膨胀性过湿重亚粘土施工方法

所属栏目:建筑设计论文 发布日期:2012-12-13 09:00 热度:

  摘要:膨胀性重亚粘土土质在苏北里下河地区分布很广,根据平原水网地区建路路充分利用当地材料的原则,取粘土堆积路基,含水量一般达到35%左右,而本地区雨量充沛,施工期短,土难晒干,难破碎,本文提出相应的施工方法。

  关键字:施工,粘土

  1、 膨胀性重亚粘土质的特点

  膨胀性亚粘土在里下河地区呈南北走向分布,其塑性指数达到20以上,土质特细,击实最大干容重指标值较高(1.90g/cm3左右),其湿软膨胀性强,液限高达45%左右,裹水能力很强,雨天则产浆率很高,泥泞不堪、很粘。晴天粘土表层失水快,易干缩。在用作路基土和基层土时,需要翻晒,破碎,有一定的施工难度,主要表现在四个方面:

  1) 破不碎,主要是过湿破不碎和过干破不碎。

  过干破不碎,常表现在高温季节施工时,回填土的表面晾晒较干,里面土粒含水量仍然较大,等旋耕机破碎翻晒里层湿土时,外表层土跟着一起晒,又成为干土,含水量小于低限施工最佳含水量,强度高,不容易破碎,回填土内表现为土颗粒难于结合在一起,不容易压到规定的压实度,同时,回填土碾压后重型加压则表现为颗粒状麻面,不但达不到相应的压实度,而且下雨后,水由麻面空隙灌入路基中,则又容易泡软路基。

  2) 易干缩。在适当含水量时碾压成型,易失水产生干缩裂缝,重亚粘土在此种表现尤为突出。路基土碾压成型,搁置时间太长,则路基会产生网裂。如江苏省省道淮盐线西段1992年处理过冬的土路基,开春后面层开裂,上面5CM贯通状态,缝距在1CM以上,使得雨水很容易灌入路基。过湿土路基处理后则容易产生失水干缩现象。

  3) 难压实。胀缩性亚粘土一旦失水后,强度迅速增加干硬象块石头,底层湿的象粘连的橡皮土,即使加压,有时也难以达到相应的压实度。

  2、 路基施工难度及有关技术对策

  2.1由于土质为膨胀性重亚粘土,土的微粒较小,土的最大容重指标值相比明显较大,达1.90g/cm3左右,我们在淮盐高速HY-YC6标段路基施工工程中K61+541-K66+200段新路路基施工中,按规程试验方法,将土过5MM筛,以后闷料击实,干容重达到1.955g/cm3,而在道路路基实际处理过程中很难达到这样的压实标准,用20T重型压路机重点加压,表层基本无轮迹,实测指标值也只能达到1.75g/cm3,压实度紧90%左右,很难满足规范的93%要求。即规范的试验值很难指导和控制现场施工。结合此种土质团粒较硬、强度较高的特点,我们取样后打碎过2CM筛,筛余粒再加水闷料,所得击实最大干容中为1.88g/cm3,最佳含水量为13.9%,路基实际处理达到1.75g/cm3,基本满足93%标准,说明干容中为1.88g/cm3,作为此种土质来控制较为适宜,同此种土质实际状况较为吻合。这是由于油泥土土质粘性强,塑性指数高,比重相对较大,不易打碎,施工现场旋碎的土不象试验室那么碎小,所以击实时以2CM过筛后击实结果为1.88g/cm3,为作为标准来控制比较适合,通过实践施工分层处理80CM路基土后,通过弯沉测试反推算回弹模量值,一般达到30MPa,高于其它粘土模量值26Mpa,这和这种土质塑性指数大,强度高有关。

  2.2施工中出现湿软处理措施

  本地为海洋性气候,雨季汛期早,且时间长,从历年气候看,3月底4月中旬,6月中旬后雨日较多,真正在路基上施工的时间集中在3月~6月上旬,但每年5月是插秧的季节,路基位于水稻田上,路基两侧常是水田,如果路基处理过迟,两侧积水会向路槽渗透,所以既要防天上下雨,又要防地下水,施工时尽量赶在汛期前超过周围50-60CM,一旦遇到水等情况,掺石灰一般难以奏效,一是石灰反应成型时间长,二是石灰吸收水会成膏状,更不利于路基的压实处理,往往会造成停工,根据实践,过湿土可以掺3%左右的水泥粉予以稳定湿土,一般一昼夜时间就可成型,并能断绝水份渗透,承受重型压路机效果又很好,保证了回填土及时碾压和碾压效果,解决了受季节干扰施工的难题。

  2.3回填过湿土难翻晒的施工对策

  翻晒方法上,过去用旋耕机打碎翻晒,但堆此种土质却不适用,因为塑限较高,含水量较大,仍然成团成块,裹水能力强,打碎后,土团间空隙减少,水分蒸发困难,根据土质蒸发去的水分同日晒表面积正比率上升的规律,在施工中,我们一改一层回填土打碎翻晒,再碾压的习惯,采用多层回填,薄层覆盖的方法,同时增加定额外的槽边积土翻挖,并作为重点工序来施工。路线上所有的槽外堆积土都不停的人工翻晒,在日晒去水的同时,再增加破碎的过程,以减少此种土质槽内破碎的难度。施工方式上,先回填10CM左右的稍湿土入槽翻晒,槽外堆积土通过表面翻晒,加以破碎,等槽内达到大致的含水量时,再削一层槽外开挖的堆积土(已翻挖)10CM左右入槽晾晒,使得槽内又覆盖较湿的土,槽外的堆积土又得以翻晒,增加了粘土晾晒的总表面积,同时,槽内表层土用旋耕机旋耕打碎,不存在底层湿土,避免了上层土和下层土同时晾晒成为过干土的可能。在淮盐高速HY-YC6标段上K61+541-K66+200用这种方法后效果提高了1.5倍以上,以前3-5天回填一层,以后则1-2天就可以回填一层土。

  3基层用土的对策

  平原区公路建设,灰土类基层结构应用极为广泛,其中重亚粘性土不易破碎,出土率低,配比控制难度大,过筛后虽可剔除大颗粒土块,但往往灰剂量偏高,雨水较多的季节,配灰后遇雨会使钙离子浓度降低,待雨后晾干,堆积时间又不能太长,否则会起板结反应,又钙离子浓度降低,还得掺灰保证其钙离子含量,而且工期延长,进度缓慢。施工管理上,出土率随着各种因素影响变化较大,因而实际工作中的干密度指标难以控制,过筛后由于出土率不定,灰含量变化,使得施工单位与监理在合格与不合格上难以做出判断。可见出土率对工程影响较大。

  为了解决这个问题我们从工艺上进行分析。

  1) 灰土类基层一般施工工艺

  通常意义上,要想湿土破碎,必须先晒干,才能进行破碎工作,掺灰后继续旋耕拌和,、再旋耕打碎,即注重旋耕破碎工作,以提高出土率。但实际施工中膨胀性重亚粘土土质并不奏效,此种土质晾晒后强度提高,晒干后坚硬,旋刀打不破,一般在5CM左右的颗粒不易破碎,若含水量过小成为干土,压实度也很难达到规范要求,二灰土剂量大的二灰土最佳施工含水量及干容重同标准二灰土的值有明显差异,质量难以保证。

  2) 考虑到石灰土放置太久会板结的影响,降低钙含量,引起有效钙损失,而粉煤灰和土掺和到一起,灰降低土的塑性指数,提高出土率。有些施工单位采用如下步骤,从实践看来,掺粉煤灰后,对降低土的塑性起了一定的作用,土的脆性增大,特别是干土,掺灰后效果会更明显,但由于电厂粉灰大多采用湿排法,含水量达50%以上。对于一般堆积过湿重亚粘土本身湿度就大,晾晒去水分就困难,如再掺入粉煤灰,需要延长晾晒时间,如短时间的旋,粉煤灰包裹土颗粒,水分很难蒸发,粘在一起,过筛后仍未能从根本上解决出土率问题,出土率仍然保持在60%左右,施工中难度仍然没有解决。

  3) 为了对付重亚粘土过干不易破碎、过湿含水量大会粘连、出土率不高的弊病,在有的施工段上,采用如下施工工序,先筛好,再把二灰土按照定量配比施工(土过硬则用粉碎机粉碎)。这种方法能够较为准确的把握配比,不失为一种好办法,不足的是:如前所述,此种土不易备厚,否则旋不到底,过筛后虚土不使用,需二次备土过筛或纵横向调配土,增加了工作项目,施工中用土较多,进度缓慢,质量得以保证,进度却不如人意。

  4) 对策施工方法

  分析粉煤灰可以改善土的塑性指数的根本原因,一是因为粉煤灰微颗粒大,二是由于粉煤灰中含有一定的无机成分,如钙、镁离子等使土提高了脆性。通过分析,后者的可能性占有主导地位,我们通过如下的试验方法施工,效果出人意料,出土率一般在90%以上,基本上解决了出土率低的问题,说明这种粘性较强的油泥质土质,通过对石灰离子的改善,既提高了脆性又适当的降低了含水量,脆性指数同样变小,(此过程中,备土不需要晾晒,否则将变硬难以破碎)也减少了晾晒的过程,同时由于粉煤灰含水量较大,高温季节施工也不需要加水闷料,直接掺粉煤灰、湿度增加,基本达到施工最佳含水量,直接可以碾压,也便于控制二灰土的各材料配比,缩短了施工时间,保证了施工质量,为了保证在施工过程中不出现过筛不透产生湿土夹层,可以先备粉煤灰做垫层,再备土及石灰、上层石灰及土掺拌后,连同底层粉煤灰一起过筛则过筛很容易彻底,拌和更均匀,可以进一步保证施工质量,施工进度也加快。

  通过对施工方法的改进,施工取得的效益是明显的,我们在在淮盐高速HY-YC6标段K61+541-K66+200段路基的施工中,通过系列技术对策处理,节约了大量路基过湿土处理用的石灰掺配材料,处理缩短性路基过湿土及基层施工,基本上得心应手,进度上较相邻等施工量施工单位,工期提前1.5月。质量上,由于路基处理好,基层规范化施工,成型快,基层顶30天总弯沉值不超过20(1/100MM),最小的紧4(1/100MM),明显小于设计弯沉值47(1/100MM),而基层平整度达到了质量要求。达到了经费节约、工期短的预期目的。

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