CN106120507A - 一种过湿土路基快速施工方法 - Google Patents

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Abstract

一种过湿土路基快速施工方法，是根据过湿土填料天然含水率、压实控制含水率、渗透系数、进气值，确定风速、风温，通过快速降湿设备，有效改善了松铺层过湿土的局部环境，使局部环境的气温、相对湿度超过路基填料的进气值，同时辅以翻拌轮的正反转搅拌作用，使过湿土填料的含水率迅速下降至过湿土的压实控制含水率。本发明路基压实质量稳定、可靠，路基病害发生时间大大延后，有效提升路面使用效率；解决了过湿土在我国南方多雨气候条件下因含水率高难以通过翻晒在规定时间内达到压实控制含水率的技术难题，大大提高过湿土利用率和施工效率，缩短工期，节约造价，并且工艺成本低，路基质量好，经济效益显著。

Description

一种过湿土路基快速施工方法
技术领域
本发明公开了一种过湿土路基快速施工方法；特别是针对在南方高温多雨地区的过湿土路基填料，利用快速降湿设备，使其在短时间内迅速达到压实控制含水率，实现多雨季节的快速施工。属于路基工程技术领域。
背景技术
过湿土是指含水率大于塑限含水率，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细粒土(粒径小于等于0.075mm的颗粒质量大于或等于总质量50％的土)，大多属于高液限土，如高液限红粘土、花岗岩残积土、膨胀土等。我国的过湿土分布广，天然形成的特殊土的分布，都有其一定的规律，表现一定的区域性。占我国陆域面积的25％的南方地区以热带、亚热带季风气候为主，夏季高温多雨，冬季低温和少雨。在南方湿热气候长期作用下，花岗岩类、碳酸盐类等母岩中在化学风化作用下形成细粒含量大、液塑限和天然含水率高且具有一定胀缩性的特殊过湿土，如部分花岗岩残积土、红粘土和膨胀土。这些过湿土在我国南方地区高速公路建设中最为常见。
我国路基填筑的常规方法，首先通过现场取样并进行室内CBR试验和击实试验，在CBR满足路基要求的情况下，根据击实曲线，以最大干密度对应的最佳含水率作为路基压实控制含水率。
因南方地区过湿土天然含水率高，按照常规压实控制方法确定的最佳含水率低、最大干密度大，在南方多雨气候条件下，填料很难从高含水率降至最佳含水率状态，也很难达到压实度的要求。同时由于细粒含量大、遇水易膨胀软化、水稳性差，用这些过湿土直接填筑的路基易发生运营期增湿膨胀、干密度降低、承载力和路基整体刚度下降，导致路面早期破坏。
国内外普遍采用化学改良或弃土换填等技术措施对过湿土填方路基进行处治。化学改良是将石灰掺入过湿土，使过湿土的含水率快速下降，以满足路基压实度要求。工程实际中，过湿土中掺灰需两次作业：第一次为分散成团膨胀土块，掺灰后需闷料一周；填料在路上摊铺时，进行二次掺灰、机械拌和碾压。由于机械设备和施工工艺要求高，不仅工程造价高(每方单价从25元/m3增加到65～100元/m3，具体根据掺灰量的不同而价格不同)，而且还可能污染环境，使得该技术在工程实际这的应用受到极大的限制，通常只在试验室研究中使用。尤其是在贫困落后而膨胀土广为分布的我国西部地区，基本上没有实施的可能。
弃土换填技术是从其他地方运来含水率基本满足压实度要求的土置换路基范围的过湿土，一方面，会产生大量借土弃方，引起沿线水土流失；另一方面，工程费用大量增加、土地资源浪费极大、生态环境破坏严重。以1km长、平均填高8m、路基顶面26m宽、坡率1:1.5的路堤为例，则需弃土3.04×105m3、借土3.04×105m3，弃土运距按10km、借土运距按20km测算，每车每次可运输20m3土，空载油耗为50L/100km，重载油耗为92L/100km，柴油价格按5元/L计算，借弃土需征地23亩，每方土的成本增加22元。每公里路基弃土、借土增加的成本为600多万元。
由于上述方法工程费用大量增加，成本高，操作不便、土地资源浪费极大、水土流失造成生态环境破坏严重，因此，在工程中通常并不采用。
目前，我国南方高速公路路基施工，通常是利用非降雨日对路基填料进行翻晒或晾晒的方式，使填料含水率下降至压实控制含水率附近，这一过程一般需要2～3天的时间。但由于南方地区以热带、亚热带季风气候为主，夏季高温多雨季节施工时，路基填料干燥时间无法保证，严重影响工程进度。该问题已成为南方特殊土地区筑路的主要技术难题。
目前，国内外尚无特殊土填料翻晒性能的专门研究。
因此，本发明提出一种过湿土路基快速施工方法，使可以用于路基填筑的过湿土的施工周期即使在雨季也不会延期过长。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，针对南方气候多雨的特点，提供一种方法简单、操作方便的过湿土路基快速施工的方法。
本发明一种过湿土路基快速施工方法，包括下述步骤：
第一步：路基填料初始含水率和压实控制含水率的确定
现场取土样测定天然含水率，进行击实试验和CBR(加州承载比)试验，以最大CBR值对应的含水率作为过湿土的压实控制含水率；
第二步：过湿土填料渗透系数、进气值测定
通过室内渗透试验和压力板试验测定过湿土的渗透系数ks和土水特征曲线，根据土水特征曲线确定过湿土的进气值a；
第三步：摊铺、降湿、压实
高速公路和一级公路路基按照200m分为一个施工段；普通公路路基按照500m分为一个施工段；
对于渗透系数ks≥10-5m/s，土水特征曲线进气值a≤5kPa时，过湿土松铺厚度控制在20cm～22cm，最大粒径控制在5cm～8cm；采用温度为60℃-75℃、速度为15m/s-25m/s的热风，干燥15s～30s后，进行压实；
对于渗透系数ks为：10-8m/s≤ks＜10-5m/s，土水特征曲线进气值a为：5kPa＜a≤100kPa时，过湿土松铺厚度控制在22cm～25cm，最大粒径控制在2cm～5cm，采用温度为75℃-85℃、速度为25m/s～35m/s的热风，干燥15s～30s后，进行压实；
对于渗透系数ks＜10-8m/s，土水特征曲线进气值a＞100kPa时，过湿土松铺厚度控制在25cm～30cm，最大粒径控制≦2cm，采用温度为85℃～95℃、速度为35m/s～45m/s的热风，干燥15s～30s后，进行压实。
本发明一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：第三步中，热风由快速降湿设备提供。
本发明一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：快速降湿设备包括牵引行走机构、风温风速控制机构、风管、风罩、翻拌轮，所述牵引行走机构设有动力机、方向机、变速系统，动力机提供热风源并为牵引行走机构提供驱动动力；在牵引行走机构后方设有风罩，风罩内设有至少一组翻拌轮，所述翻拌轮通过动力机驱动作圆周方向正反转运动；所述风温风速控制机构一端通过第一风管与热风源联通，另一端通过第二风管延伸至牵引行走机构后方并处于风罩顶面上方，在第二风管上设有多个穿过风罩顶面延伸至风罩内的第三风管。
本发明一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：牵引行走机构为拖拉机。
本发明一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：风温风速控制机构设有三个档位：
Ⅰ档风温度为60-75℃、风速为15-25m/s；
Ⅱ档风温度为75-85℃、风速为25-35m/s；
Ⅲ档风温度为85-95℃、风速为35-45m/s。
本发明一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：风罩长度为2米，快速降湿设备每小时处理200m～500m过湿土松铺路基，使过湿土路基填料由天然含水率降至压实控制含水率。
本发明一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：风罩上设有由动力机驱动的卷筒摊铺装置，卷筒摊铺装置对干燥后的土摊铺遮雨布；遮雨布长210m、宽2.0m；当过湿土路基施工完毕，或者某一层压实完毕预计马上要降雨时，用卷筒摊铺装置对降湿并且压实后的土层摊铺遮雨布，防止降雨对已压实完的过湿土层产生不利影响；待雨后或下一层过湿土层施工之前，将遮雨布用卷筒摊铺装置收回。
本发明一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：遮雨布为双复合膜塑料彩条布(材质为聚乙烯、质量为150g/m2～200g/m2，每幅210m长、2.0m宽)。
本发明一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：所述过湿土选自高液限土、花岗岩残积土中的一种，路基压实控制含水率基于最大承载力确定。
本发明采用上述一种过湿土路基快速施工方法，使天然含水率较高的高液限红粘土、花岗岩残积土等的含水率在较短时间内下降至压实控制含水率。确保在南方雨季，可利用较少的、非连续的非降雨日，提高路基的压实速度与效率。通过摊铺装置对干燥后的土进行覆盖，即使雨天也可以进行工程施工，有效保证工程进度及路基质量。
发明与现有路基施工方法相比具有的优点和积极效果是：
常规路基施工方法中，使填料含水率降低至压实控制含水率的方法主要有两种，一种是物理降湿，即通过非降雨日的自然风、气温及太阳辐射(阳光照射)并借助铧犁机翻拌的手段进行翻晒，其要求连续较长的非降雨日用于翻晒、翻拌时刻仅靠经验判断。对于南方高液限红粘土、花岗岩残积土和膨胀土而言通常分别需要2天、1天和3天及以上非降雨日才能通过翻晒的方法将过湿土从天然含水率降至压实控制含水率。而我国南方地区降雨较多，尤其在雨季，连续长时间的非降雨日较少。若采取物理方法进行降湿，很容易导致工期延后、工程造价大幅提高。
另外一种是化学降湿，即通过掺加生石灰使其发生化学反应，产生大量的热以蒸发土中的水分，同时使高液限土砂化，以达到降低填料含水率的目的。工程实际中，过湿土中掺灰需两次作业：第一次为分散成团膨胀土块，掺灰后需闷料一周；填料在路上摊铺时，进行二次掺灰、机械拌和碾压。由于机械设备和施工工艺要求高，不仅工程造价高(每方单价从25元/m3增加到65～100元/m3，具体根据掺灰量的不同而价格不同)，而且还可能污染环境，使得该技术在工程实际这的应用受到极大的限制，通常只在试验室研究中使用。尤其是在贫困落后而膨胀土广为分布的我国西部地区，基本上没有实施的可能。
本发明提出的过湿土路基快速施工方法，在填料的摊铺过程中，根据过湿土填料天然含水率、压实控制含水率、渗透系数、进气值，确定风速、风温，通过人为干预填料的外界环境，使过湿土路基填料迅速降低至压实控制含水率，提高其降湿速率，以达到路基快速施工、不因雨季而延后的目的。其中用于填料翻晒的快速降湿设备，每个吹风设备的风口直径为5cm，出风口之间的距离为10cm，功率为2500W，则一个覆盖面积为1.5*2＝3m2的设备需要99个出风口。根据功的计算公式，该两台快速降湿设备在1h内能产热1.782×109J。在15s内，高液限红粘土可从天然含水率下降至压实控制含水率，在3.5h两台快速降湿设备可完成一个200m施工段的路基压实工作。而1L柴油可产热1.55×107J，3.5小时内共利用柴油402L，油耗为5元/L，即每立方填料快速降湿成本仅增加10元左右。
因此，相对于传统自然翻晒降湿的路基施工方法、弃土换填和化学降湿方法，本发明的优点是：
1、极大缩短了过湿土从天然含水率降至压实控制含水率的时间。我国南方气候条件下，200m长的花岗岩残积土、高液限红粘土、膨胀土等过湿土采用自然翻晒降湿，通常需要1天～3天不等的连续非降雨日。而采用本发明，针对不同过湿土土粒，通过设定合适的风温和风速档位，可以实现3h～5h之内完成降湿，大大提高了施工效率。
2、极大提高了过湿土的利用率。直接利用过湿土填筑路基时，采用传统的自然翻晒的施工方法，需要较长的连续非降雨日，而在南方多雨气候条件下，这种长时段出现的几率很小，过湿土往往很难达到压实控制含水率，压实后也无法达到压实度要求，工程大多不得不采用弃土换填，造成借弃土大量占地和水土流失，引起生态环境严重破坏。采用本发明并配合常规的压实措施，仅需要1个非降雨日，就可以实现对1层过湿土层的降湿、压实和防雨遮蔽。及时在雨季，也可以直接利用过湿土直接填筑路基。
3、具有很好的经济效益。相对传统翻晒路基施工措施，本发明对气候环境条件依赖小，可在全年实现过湿土施工且降湿速度提高了8倍以上，大大缩短了施工时间，节省了人员费、场地费、设备费等费用；本发明由于需要增加燃油消耗，每利用1m3，需要增加10元左右的费用；而采用弃土换填措施，需要增加20元以上的费用；采用掺拌生石灰，需要增加65元以上的费用。一条公路利用数百万立方的过湿土，可节省造价数千万至上亿元不等。因此本发明具有显著的经济效益。
4、能有效确保工程质量。采用传统自然翻晒降湿方法，过湿土很难达到压实控制含水率，由于工期限制，往往在高于压实控制含水率的状态下进行碾压，很难达到压实度要求，造成过湿土路基工后容易产生沉降变形，从而造成路面的变形开裂，严重威胁交通安全，增加了养护费用。而本发明能实现过湿土快速降湿，能严格控制过湿土在压实控制含水率下进行压实，使路基达到压实质量和承载比的要求，从而保障了路基工后的变形和强度稳定性，能有效避免路基沉降病害，确保路面使用性能和行车安全，减少养护费用。
综上所述，本发明在填料的摊铺过程中，根据过湿土填料天然含水率、压实控制含水率、渗透系数、进气值，确定风速、风温，通过快速降湿设备，针对不同过湿土类控制的合适的风温和风速，有效改善了松铺层过湿土的局部环境，使局部环境的气温、相对湿度超过路基填料的进气值，同时辅以翻拌轮的正反转搅拌作用，使过湿土填料的含水率迅速下降至过湿土的压实控制含水率，并配合机械化的防雨覆盖措施，确保南方多雨条件下过湿土路基快速施工，解决了过湿土在我国南方多雨气候条件下因含水率高难以通过翻晒在规定时间内达到压实控制含水率的技术难题，大大提高过湿土利用率和施工效率，缩短工期，节约造价，并且工艺成本低，路基质量好，经济效益显著。
附图说明
附图1为实施例1中采用快速降湿设备处理后海南高液限红粘土填料含水率随时间的变化。
附图2为实施例1中海南高液限红粘土填料土水特征曲线。
附图3为对比例1(与实施例1土质相同)中海南高液限红粘土填料采用现场自然翻晒含水率随时间的变化。
附图4为实施例2中采用快速降湿设备处理后广东花岗岩残积土含水率随时间的变化。
附图5为实施例2中广东花岗岩残积土填料土水特征曲线。
附图6为对比例2(与实施例2土质相同)中广东花岗岩残积土采用现场自然翻晒含水率随时间的变化。
附图7为本发明中使用的快速降湿设备结构示意图。
图7中，1---牵引行走机构，2---风温风速控制机构，3---第一风管，4---第二风管，5---第三风管，6---翻拌轮，7---卷筒摊铺装置，8---遮雨布，9---热风源，10---风罩。
具体实施方式
参见附图7，本发明实施例1、2中使用的快速降湿设备包括牵引行走机构1、风温风速控制机构2、风管、风罩10、翻拌轮6，所述牵引行走机构1设有动力机、方向机、变速系统，动力机提供热风源9并为牵引行走机构1提供驱动动力；在牵引行走机构1后方设有风罩10，风罩10内设有至少一组翻拌轮6，所述翻拌轮6通过动力机驱动作圆周方向正反转运动；所述风温风速控制机构2一端通过第一风管3与热风源9联通，另一端通过第二风管4延伸至牵引行走机构1后方并处于风罩10顶面上方，在第二风管4上设有多个穿过风罩10顶面延伸至风罩10内的第三风管5；
所述牵引行走机构1为拖拉机；
风罩10上设有由动力机驱动的卷筒摊铺装置7，卷筒摊铺装置7对干燥后的土摊铺遮雨布8；遮雨布长210m、宽2.0m；当过湿土路基施工完毕，或者某一层压实完毕预计马上要降雨时，用卷筒摊铺装置对降湿并且压实后的土层摊铺遮雨布，防止降雨对已压实完的过湿土层产生不利影响；待雨后或下一层过湿土层施工之前，将遮雨布用卷筒摊铺装置并配合人工收回；
遮雨布8为双复合膜塑料彩条布，材质为聚乙烯，质量为150g/m2～200g/m2，每幅210m长、2.0m宽。
实施例1：
海南海屯高速公路高液限红粘土
在海南海口至屯昌高速公路K6+220～K6+420段进行新方法的路基施工试验。现场采集高液限红粘土扰动土样，进行基本物理性质指标和工程性质试验。室内试验结果表明：海屯高速公路高液限红粘土的天然含水率为31.8％大于其塑限为30％，液限为34％，判定该土为过湿高液限土；天然干密度为1.46g/cm3。以最大承载力为目标的压实控制方法得到的压实控制含水率为22.5％，其击实曲线对应的干密度为1.74g/cm3。
海南地区年均气温高、温差小、高温持续时间长。海南为全国降雨最多的地区之一，且暴雨次数位居全国前列。降雨集中在每年5～10月。本试验段在海南澄迈地区，试验期间为2012年8～9月，其降雨情况见表1。在这2个月的时间内，1天不降雨的时段共有24个，连续两天不降雨的时段共有14个。
表1海南澄迈地区8～9月降雨时段统计表
日期 是否降雨 新方法 传统方法 日期 是否降雨 新方法 传统方法
8月1日 是 × × 9月1日 / √ √
8月2日 / √ × 9月2日 是 × ×
8月3日 是 × × 9月3日 / √ √
8月4日 / √ √ 9月4日 / √ √
8月5日 / √ √ 9月5日 / √ √
8月6日 / √ √ 9月6日 / √
8月7日 是 × × 9月7日 是 × ×
8月8日 / √ × 9月8日 / √ ×
8月9日 是 × × 9月9日 是 × ×
8月10日 / √ × 9月10日 是 × ×
8月11日 是 × × 9月11日 / √ √
8月12日 是 × × 9月12日 / √ √
8月13日 / √ √ 9月13日 / √ √
8月14日 / √ √ 9月14日 / √ √
8月15日 / √ √ 9月15日 / √ √
8月16日 是 × × 9月16日 / √ √
8月17日 / √ √ 9月17日 / √ √
8月18日 / √ √ 9月18日 / √ √
8月19日 / √ √ 9月19日 / √ √
8月20日 / √ √ 9月20日 / √ √
8月21日 是 × × 9月21日 是 × ×
8月22日 / √ √ 9月22日 / √ √
8月23日 / √ √ 9月23日 / √ √
8月24日 / √ √ 9月24日 / √ √
8月25日 / √ √ 9月25日 是 × ×
8月26日 / √ √ 9月26日 是 × ×
8月27日 是 × × 9月27日 是 × ×
8月28日 / √ √ 9月28日 / √ ×
8月29日 / √ √ 9月29日 是 × ×
8月30日 / √ √ 9月30日 是 × ×
8月31日 / √ √ /
注：√表示当天可以施工，×表示当天不能施工。
在K6+220～K6+420共200m长的路段采用新方法进行路基施工，在确定该路段的路基填料为过湿高液限土后，分别进行室内渗透试验和土水特征曲线试验，得到高液限红粘土的渗透系数为2×10-8m/s，进气值为30kPa；根据本发明提出的快速降湿设备的档位选择的原则，确定使用Ⅱ档进行快速降湿。
该试验段路堤高8m，顶部宽26m，坡率为1:1.5，最底面一层的宽度为50m，该路基土填料每层松铺厚度为0.25m，需压实至每层0.2m，共需压40层。以最大承载力为目标的压实控制含水率为22.5％，压实干密度为1.74g/cm3。
采用快速降湿设备的Ⅱ档进行现场快速降湿，设备一次可覆盖路基填料面积为1.5*2＝3m2，为最大化利用不降雨时段，在底面宽度为50m的下半路堤，采用4台降湿设备同时工作，可在3.5h内完成200m长的路段填料降湿工作；在底面宽度为26m的上半路堤，采用2台降湿设备同时工作，可在3.5h内完成200m长、宽的施工段的路基压实工作。
当快速降湿工作完成总面积的60％后，重型压路机开始路基的压实工作。
设备第一次快速降湿时，取降湿点的土样进行含水率的跟踪测试，每5s取土样进行含水率测试，快速降湿40s后，其含水率随时间的变化规律如图1所示。高液限红粘土的土水特征曲线如图2所示。
由图1可知，高液限红粘土由天然含水率下降至压实控制含水率在快速降湿设备处于Ⅱ档的情况下，只需15s，由此证明之前设定的档位和快速降湿的时间是正确的。由图2可知，高液限红粘土的进气值为30kPa，基质吸力在远远大于进气值的情况下，高液限红粘土的含水率处于快速下降阶段，图1正是利用外界提供的高温和快风的条件，使高液限红粘土在极短时间内便达到了其进气值，以达到快速降湿的目的。
从经济性考虑，1L柴油可产热1.55×107J，3.5h内共利用柴油402L，油耗为5元/L，则每方单价从25元/m3增加到30～35元/m3。
从施工工期考虑，由于澄迈地区8～9月的共有19天出现降雨，其余42天内，每天降雨时段仅持续2～4h，即仍可提供4～5h时间进行快速降湿；最终在8～9月内顺利完成了200m长、填高8m的试验路段路基压实工作，经现场灌砂法进行压实干密度检测，采用本方法压实成型的路基的干密度均大于1.74g/cm3，满足压实控制质量要求。因此本方法极大的提高了路基的雨季施工效率，同时确保了路基压实质量。
对比例1：
在海南海屯高速公路K6+950～K7+150拟采用传统路基施工方法进行施工。传统方法采用湿法击实曲线中的最大干密度对应的含水率作为路基的压实控制含水率，为20％。其压实控制干密度为1.78g/cm3。松铺厚度控制为25cm。试验路段的路基填料降湿工作采取利用自然环境的太阳辐射和风的方式进行，试验段高液限红粘土的自然风干速度的监测结果如图3所示。由图3可见在自然环境中，开挖含水率在32％左右的高液限土，无论表层还是内层土，经过1天晾晒后含水率降低到30％以下，2天晾晒后含水率仍未达到压实控制含水率，严重影响工期，且在施工期间，澄迈地区降雨较为频繁，无法提供合适的翻晒条件，故该试验段最终采取的是弃土换填的方式。
按弃土换填法，则需弃土6.08×104m3、借土6.08×104m3，弃土运距按10km、借土运距按20km测算，每车每次可运输20m3土，空载油耗为50L/100km，重载油耗为92L/100km，柴油价格按5元/L计算，借弃土需征地4.6亩，则每方单价从25元/m3增加到40元/m3。
实施例2：
广东花岗岩残积土实例
在广东广佛肇高速公路K110+000～K110+200段进行新方法的路基施工试验。现场采集花岗岩残积土扰动土样，进行基本物理性质指标和工程性质试验。室内试验结果表明：广佛肇高速公路花岗岩残积土的天然含水率为26％，大于其塑限为25％，液限为32％，判定该土为过湿高液限土；天然干密度为1.44g/cm3。以最大承载力为目标的压实控制方法得到的压实控制含水率为18.3％，其击实曲线对应的干密度为1.65g/cm3。
广东降水充沛，年平均降水量在1300～2500毫米之间，全省平均为1777毫米。降水的年内分配不均，4～9月的汛期降水占全年的80％以上。本试验段在广东德庆地区，试验期间为2015年7～8月，其降雨情况见表2，在2个月的时间内，若以连续两天不降雨为一个施工时段，则共有5个可施工时段。
表2广东德庆地区7～8月降雨时段统计表
注：√表示当天可以施工，×表示当天不能施工。
在K110+000～K110+200共200m长的路段采用新方法进行路基施工，在确定该路段的路基填料为过湿土后，分别进行室内渗透试验和土水特征曲线试验，得到花岗岩残积土的渗透系数为5×10-5m/s，进气值为19kPa；根据本发明提出的快速降湿设备的档位选择的原则，确定使用Ⅰ档进行快速降湿。
该试验段路堤高8m，顶部宽26m，坡率为1:1.5，最底面一层的宽度为50m，该路基土填料每层松铺厚度为0.3m，需压实至每层0.25m，共需压32层。以最大承载力为目标的压实控制含水率为18.3％，压实干密度为1.65g/cm3。
采用快速降湿设备的Ⅰ档进行现场快速降湿，设备一次可覆盖路基填料面积为1.5*2＝3m2，为最大化利用不降雨时段，在底面宽度为50m的下半路堤，采用4台降湿设备同时工作，可在3.5h内完成200m长的路段填料降湿工作；在底面宽度为26m的上半路堤，采用2台降湿设备同时工作，可在3.5h内完成200m长、宽的施工段的路基压实工作。
当快速降湿工作完成总面积的60％后，重型压路机开始路基的压实工作。
设备第一次快速降湿时，取降湿点的土样进行含水率的跟踪测试，每5s取土样进行含水率测试，快速降湿40s后，其含水率随时间的变化规律如图4所示。花岗岩残积土的土水特征曲线如图5所示。
由图4可知，花岗岩残积土由天然含水率下降至压实控制含水率在快速降湿设备处于Ⅰ档的情况下，只需15s，证明快速降湿设备选择的档位和快速降湿时间是正确的。由图5可知，花岗岩残积土的进气值为19kPa，在外界环境吸力远远大于进气值的情况下，花岗岩残积土的含水率处于快速下降阶段，图5正是利用外界提供的高温和快风的条件，使花岗岩残积土在极短时间内便达到了其进气值，以达到快速降湿的目的。
从经济性分析，1L柴油可产热1.55×107J，3.5h内共利用柴油322L，油耗为5元/L，则每方单价从25元/m3增加到28元/m3。
从施工周期考虑，在试验施工周期内，可施工日为31天。采用新方法进行路基施工，每个施工日即可完成长度为200m的一层路基填料的降湿和压实工作，在2015年7月～8月顺利完成了花岗岩残积土试验路段的修筑。采用灌砂法对每一层快速降湿和压实后的土层进行含水率和干密度检测，检测结果表明含水率均在压实控制含水率±2％范围内，压实后的干密度均在1.65g/cm3以上，满足压实控制质量要求。
对比例2：
在广东广佛肇高速公路K110+800-K111+000采用传统路基施工方法进行施工。传统方法采用湿法击实曲线中的最大干密度对应的含水率作为路基的压实控制含水率，为16％。其压实控制干密度为1.68g/cm3。松铺厚度控制为0.3m。试验路段的路基填料降湿工作采取利用自然环境的太阳辐射和风的方式进行，试验段花岗岩残积土的自然风干速度的监测结果如图6所示。由图6可见在自然环境下，开挖含水率在26％左右的花岗岩残积土，经过1天晾晒后含水率降低到20.5％，2天晾晒后含水率才达到压实控制含水率。在施工期间，德庆地区降雨较为频繁，虽晴天连续天数最高可达到10天，但由于翻晒时间需要2天，故需3天连续不降雨的时间来完成一层0.25m高路基的降湿与压实工作，与新方法一天可完成一层的速度差之甚远。
若按石灰改良法，其压实根据湿法击实曲线中的最大干密度和最佳含水率进行控制，分别1.68g/cm3和16％。
石灰改良发法的原材料：取土场中的花岗岩残积土用机械破碎，反复多次翻拌。石灰则要求III级以上生石灰，钙质生石灰有效CaO、MgO的含量应不底于70％。进场的石灰要及时使用，以防有效CaO、MgO的流失、衰减。此外，尽量缩短石灰存放时间，妥善覆盖保管，消解时间一般控制在7～10天，以免有效成分衰减损失过大。
采用二次掺灰的方法进行石灰改良。即第一次在取土处掺入2％生石灰，使呈团块状的花岗岩残积土崩解，土团容易粉碎，形成较均匀的混合料。一般采用在单位面积上，所铺生石灰厚度与取土深度的比例控制石灰量。挖掘机挖土时，将土和石灰同时挖起堆积在取土坑边，当堆积到一定长度和高度时，再用挖掘机翻拌均匀，进行闷料砂化2～3天，即可上路。第二次掺入设计要求的剩余灰剂量，一般在路基上进行。基本方法是将路基上的土用推土机初平，旋耕机翻拌、粉碎，平地机细平，松铺厚度不大于30cm，用压路机静压一遍，使表面粗平后，按松铺厚度计算卸灰，在路基面打上网格，用人工均匀撒布。采用农用犁翻1遍后，再进行翻拌粉碎2～3遍，再用农用犁深翻到底一遍，继续粉碎2～3遍，最后用路拌机拌1～2遍。对于200m长的路段而言，每层的粉碎和拌合需要4个小时以上。这样一般即可达到含灰均匀，无素土夹层，无大于5cm土块的要求。在摊铺时每层宽度较设计宽度每边宽出30cm,以利于路基边坡处的碾压,施工完成后及时修整边坡，余土可再利用。
从经济分析来看，按掺灰量为3％计算，则每方单价从25元/m3增加到65元/m3。
从施工周期来看，石灰改良仍旧需要2～3天的闷料时间，与传统方法面临同样的非降雨时段的问题。

Claims (10)

1.一种过湿土路基快速施工方法，包括下述步骤：
第一步：路基填料初始含水率和压实控制含水率的确定
现场取土样测定天然含水率；进行击实试验和CBR试验，以最大CBR值对应的含水率作为过湿土的压实控制含水率；
第二步：过湿土填料渗透系数、进气值测定
通过室内渗透试验和压力板试验测定过湿土的渗透系数ks和土水特征曲线，根据土水特征曲线确定过湿土的进气值a；
第三步：摊铺、降湿、压实
对于渗透系数ks≥10-5m/s，土水特征曲线进气值a≤5kPa时，过湿土松铺厚度控制在20cm～22cm，最大粒径控制在5cm～8cm；采用温度为60℃-75℃、速度为15m/s-25m/s的热风，干燥15s～30s后，进行压实；
对于渗透系数ks为：10-8m/s≤ks＜10-5m/s，土水特征曲线进气值a为：5kPa＜a≤100kPa时，过湿土松铺厚度控制在22cm～25cm，最大粒径控制在2cm～5cm，采用温度为75℃-85℃、速度为25m/s～35m/s的热风，干燥15s～30s后，进行压实；
对于渗透系数ks＜10-8m/s，土水特征曲线进气值a＞100kPa时，过湿土松铺厚度控制在25cm～30cm，最大粒径控制≦2cm，采用温度为85℃～95℃、速度为35m/s～45m/s的热风，干燥15s～30s后，进行压实。
2.根据权利要求1所述的一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：路基压实控制干密度按过湿土的压实控制含水率在击实曲线中对应的干密度确定。
3.根据权利要求1所述的一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：第三步中，热风由快速降湿设备提供。
4.根据权利要求3所述的一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：快速降湿设备包括牵引行走机构、风温风速控制机构、风管、风罩、翻拌轮，所述牵引行走机构设有动力机、方向机、变速系统，动力机提供热风源并为牵引行走机构提供驱动动力；在牵引行走机构后方设有风罩，风罩内设有至少一组翻拌轮，所述翻拌轮通过动力机驱动作圆周方向正反转运动；所述风温风速控制机构一端通过第一风管与热风源联通，另一端通过第二风管延伸至牵引行走机构后方并处于风罩顶面上方，在第二风管上设有多个穿过风罩顶面延伸至风罩内的第三风管。
5.根据权利要求4所述的一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：牵引行走机构为铧犁机。
6.根据权利要求4所述的一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：风温风速控制机构设有三个档位；
Ⅰ档风温度为60℃～75℃、风速为15m/s～25m/s；
Ⅱ档风温度为75℃～85℃、风速为25m/s～35m/s；
Ⅲ档风温度为85℃～95℃、风速为35m/s～45m/s。
7.根据权利要求6所述的一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：当风罩长度为2米时，快速降湿设备每小时处理200m～500m过湿土松铺路基，使过湿土路基填料由天然含水率降至压实控制含水率。
8.根据权利要求4-7任意一项所述的一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：风罩上设有由动力机驱动的卷筒摊铺装置，卷筒摊铺装置对干燥后的土摊铺遮雨布。
9.根据权利要求7所述的一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：遮雨布为双复合膜塑料彩条布。
10.根据权利要求1所述的一种过湿土路基快速施工方法，其特征在于：所述过湿土选自高液限红粘土、花岗岩残积土、膨胀土中的一种，路基压实控制含水率基于最大承载比确定。
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