高速公路路基膨胀土改良施工技术浅析

2022-09-21 16:46:36 来源:写作指导

高速公路路基膨胀土改良施工技术浅析

【摘要】为研究基膨胀土改良施工技术在高速公路建设中的应用,论文介绍膨胀土的物理特性及分类,并结合具体施工工程实例进行室内试验,确定弱膨胀土的最佳含水率为21.76%,最佳干密度为1.9843g/cm3。根据具体工程中的土质,进行抗剪性能检测,结果表明,当弱膨胀土含水率为19.1%时,土样的抗剪强度最大。

【关键词】公路路基;膨胀土;膨胀变形;抗剪性能

1引言

在高速公路建设过程中,土质对路基建设有着重要作用。其中,膨胀土作为一种不良地质,在高速公路建设中会造成路基的破坏变形,其危害性是长期潜在的[1]。我国作为膨胀土分布面积最广的国家之一,更需重视路基膨胀土的施工。高速公路路基膨胀土改良技术在国内外均有大量工程应用。因此,本文对路基膨胀土改良技术进行研究,以期为高速公路建设提供指导。

2膨胀土的类型及判别

2.1膨胀土的成因类型根据《公路设计手册路基》将我国膨胀土的成因类型归纳为3种,如表1所示。

2.2膨胀土的判别与分类标准

不同类型膨胀土对工程造成危害的程度是不同的。为了避免对膨胀土类型判断错误所造成的灾害,要正确地判别膨胀土类型,并正确选择改良措施。1)根据国家标准:GB50112—2013《膨胀土地区建筑技术规范》。该规范以自由膨胀率为根据,特殊情况下可以根据蒙脱石含量进行确定。自由膨胀率超过40%,或蒙脱石含量多余7%时,可判为膨胀土。2)交通运输部标准:JTGD30—2004《公路路基设计规范》。该规范关于膨胀土工程分类见表2。

3工程实践

3.1工程概况

某高速公路工程选段为K2600+230~K2600+730,其中膨胀土不良路段分布范围为K2600+100~K2600+800,设计车道为双向4车道,路基宽26m,设计车速120km/h,路基平均填高3.2m,最大填高为5.1m,最小填高为2.7m。根据上文及本段土质考察可得知本路段为弱膨胀土,在满足施工规范要求下对高速公路各结构层采取的设计方案如表3所示。ConstructionTechnology工程施工技术3.2施工前准备1)石灰加工。根据设计要求,可采用熟石灰来提高路基的膨胀度,选择避风处,对石灰消化筛分,将残渣集中堆放,及时清除,避免污染环境。2)清表放样。清理道路杂物,保证施工过程中的清洁度,保证施工过程中膨胀土施工过程中临时排水系统稳定性,检测平整度和压实度,专由业测量队负责路面施工,在地表每20m放出一根中桩,根据高程,对侧桩进行测量放行,保证总量准确[2]。3)碾压夯实。在碾压前先确定路面的平整度,确定是否达到碾压标准。碾压完毕后,对其路面进行检测,不合格处需要补压。先进行两侧压实,后进行中间压实,按照先慢后快,先轻后重的原则,车轮轨迹重叠的宽度大于40cm,两段之间的纵向圈长大于2.0m[3]。4)修整养护。养护过程中,石灰改良膨胀土若没有进行覆盖措施,只可洒水车在上面前行,进行洒水,保证其水分。采用覆盖的方法养护时,需控制车辆车速,不必封闭交通。

3.3弱膨胀土物理特性检测

3.3.1含水率和干密度。为了研究其含水率对膨胀土的影响,本文分别采用6种组别试验,研究土质的含水率及其干密度。试验结果见表4。其中试样干密度的计算公式为:ρd=ρ01+0.01ωt(1)式中,ρd为试样干密度,g/m3;ρ0为试样湿密度,g/m3;ωt为试样含水率,%。由表4可知,A组平均含水率为16.59%,平均干密度度为1.8540g/cm3;B组平均含水率为17.86%,平均干密度度为1.9181g/cm3;C组平均含水率为19.10%,平均干密度度为1.9433g/cm3;D组平均含水率为21.76%,平均干密度度为1.9843g/cm3;E组平均含水率为23.73%,平均干密度度为1.9607g/cm3;F组平均含水率为25.73%,平均干密度度为1.9233g/cm3。由此可知,土的最佳含水率为21.76%,干密度达到最大1.9843g/cm3。3.3.2膨胀变形与初始含水率采用初始含水率为17.86%、21.76%,干密度为1.92g/cm3的2组试样进行试验。在试验开始阶段(0~8h),土样膨胀率较快,含水率为17.86%试样,在0~8h内,膨胀率从0变化到11%,含水率为21.76%试样,在0~8h内,膨胀率从0变化到10.90%;初始含水率17.86%、21.76%的土样分别达到最终膨胀量为88.10%、86.53%。由此可知,在含水率不同的试样,其膨胀性具有相同的规律,随着时间增加,土样膨胀率先快速增加,然后减速增加,最后保持相对稳定。由此可知,含水率对弱膨胀土的膨胀率有着很大影响,随着含水率增加,弱膨胀土的膨胀率反而减小。在进行膨胀土施工过程中控制土的含水率在21.76%。3.3.3含水率对抗剪强度指标的影响采用16.59%、17.86%、19.10%、21.76%含水率的土样进行试验,检测其抗剪强度。检测结果如表5和图1所示。由表5及图1可知,土样的剪应力随着含水率的增加,呈现出先增加后减小的趋势。在100kPa下,最佳含水率为19.10%,剪应力为82.55kPa;在200kPa下,最佳含水率为19.10%,剪应力为176.92kPa;在300kPa下,最佳含水率为19.10%,剪应力为213.93kPa;在400kPa下,最佳含水率为19.10%,剪应力为289.43kPa。由此可知,含水率与土的密实度为线性增加关系,在适当增加水的含量可提高土的抗剪强度,但含水率不得过高,否则会使土体变软,使抗剪强度降低。因此,为保证其抗剪能力,在弱膨胀土施工过程中应控制土的含水量率在19.10%。4结语根据实际工程,分析当地膨胀土类型,以便更好进行施工。通过6组不同试验,得到弱膨胀土施工改良时的最佳含水率为21.76%,最佳干密度为1.9843g/cm3。得出弱膨胀土膨胀性随着时间增加,膨胀率先快速上升,然后减速,最终处于稳定阶段。通过抗剪强度测试,当弱膨胀土中含水率为19.1%时,其抗剪能力最佳。

【参考文献】

[1]苏伟.益娄高速公路路基膨胀土改良方法及施工质量控制[D].长沙:中南林业科技大学,2018.

[2]王飞.高速公路石灰改良膨胀土路基施工技术的应用研究[J].工程建设与设计,2021(4):207-208.

[3]杨果林,段君义,胡敏,等.模拟降雨下微膨胀性路基膨胀变形行为试验研究[J].中南大学学报(自然科学版),2020,51(7):1842-1852.

作者:刘琳 单位:石家庄市公路桥梁建设集团有限公司