红黏土填筑路基施工技术分析.pdf
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1、总655期2023年第25期(9月 上)0 引言高速公路施工中会穿越红黏土地质区域。本文结合某高速公路路基施工情况,通过掺入石灰进行红黏土改良试验,借助石灰改良土试验路,获取碾压速度、碾压遍数、松铺系数、松铺厚度等具体施工工艺参数,结果表明,技术指标均符合现行规范,为后续大面积改良土路基填筑施工奠定了基础。1 工程概况某高速公路项目经过区域存在大量红黏土,试验检测数据显示,红黏土液限高于50%,塑性指数高于26%,不可直接作为路堤填料,需采取相关措施处理红黏土改善其性能。实地勘测和取样后发现,该区域内路基填筑土源缺乏,为节约项目工程开支并提高环保效益需就地取土,可将本区域红黏土作为路基填料。区
2、域不同,红黏土水稳定性、颗粒组成、液塑限指标、物理特性、化学特性等均存在差异,应对不同区域红黏土进行现场取样试验和勘测,针对其属性差异区别改良。土壤改良效果不佳将会导致路基软化、坍塌、不均匀沉降,严重威胁高速公路运营质量,引发交通事故并导致经济损失。现阶段,高液限红黏土改良的措施包括包边法、化学改良法、物理改良法。物理改良法即通过在红黏土中掺入砂砾其他物质改善其强度、塑性指数、液限等指标,使其粗颗粒度满足路基填筑的基本要求。化学改良法为红黏土中加入石灰、粉煤灰、水泥等改变其物理化学性质,提高其结构稳定性,降低含水量和强度值,提高红黏土的承载水平。包边法为采用隔水封闭措施,处理水稳性差和强度低的
3、红黏土,以低液限土封埋改善红黏土性能。本文以某高速公路路基工程为例,通过石灰改良措施对红黏土改良前后的物理性质、化学性能、强度指标等数据进行比对分析,并通过石灰改良试验路段验证改良效果。2 石灰改良土试验分析2.1 试验目的正式施工前,对红黏土改良效果进行了室内试验,通过强度试验、物理性质试验确定改良后的红黏土属性,其中以物理实验对比石灰改良前后红黏土最大干密度、最佳含水率、液塑限指标变化,以无侧限抗压强度试验、CBR试验进行7 d无侧限抗压强度和CBR值的测量,以获得最佳的石灰掺量比。2.2 原状土试验试验所用红黏土来源于该项目路线K24+700右侧取土场,详细性能如表1所示。表1 红黏土的
4、基本物理性质液塑性液限(%)52.20塑限(%)25.40塑性指数Ip26.80击实试验最大干密度/(g/cm2)1.680最佳含水率(%)20.600.075 mm颗粒(%)53.282.3 石灰改良红黏土试验化学改良法是现阶段处理红黏土的常见措施,选取原状土根据比例掺入水泥、石灰等拌和均匀,红黏土与水泥、石灰等充分混合并发生物理化学反应,其原有性能改变,结构稳定性增强。结合路基施工规范,为提高改性红黏土规范性,需掺配生石灰细粉,石灰颗粒需小于20 mm。石灰细粉按09%的比例进行掺配,分别对不同石灰掺量比下的改良红黏土进行7 d无侧限抗压强度试验、击实试验、界限含水率试验和CBR试验。2.
5、3.1 击实试验红黏土中加入不同比例的石灰,土壤颗粒与石灰细分充分混合后发生物理化学反应,使原状土黏土颗粒与微细石灰粉结合成粗颗粒,使其压实度有所改变,收稿日期:2023-02-10作者简介:郭伟(1985),男,山西朔州人,工程师,从事公路工程试验检测工作。红黏土填筑路基施工技术分析郭伟(山西路桥第四工程有限公司,山西 大同 037000)摘要:基于某高速公路路基施工项目,通过石灰改良高液限红黏土试验,探究石灰掺入量对高液限红黏土物理性质的影响。分析结果表明:红黏土中掺入石灰后,红黏土强度增加,塑性指数与液限降低;为满足高速公路对路基路床填料性能的需求,试验得出最佳石灰掺比为7%,7 d无侧
6、限抗压强度为0.64 MPa,CBR值为14.6,其技术指标均达到质量标准;施工现场进行弯沉检测、压实度检测,结果证实,将7%石灰改良后红黏土用于路基施工,可满足现行施工规范要求。关键词:高速公路;石灰改良;红黏土;路床施工中图分类号:U416.1文献标识码:B28交通世界TRANSPOWORLD结构性能增强。根据图1击实试验结果证实:石灰改良后,红黏土最佳含水量增加,且随着石灰掺配比增加,最佳含水率增大;石灰改良后红黏土最大干密度降低,石灰掺配比越大最大干密度降低越明显;红黏土中加入石灰细分后,黏土颗粒与石灰发生水化反应,导致土壤中水分被消耗,最佳含水率增加,并使其最大干密度值降低。图1 不
7、同石灰掺比的改良土击实试验结果对比2.3.2 液塑限试验红黏土中加入石灰后,红黏土颗粒与石灰粉之间相互作用,完成了颗粒团的离子交换,并形成了絮凝状团粒结构。对图2分析可知:石灰改良红黏土的液限随着石灰掺配比的增加而降低,塑限随着石灰掺配比的增大而升高,而塑限指数则随着石灰掺配比增大而降低。由此可见,石灰改良后的高液限红黏土亲水性能降低,结构稳定性提高,对改善项目工程质量有积极作用。图2 不同石灰掺比的改良土液塑限对比曲线2.3.3 无侧限抗压强度试验及CBR试验对图3分析可知,红黏土中石灰掺配比越高,改良后的土壤7 d无侧限抗压强度值、CBR值越大,即石灰掺配比会对改良土壤强度值产生直接影响。
8、石灰掺配比不足7%,掺入石灰后黏土高液限和塑性指数降低,土壤强度增强,水稳定性提高;石灰掺配比大于7%时,红黏土土壤颗粒中过量石灰沉积,7 d无侧限抗压强度值达到相对稳定值,随着石灰掺配比的增加无明显变化。检测结果显示,石灰掺配比为 7%时对应的 7 d 无侧限抗压强度值为 0.64MPa,而项目设计规范要求路床填料7 d无侧限抗压强度不得低于0.5 MPa,此时改良后的红黏土CBR值也符合高速公路路基路床填料规范要求,故此最终确定最佳石灰掺配比为7%。图3 不同石灰掺比对改良土7 d无侧限抗压强度影响曲线2.4 试验总结室内红黏土改良试验结果证实,石灰掺入红黏土后,其塑性指数、高液限均降低,
9、土壤密实度和强度均得到改善,改良后的红黏土水稳定性提高,项目工程质量有所改善。7 d无侧限抗压强度试验结果证实,红黏土石灰掺配比为7%时,CBR值符合高速公路路基路床填料技术要求,可将7%石灰掺配的改良红黏土作为高速公路路基路床填料。实际操作中,由于现场损耗,石灰掺配量需高于室内试验结果,故将最佳石灰掺配比提高0.5%1.0%。3 路床填筑石灰改良土试验段施工技术要点本项目中高速公路交通等级为特重交通,路床路基共计1.2 m,上路床为0.2 m,其余100 cm厚,分别用碎石、石灰掺配红黏土分层回填压实,路基填筑均符合施工技术规范要求。试验路压实厚度为20 cm,采用路拌法施工,通过试验确定压
10、实度96%时对应的松铺系数、松铺厚度、碾压速度、碾压遍数等指标。3.1 摊铺前现场准备工作试验路段施工前,进行上路堤顶宽度、边坡、中线偏位等情况现场勘测,确保试验路段下承层指标合规。控制好松铺厚度以保障试验路压实质量,撒石灰于路基平面标记网格,并结合汽车拖斗容量准确计算进料量和松浦厚度。3.2 布设土料、初平挖掘机于取土场内挖掘装车,自卸式汽车将土方运输至试验路段,根据现场规划在网格上布料,保持车辆行进速度稳定,保障松铺厚度一致。路基边线间隔10 m插入标志杆,并以边线方向连接标志杆,控制松铺厚度位置捆绑醒目标识,并将其作为推土机初平和布料标准。3.3 撒布石灰、现场拌和以室内改良试验数据为基
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