CN107119521B - 一种改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于道路工程施工技术领域，涉及一种改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法。所述方法包括如下步骤：(1)路基填料取样试验；(2)工艺试验；(3)测量放样；(4)布土、摊土；(5)撒布石灰；(6)第一次拌和；(7)撒布水泥；(8)第二次拌和，然后整平、碾压、收面；(9)养生。本发明通过在高含水粉土和粉砂土中掺加不同剂量的石灰及水泥对其进行改性处理，改良后作为路基填料施工形成的路床的各项指标达到了施工规范要求的控制标准。本发明所述方法能大量减少高含水粉土和粉砂土的弃土外运；也能大量减少因开采符合要求的路基填料造成的大量农田破坏，节约土地资源，同时也能显著节约工程造价，缩短施工工期。

Description

一种改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法
技术领域
本发明属于道路工程施工技术领域，涉及一种路基填筑的方法，尤其是一种改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法。
背景技术
目前，对于高含水的粉土和粉砂土作为填料回填高等级路基的应用较少，高含水粉土和粉质砂土在路基施工中因其施工难度大，质量不易控制，大部分工程不采用此种料进行路基回填，直接将高含水的粉土和粉砂土外弃。部分施工单位也采取翻晒调整含水率后作为填料进行回填，但翻晒时间长，影响工期，同时因粉土和粉砂土的特性，回填的路基容易出现粘轮、起皮和表面裂纹等现象。
路基回填材料无论是何种填料，含水量对填料的密实程度起决定性作用。含水量较小时由于颗粒间引力在挖掘、装运、摊铺过程中保持着比较疏松的状态，土中孔隙大都互通，水少而气多，在一定外部压力作用下，虽然土孔隙中气体易被排出，密度可以增大，但由于水膜润滑作用小，外部力不足以克服粒间引力时，土粒相对位移不容易，故密实度不易达到规范要求。含水量较大时，水膜厚，引力减小，外部功能较容易使土粒移动，压实效果明显，但含水量过大时，孔隙中出现了自由水，外部压力不可能使气体排出，外部压力一部分被自由水所抵消，减小了有效压力，压实效果反而降低。因此，施工中严格控制含水量尤其重要。
粉土和粉质砂土土粒是在水力作用下，经搬运沉积而成的，广泛分布于冲洪积平原、河流三角洲、沿海平原等，地基承载力低，粉土和粉砂土广泛分布于中国全国各地。高含水粉土和粉砂土大量分布，因其高含水的特性，作为路基填料施工控制难度大，控制不严格容易形成质量隐患。目前中国国内的《公路路基施工技术规范》尚无明确的采用高含水粉土和粉质砂土作为填料填筑高等级公路路基的条文规定，尽管一些施工单位已经做了很多尝试，但施工工艺尚不完善，施工质量控制困难。
在迄今业已公开的专利文献中，专利申请号为201610618082.5公开了一种基于低液限粉砂土改良的路基填筑材料及制作方法，属于路基填料技术领域。其中改良的路基填筑材料按照路基填筑材料的总重量计，各成分及配比为：石灰2％～4％，粉煤灰2％～4％，其余为粉砂土。该发明采用石灰和粉煤灰混合料改良低液限粉砂土，不仅能降低该土的渗透性、压缩性，提高路基填土的水稳性，而且在减小路基变形的同时可增加土体强度，经过改良后的粉砂土可以用于高速公路路基填料，能降低高速公路建设成本。该路基填料采用石灰和粉煤灰混合料改良低液限粉砂土配方及配比不合理。
又如，中国专利申请号201510071545.6公开了一种路基填筑施工方法，包括1)对路基填筑施工现场按设计断面进行复核；2)作填土压实试验段，通过安装在所述路基填筑施工现场试验段的试验段无线传感器组确定施工参数信息，并将所述施工参数信息通过无线通信网络上传到工程质量控制中心，所述工程质量控制中心根据所述施工参数信息确定所述路基填筑施工工艺；3)按照所述路基填筑施工工艺进行各层填筑，每层在填筑过程中均埋有层级无线传感器组；4)所述路基表面采用平地机或推土机刮平，采用与所述路基表面相同的填料对存在的凹陷填平夯实。该路基填筑施工方法有其局限性，不适用于采用高含水粉土和粉砂土进行路基填筑施工。
因此，目前亟需一种能够对高含水粉土和粉砂土进行改良，克服粉土和粉砂土直接用于回填路基的缺点，且改良后的高含水粉土和粉砂土作为路基填料施工形成的路床的各项指标能达到施工规范要求的控制标准的方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法，所述方法能够对高含水粉土和粉砂土进行改良，克服粉土和粉砂土直接用于回填路基的缺点，且改良后的高含水粉土和粉砂土作为路基填料施工形成的路床的各项指标能达到施工规范要求的控制标准。
本发明解决问题的技术方案是：一种改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法，包括如下步骤：
(1)路基填料取样试验：对取土场的高含水粉土和粉砂土料源取样并进行试验室试验和分析，确定其类别，测定天然含水率、液限指数、颗粒密度、最大干密度、最小干密度；
(2)工艺试验：根据试验室对取样的分析结果，初选掺配比例，按初选掺配比例配制填料，在试验场地进行填筑试验，确定施工参数：
(2.1)掺配比例确定：拟定5个掺配比例方案，初选重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝2:14:84、3:13:84、4:12:84、5:11:84和6:10:84；通过击实试验测定各掺配比例方案的原始施工参数，通过对试验参数分析比选后，进一步确定1～2个施工掺配比例方案；
(2.2)试验场地准备：每个试验场地均在平直段路面，长度为100～200m(米)，宽度为路基的全宽，平整度满足规范要求；
(2.3)填筑参数确定：根据选定施工机械设备，进行各种工况参数的组合碾压和压实密度试验，测定压实沉陷量，并取样测定含水率；根据试验结果确定虚铺厚度、含水率、碾压遍数、行车速度、整平碾压松铺系数；
(3)测量放样：测量放样控制边线和高程，每20m用指示桩标出路基边缘的标高，按每断面3个点打土堆控制高程；
(4)布土、摊土：第一次打方格上土控制布土厚度；路基上满土后用推土机以指示桩标高为标准将高含水粉土和粉砂土摊铺在路基上，用平地机整平，用振动压路机以时速为2.0km/h(千米/小时)的速度快速稳压1遍；
(5)撒布石灰：第二次打方格控制布石灰厚度，上石灰，按3～6cm(厘米)的摊铺厚度撒布石灰，摊铺完后，用振动压路机以时速为2.0km/h的速度快速稳压1遍；
(6)第一次拌和，初平碾压：用路拌机深入下承层5～10mm(毫米)进行拌合和初平碾压；
(7)撒布水泥：第三次打方格后进行水泥撒布；
(8)第二次拌和，然后整平、碾压、收面：用路拌机进行第二次拌和，拌和深度以打入下承层1cm为限，第二次拌和进行2遍；然后用钢轮振动压路机碾压路床多遍，弱振2遍、强振2～4遍，且轮迹重叠，最后用胶轮压路机静压收面；
(9)养生：改良后的路基填料碾压完成并经压实度检查合格后，立即洒水养生，在整个养生期间始终保持稳定土层表面潮湿。
进一步地，步骤2中，确定的整平碾压松铺系数为1.35，路基填料的最佳含水率为13％；
当路基填料的天然含水率在12％-15％范围时，配比按重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝3:13:84；当含水率增加到16％-20％范围时，配比按重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝4:12:84；当含水率增加到21％-25％范围时，配比按重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝5:11:84；当天然含水率小于12％时，通过洒水调整含水率；当天然含水率大于25％时，通过翻晒减小填料的含水率。
进一步地，现场存放的水泥、石灰均布置为长条状断面，用铁锹或铁铲配合机械洒布，控制洒布速度，避免扬尘；不能及时摊铺的料，采用防尘网进行覆盖，防尘网的边角部位进行搭接，边部固定，防止被风掀起。
进一步地，步骤6中，碾压前，若填料表层松散，则进行洒水后再碾压，避免扬尘。
进一步地，步骤8中，钢轮振动压路机的吨数规格为20吨，胶轮压路机的吨数规格为25吨。
进一步地，步骤8中，轮迹重叠1/3轮宽，钢轮振动压路机的时速为3.0km/h。
本发明的有益效果为：
本发明通过在高含水粉土和粉砂土中掺加不同剂量的石灰及水泥对其进行改性处理，改良后作为路基填料施工形成的路床的各项指标达到了施工规范要求的控制标准。在中国全国范围内，高含水的粉土和粉砂土大量分布，如果采用本发明所述方法进行改良，能大量减少高含水粉土和粉砂土的弃土外运，通过改良路基填料提高了路基承担动载荷能力，延长了工程寿命；采用该方法施工可操作性强，有利于加快施工进度；也能大量减少因开采符合要求的路基填料造成的大量农田破坏，节约土地资源，同时也能显著节约工程造价，缩短施工工期。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步的说明。
一种改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法，包括如下步骤：
(1)路基填料取样试验：对取土场的高含水粉土和粉砂土料源取样并进行试验室试验和分析，确定其类别，测定天然含水率、液限指数、颗粒密度、最大干密度、最小干密度；
(2)工艺试验：根据试验室对取样的分析结果，初选掺配比例，按初选掺配比例配制填料，在试验场地进行填筑试验，确定施工参数：
(2.1)掺配比例确定：拟定5个掺配比例方案，初选重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝2:14:84、3:13:84、4:12:84、5:11:84和6:10:84；通过击实试验测定各掺配比例方案的原始施工参数，通过对试验参数分析比选后，进一步确定1～2个施工掺配比例方案；
(2.2)试验场地准备：每个试验场地均在平直段路面，长度为100～200m，宽度为路基的全宽，平整度满足规范要求；
(2.3)填筑参数确定：根据选定施工机械设备，进行各种工况参数的组合碾压和压实密度试验，测定压实沉陷量，并取样测定含水率；根据试验结果确定虚铺厚度、含水率、碾压遍数、行车速度、整平碾压松铺系数；
确定的整平碾压松铺系数为1.35，路基填料的最佳含水率为13％；
当路基填料的天然含水率在12％-15％范围时，配比按重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝3:13:84；当含水率增加到16％-20％范围时，配比按重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝4:12:84；当含水率增加到21％-25％范围时，配比按重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝5:11:84；当天然含水率小于12％时，通过洒水调整含水率；当天然含水率大于25％时，通过翻晒减小填料的含水率；
(3)测量放样：测量放样控制边线和高程，每20m用指示桩标出路基边缘的标高，按每断面3个点打土堆控制高程；
(4)布土、摊土：第一次打方格上土控制布土厚度，计算出素土方量为：长*宽*厚＝体积。每车按照15m3(立方米)计算并进行装土，每车数量计量一致，根据每车土数量划定面积，均匀卸土，用石灰画出每车土的摊铺面积方格，自卸汽车按照方格面积卸车，每格一车；路基上满土后用推土机以指示桩标高为标准将高含水粉土和粉砂土摊铺在路基上，用平地机整平，用振动压路机快速稳压1遍，时速为2.0km/h；
(5)撒布石灰：第二次打方格控制布石灰厚度，备灰前根据含水率情况选定配比，计算出所需石灰量，现场铺灰前在灰土的边沿打出标线，然后打出方格，根据设计宽度、厚度、最大干密度、设计剂量计算出石灰平方用量，采用划方格法控制石灰用量，上石灰，按3～6cm的摊铺厚度撒布石灰，摊铺完后，用振动压路机快速稳压1遍，时速为2.0km/h；
(6)第一次拌和，初平碾压：用路拌机深入下承层5～10mm进行拌合和初平碾压；碾压前，若填料表层松散，则进行洒水后再碾压，避免扬尘；当第一遍路拌机拌和时，下齿深度不得将施工层拌透(预留3～4cm)，待第二遍拌和时下齿到下层面的1～2cm处进行拌和，以利层与层间的结合，拌和的遍数以满足灰土颗粒达到压实要求为止；对于边角部位和台背处路拌机施工不到位处，采用旋耕机与人工配合施工，以灰土均匀和颗粒大小符合规范要求为准；
(7)撒布水泥：第三次打方格后进行水泥撒布；水泥分布均匀后，采用刮平板、铁锹等摊铺工具均匀摊开，尽量使每袋水泥摊铺面积相等；在水泥摊铺前，下承层需均匀适量洒水水湿润；
(8)第二次拌和，然后整平、碾压、收面：用路拌机进行第二次拌和，拌和深度以打入下承层1cm为限，第二次拌和进行2遍；然后用钢轮振动压路机碾压路床多遍，所述钢轮振动压路机的时速为3.0km/h，弱振2遍、强振2～4遍，且轮迹重叠，轮迹重叠1/3轮宽，最后用胶轮压路机静压收面；
所述钢轮振动压路机的吨数规格为20吨，所述胶轮压路机的吨数规格为25吨；
(9)养生：改良后的路基填料碾压完成并经压实度检查合格后，立即洒水养生，在整个养生期间始终保持稳定土层表面潮湿。
进一步地，现场存放的水泥、石灰均布置为长条状断面，用铁锹或铁铲配合机械洒布，控制洒布速度，避免扬尘；不能及时摊铺的料，采用防尘网进行覆盖，防尘网的边角部位进行搭接，边部固定，防止被风掀起。
本发明所述方法已经经过实践施工，取得了预期的效果。所实施的工程项目地处某航空港区，以道路工程施工为主，项目施工任务时间紧、任务重。据勘探结果显示，此地区地貌单元属冲积平原，局部为风成砂丘微地貌，以粉土、粉砂土和粉质粘土的混合物为主。面对合格路基填筑料取土料源远、成本高、工程所在地大量分布高含水的粉土和粉砂土的实际条件，为保证施工质量，解决直接采用此类土进行填筑施工困难、质量不能保证等诸多不利施工问题。发明人结合工程实际，对高含水粉土和粉砂土改良填筑施工工艺进行研究试验，项目在开始施工后的半年左右的时间内，应用本发明所述方法成功改良高含水的粉土和粉质砂土进行路基回填50万立方米，形成路床12千米，达到了预期效果。节约了工程造价和施工工期。采用本发明所述方法进行施工，减少土方外借料32万方，同时减少外弃方32万方，缩短了施工时间，保证了施工进度，节约工程投资约2500万元。工程实践证明，通过本发明所述方法对高含水粉土和粉砂土改良后进行路基填筑的方法是可行的，具有广阔的应用前景。
本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)路基填料取样试验：对取土场的高含水粉土和粉砂土料源取样并进行试验室试验和分析，确定其类别，测定天然含水率、液限指数、颗粒密度、最大干密度、最小干密度；
(2)工艺试验：
(2.1)掺配比例确定：拟定5个掺配比例方案，初选重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝2:14:84、3:13:84、4:12:84、5:11:84和6:10:84；通过击实试验测定各掺配比例方案的原始施工参数，通过对试验参数分析比选后，进一步确定1～2个施工掺配比例方案；
(2.2)试验场地准备：每个试验场地均在平直段路面，长度为100～200m，宽度为路基的全宽；
(2.3)填筑参数确定：根据选定施工机械设备，进行各种工况参数的组合碾压和压实密度试验，测定压实沉陷量，并取样测定含水率；根据试验结果确定虚铺厚度、含水率、碾压遍数、行车速度、整平碾压松铺系数；确定的整平碾压松铺系数为1.35，路基填料的最佳含水率为13％，当路基填料的天然含水率在12％～15％范围时，配比按重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝3:13:84；当含水率增加到16％～20％范围时，配比按重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝4:12:84；当含水率增加到21％～25％范围时，配比按重量掺配比例为：水泥：石灰：土＝5:11:84；当天然含水率小于12％时，通过洒水调整含水率；当天然含水率大于25％时，通过翻晒减小填料的含水率；
(3)测量放样：测量放样控制边线和高程，每20m用指示桩标出路基边缘的标高，按每断面3个点打土堆控制高程；
(4)布土、摊土：第一次打方格上土控制布土厚度；路基上满土后用推土机以指示桩标高为标准将高含水粉土和粉砂土摊铺在路基上，用平地机整平，用振动压路机以时速为2.0km/h的速度快速稳压1遍；
(5)撒布石灰：第二次打方格控制布石灰厚度，上石灰，按3～6cm的摊铺厚度撒布石灰，摊铺完后，用振动压路机以时速为2.0km/h的速度快速稳压1遍；
(6)第一次拌和，初平碾压：用路拌机深入下承层5～10mm进行拌合和初平碾压；
(7)撒布水泥：第三次打方格后进行水泥撒布；
(8)第二次拌和，然后整平、碾压、收面：用路拌机进行第二次拌和，拌和深度以打入下承层1cm为限，第二次拌和进行2遍；然后用钢轮振动压路机碾压路床多遍，且轮迹重叠，最后用胶轮压路机静压收面；轮迹重叠1/3轮宽，钢轮振动压路机的时速为3.0km/h；
(9)养生：改良后的路基填料碾压完成并经压实度检查合格后，立即洒水养生，在整个养生期间始终保持稳定土层表面潮湿。
2.根据权利要求1所述的改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法，其特征在于，现场存放的水泥、石灰均布置为长条状断面，用铁锹或铁铲配合机械洒布，控制洒布速度，避免扬尘；不能及时摊铺的料，采用防尘网进行覆盖，防尘网的边角部位进行搭接，边部固定。
3.根据权利要求1所述的改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法，其特征在于，步骤6中，碾压前，若填料表层松散，则进行洒水后再碾压。
4.根据权利要求1所述的改良高含水粉土和粉砂土进行路基填筑的方法，其特征在于，步骤8中，钢轮振动压路机的吨数规格为20吨，胶轮压路机的吨数规格为25吨。
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