主要有以下三点:(1)降低土的含水量:水泥与水反应形成结晶水同时反应产生的热量有利于水的蒸发;(2)改变土的塑性:3%的水泥剂量能在短时间内降低土的塑指5%左右;(3)增加土的强度和稳定。
2.石灰改良土的基本原理。石灰加入土中后,发生一系列的化学反应和物理化学反应,主要有离孒交换反应、Ca(OH)2的结晶反应和碳酸化反应以及火山灰反应。这些反应的结果使粘土颗粒絮凝,生成晶体氢氧化钙、碳酸钙和含水硅铝酸钙等胶结物。这些胶结物逐渐由凝胶状态向晶体状态转化,致使石灰土的刚度不断增大,强度和水稳性不断提高。当土中加入生石灰时其方程式为:CaO+H2O=Ca(OH)2+64058J、Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O,所以采用生石灰粉处理过湿土特别有利,因为它能吸收的水分比水泥和消石灰多得多,此外,生石灰粉消解时放出的大量水化热能促使较多的水分蒸发。
三、过湿土路基填筑施工控制
1.路基填筑时,松铺厚度不宜大于 30cm,每层都要进行翻晒,粉碎,至填土含水量均匀,颗粒符合规范要求时,方可进行整平,碾压至规定压实度。验收合格的路段不宜久置, 应及时填上层土,避免曝晒及雨淋,以免不必要的返工。
2.气温较高的季节过湿土天然含水量相对较低时,可采用铧犁将土翻松,并用压路机碾压至要求的密实度。但作业面不宜太长,宜随上土,随整平,随碾压,防止水分损失。
3.雨后取土场含水量过大,土由取土场挖出后,经初步晾晒,再运至施工作业段摊铺,经整平后,将 5%的消石灰均匀地撒布在上面,用机械拌和 3~4 遍后进行稳压。
4.初步碾压后的土层闷料 12 小时后,再进行翻拌,测石灰土的含水量,使其达到最佳 含水量的±2%的情况下整平后用重型压路机碾压,直至达到规定的密实度。
5.如果施工过程中遇雨,应及时将已上的土层摊平压实,阻止雨水渗入土层中。同时 要加强排水措施,当填筑路堤下层时,其顶部应做成 4%的双向横坡,在路基边坡设置临时 急流槽以防雨水冲毁边坡。对已成型的路段,待雨过天晴,进行复压,重新检测压实度,合格后方可进行下一道工序施工。
6.对于已掺入石灰,而未来得及整平碾压的路段,遇雨时要进行抢压,同时宜用防雨 布进行覆盖,由于路段高低不平,局部渗入雨水段落,待雨停后,应立即打开防雨布,进行 局部翻晒,个别积水严重地方可将湿土挖掉,换填拌和均匀的石灰土,然后进行整平碾压,直至密实度合格为止。
7.对于遇雨抢压,没有使用防雨布的路段,雨停后要用履带车单向耕翻,而不适宜直 接用旋耕机旋碎晾晒,因为湿土粘连,包裹旋刀,并且碎土块形成较密覆盖,下层土去水困 难,而用拖拉机带铧犁,土块较大,土块间空隙也大,空气流通,便于降低含水量,再配以 旋耕,使土块含水量均匀,便于压实。
8.对于“九五区”填土,为了提高路基强度,保证路面整体强度及使用寿命,需进行 加固处理,其方法是:将“九五区” 80cm 厚填土分四层施工,每层 20cm,前两层掺石灰5%,后两层掺石灰8%,这样即对过湿土进行处理,同时也提高了路基的强度。
四、 过湿土处理时应注意的事项
1.过湿土的施工,重点宜放在施工工序的连续上,抢时间,搞突击,经常关注天气预 报,尽量避免雨淋。
2.对采用石灰处理的路段,石灰应充分消解过筛后方可使用,但石灰堆放时间不宜过长,特别是在没有覆盖的情况下,其有效钙镁的含量大幅度下降,掺入后不能达到预期效果。
3.由于过湿土天然含水量较高,遇雨后其含水量还会增大,所以施工中必须严格控制 最佳含水量,在高温季节施工时,过湿土外表经曝晒较容易干,而里面含水量仍然很大,当使用旋耕机翻晒,粉碎里层湿土时,外层的土也随之一起晒,又成为干土,含水量小于最佳含水量,不容易压至规定密实度,所以,应当在回填土上路基之前,将其在场外进行翻晒,粉碎至含水量均匀,且大于最佳含水量的 2%左右再回填,这样可以少掺或不掺石灰,既可达到规定的压实度,又简化了施工程序。
4.因过湿土含水量较大,填筑厚度应严格控制,过厚的填土翻不透,旋耕机更难粉碎。 由于下层土水分没有散失, 即使再碾压也无法满足压实度要求,使用重型压路机反复碾压时,路基将形成”弹簧”状态,使路基无法稳定,也无法继续施工,最终只能返工重做。因此, 路基填土厚度在过湿土施工中更应严格控制。
五、结语
通过过湿土路基施工,我们边探索,边实践,摸索出了一些粗浅的处理措施,即高温,晴天填筑时可不掺石灰,而应在场外初步进行翻晒处理后再上路基。当含水量较高,翻晒期较长时,可按含水量的多少计算出掺石灰量(5%~10%),再将充分消解好并经过筛的石灰铺设在填筑路段,拌和均匀后既能有效降低含水量,又能提高路基的强度。采取以上措施后,不但能加快工程进度,而且能保证路基施工质量。以上措施在今后的同类工程施工中可以借鉴。