CN111395081A - 一种环境友好型低液限粉土路基改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境友好型低液限粉土路基改良方法。该方法采用天然砂砾与低液限粉土掺配，利用天然砂砾的骨架性能，提高了低液限粉土填筑路堤的工程性能。掺入砂砾后，大颗粒的砾石使粉粘土颗粒之间的受力传递发生变化，而且本身承受荷载比例增加，改变了复合土体中的内摩擦角，同时大颗粒之间接触的地方，其摩阻力要大的多，部分接触的大颗粒之间也形成一定的骨架，随着砂砾所占比例的增加，其受力比例也在增加，这种作用逐渐形成、加强。克服了低液限粉土改良路基材料承载能力不足、稳定性较差、改良成本高、容易破坏环境等缺陷，该方法简单、可靠，有利于低液限粉土在道路建设中的广泛应用。

Description

一种环境友好型低液限粉土路基改良方法

【技术领域】

本发明属于路基材料技术领域，具体涉及一种环境友好型低液限粉土路基改良方法。

【背景技术】

路基作为公路的重要组成部分，是路面的支撑体，承受由路面传递来的荷载，直接影响着路面的使用性能。要保证公路的整体性能，路基必须具有足够的强度、稳定性和耐久性，因此改性土路基得到了大量应用。但是目前改良土路基技术并不成熟，缺少相关的规范、手册作为指导，路基土改良在工程实践中存在着不少问题。对于公路建设中遇到的特殊土，若完全弃之不用，采用其它筑路材料换填，将显著增加建设投资，同时也会增加弃土场与借土场征地面积且可能涉及环境保护等问题。如果利用不良土质填筑路基，需对不良土质进行改良。无论采用何种改良方法，其目的为保证路基具有足够的强度和稳定性，这也是保证路面强度和稳定性的基本条件。

低液限粉土是一种介于无粘性土与粘性土间的、力学性质差异较大的土类。低液限粉土的液限低，塑性指数小，CBR值及强度低，水稳定性差，在基础施工中压实相当困难。由于低液限粉土属于水稳性很差的公路用土，在地下水位高、地表积水的潮湿或中湿路段一般尽量避免采用此类土，但在路基比较干燥、不存在水稳性破坏路段，如果全部采用外运材料来代替低液限粉土，势必极大地增加工程造价。如果处治方式不合理、机械设备不配套或施工技术措施不当，基础压实度和强度就很难满足要求。低液限粉土含水量较低时虽稍有粘结性，但易被压碎，土中的水分较其它细粒土易于蒸发和下渗，压实的土层表面往往因失水导致压实度降低。低液限粉土的毛细水上升高度较大，在季节性冰冻地区更容易使基础产生水分集聚，造成严重的冬季冻胀、春季翻浆现象。低液限粉土的塑性指数小、易于失水并不易压实，是公路工程界长期亟待解决的技术难题之一。目前，多种低液限粉土路基改良加固方法已经成功在工程施工中运用并取得了一定的效果，使低液限粉土能够作为普通路基材料用于道路建设。现有技术主要有两种，一种是添加改良剂，另一种是换填砾石土。前者由于低液限粉土自身特性以及改良剂配方的限制，导致现有的低液限粉土改良路基材料性能并不理想，存在力学性能不高、水稳定性较差、改良成本高等缺点；后者虽然能够较好地弥补低液限粉土的缺陷，能够满足路基材料的要求，但是其采用挖除低液限粉土换填砾石土的处治方式造价相当高，从性价比角度来说，是一种很不经济的低水平处治方法，并且废弃的土方对环境也是一种破坏。因此使现有的低液限粉土改良路基材料还不能用于高标准道路的路基建设，从而严重限制了低液限粉土在道路建设中的广泛应用，同时也增加了在低液限粉土地域上进行道路施工的建设成本。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，以解决低液限粉土改良路基材料承载能力不足、稳定性较差、改良成本高、容易破坏环境等问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，包括以下步骤：

步骤1，恢复定线和原地面高程测量，根据填土高度放出坡脚桩；

步骤2，在路基原地面清表出施工宽度；

步骤3，在清表后的路基上填筑粉土，在粉土上填筑天然砂砾，其中粉土和天然砂砾的填筑体积比为4:6；

步骤4，低液限粉土和天然砂砾铺设结束后，用翻转犁对向翻拌，再用缺口耙耙平，直至翻拌均匀；

步骤5，测松铺标高；

步骤6，每断面取若干个土样后现场人工掺拌，取掺拌料做筛分试验和标准击实试验，得到现场掺配比例、最大干密度和最佳含水量；

步骤7，洒水焖料，待含水均匀且接近最佳含水量时碾压；

步骤8，检测压实度，松铺系数，压实度符合设计要求时，改良结束。

本发明的进一步改进在于：

优选的，步骤3中，填筑的粉土和天然砂砾的松铺厚度≤30cm，松铺系数为1.12。

优选的，步骤3中，铺设过程中，使用推土机或平地机从中间向两边摊料时，下路床的最大粒径≤30％。

优选的，步骤3中，铺设过程中，使用推土机或平地机从中间向两边摊料时，下路床的最大粒径为10～20％。

优选的，步骤3的具体过程为：先平铺一层粉土，粗平后精平；再将天然砂砾铺在粉土上，粗平后精平；整平后填料面平整，平整度小于2cm。

优选的，步骤4中，用翻转犁对向翻拌两遍，取掺拌料做筛分试验，若掺拌料不均匀则再反向翻拌一次，均匀后用缺口耙耙平。

优选的，步骤7中，洒水量的衡量标准为，洒水后路基中的含水量为1-2％；闷料时间大于30min。

优选的，步骤7中，当路基压实度为93％时，碾压顺序依次为：压路机静压一遍、强振两遍、弱振一遍、静压收光一遍，共五遍。

优选的，当路基压实度为95％时，碾压顺序依次为：压路机静压一遍、强振三遍、弱振两遍、静压收光一遍，共七遍。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种环境友好型低液限粉土路基改良方法。该方法采用天然砂砾与低液限粉土掺配，利用天然砂砾的骨架性能，提高了低液限粉土填筑路堤的工程性能。掺入砂砾后，大颗粒的砾石使粉粘土颗粒之间的受力传递发生变化，而且本身承受荷载比例增加，改变了复合土体中的内摩擦角，同时大颗粒之间接触的地方，其摩阻力要大的多，部分接触的大颗粒之间也形成一定的骨架，随着砂砾所占比例的增加，其受力比例也在增加，这种作用逐渐形成、加强。克服了低液限粉土改良路基材料承载能力不足、稳定性较差、改良成本高、容易破坏环境等缺陷，该方法简单、可靠，有利于低液限粉土在道路建设中的广泛应用。减少了弃土场与借土场的征地面积，降低了公路建设成本，同时也避免了废弃的土方对环境的破坏。

进一步的，在将天然砂砾和粉土掺配使用填筑时，根据二者材料的特点，设计出路基掺配填筑方法，通过多次试验，确定体积比为4:6，该比例既能使得二者配合紧密，填筑后的路基符合工程要求，同时满足了经济性能的要求。

进一步的，将粉土铺筑在下层，上层覆盖砂砾，然后在砂砾上洒水翻拌,能够防止土粒联结在一起，保证掺配后混合料的级配良好。

进一步的，翻转犁对向翻转，同时取掺拌料做筛分试验以确定掺拌效果，使得掺拌后的粉土和天然砂砾料满足要求。

进一步的，限制了含水量和闷料时间，使得混合料的含水量更加均匀并接近最佳含水量。

进一步的，设定碾压要求，使得整个路基的平整度满足质量和规范要求。

【具体实施方式】

下面对本发明做进一步详细描述：

本发明公开了一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，采用天然砂砾与低液限粉土掺配，利用天然砂砾的骨架性能，提高低液限粉土填筑路堤的工程性能，本发明采用机械配合作业的方式，挖掘机装土方，自卸车运输，首先将粉土铺筑在下层，上层覆盖砂砾，然后在砂砾上洒水翻拌；

装载机配合平地机整平，装载机粗平，平地机精平，翻转犁翻拌，缺口耙掺拌，洒水车洒水，压路机碾压。具体过程包括：

步骤1，恢复定线和原地面高程测量，按每20m一桩，并根据该段填土高度放出坡脚桩。

步骤2，在路基原地面清表30cm，宽出30cm为施工宽度。

步骤3，在清表碾压达到设计规范要求后，按照掺配比(体积比)4:6控制好低液限粉土与天然砂砾的上料数量。根据翻转犁的有效工作深度40cm，缺口耙有效工作深度25cm，低液限粉土与天然砂砾掺配后松铺厚度控制在30cm以内的原则，先填筑粉土，后填筑天然砂砾，建议的松铺厚度为≤30cm，松铺系数为1.12。

路基施工时先填筑粉土，后填筑天然砂砾。按照掺配比例控制好低液限粉土与天然砂砾的上料数量。先打方格，按照计算的掺配量先将粉土平铺一层，装载机粗平，平地机精平，再将需掺配的砂砾料平铺在粉土层上，装载机粗平，平地机精平，测松铺厚度。

路基填料采用挖掘机装料，自卸汽车运输，运到卸料地点后，料车根据现场人员的指挥将料卸在由白灰线组成的方格内(建议采取梅花状卸料，每车料松方25m³，可铺筑100m²，方格尺寸为10m×10m)，推土机、平地机从中间向两边摊料，下路床控制最大粒径10～20％，不超过30％，再配合人工拣出超粒径砾石，可基本上解决大粒径填料集中的现象。沿纵向灰线范围内精确整平；整平后的填料面平整，平整度控制在2cm以内。

步骤4，低液限粉土和天然砂砾按照体积比铺设结束后，用翻转犁对向翻拌，再用缺口耙耙平，如不均匀再进行翻拌。

翻拌时，用翻转犁对向翻拌两遍，取掺拌料做筛分试验，若掺拌料不太均匀则再增加反向翻拌一遍，均匀后用缺口耙耙平，然后再用平地机精平。

步骤5，测松铺标高，如果符合标高符合要求，进行下面步骤，如不符合要求，重复步骤3和步骤4，至松铺标高符合要求。

步骤6，每断面取3个土样后现场人工掺拌，取掺拌料做筛分试验、标准击实试验，得取现场掺配比例、最大干密度、最佳含水量。

步骤7，洒水焖料，待含水均匀且接近最佳含水量时，碾压。

用洒水车洒水，现场闷料。在夏季，总洒水量建议比掺配后的含水量为1-2％。然后进行焖料，闷料的时间应在半小时以上，检查渗透情况，待水很快渗透至砂砾层底部后即可进行下道工序施工。

控制的碾压变数为用18T振动压路机静压一遍，强振两遍，然后再弱振一遍，静压收光一遍，总共五遍，可满足路基压实度93％要求。用18T振动压路机静压一遍，强振三遍，然后再弱振两遍，静压收光一遍，总共七遍，可满足路基压实度95％要求。可根据压实层位在路基中的具体位置，按照不同层位对压实度的具体要求在施工中进行合理的碾压设备和碾压遍数的控制。

碾压过程中，用三米直尺检查平整度，对于局部出现小波浪的地方进行人工平整处理；同时用水准仪随时测量施工过程中的高程变化，准确控制路基的标高。通过以上两个方面的控制，可以保证平整度满足质量和规范要求。

步骤8，检测压实度，松铺系数。当压实度达到设计所要求的压实度95％以上，符合要求。

实施例

步骤1，恢复定线和原地面高程测量，按每20m一桩，并根据该段填土高度放出坡脚桩。

步骤2，在路基原地面清表30cm，宽出30cm为施工宽度。

步骤3，在清表碾压达到设计规范要求后，按照掺配比(体积比)4:6例控制好低液限粉土与天然砂砾的上料数量。根据翻转犁的有效工作深度40cm，缺口耙有效工作深度25cm，低液限粉土与天然砂砾掺配后松铺厚度控制在3cm以内的原则，先填筑粉土，后填筑天然砂砾，建议松铺厚度为30cm，松铺系数为1.12。

步骤4，低液限粉土和天然砂砾按照体积比铺设结束后，用翻转犁对向翻拌，再用缺口耙耙平，如不均匀在进行翻拌。

步骤5，测松铺标高。

步骤6，每断面取3个土样后现场人工掺拌，取掺拌料做筛分试验、标准击实试验，得取现场掺配比例、最大干密度、最佳含水量，本实施例中的最佳含水量为7.4％。

步骤7，洒水焖料，待含水均匀且接近最佳含水量时，碾压。

步骤8，检测压实度，松铺系数。

沉降是衡量路堤工作安全性和稳定性的一项重要指标，基本上所有的路堤观测都包含沉降观测的内容，因此，在路基修建后，本实施例通过贯穿于路堤内的沉降杯，得出横断面内各个位置相对于坡面基准点的高程变化，进而得到某一时刻路堤的沉降形态以及沉降随时间的演变规律，并以此来判断路基的稳定性。结果表明：砂砾改良路基在路基中部的最大沉降量为3.4cm和3.2cm，路基中心线处的沉降量是最大的，从中心线到两侧路缘，沉降量逐渐减小。经过砂砾掺配改良后的低液限粉土在100天左右就基本达到稳定，在结束观测前的45天内的表面沉降均小于3mm，根据规范可知沉降速率小于3mm/月，说明沉降基本稳定，砂砾掺配改良后的低液限粉土路基稳定性较好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，恢复定线和原地面高程测量，根据填土高度放出坡脚桩；

步骤2，在路基原地面清表出施工宽度；

步骤3，在清表后的路基上填筑粉土，在粉土上填筑天然砂砾，其中粉土和天然砂砾的填筑体积比为4:6；

步骤4，低液限粉土和天然砂砾铺设结束后，用翻转犁对向翻拌，再用缺口耙耙平，直至翻拌均匀；

步骤5，测松铺标高；

步骤6，每断面取若干个土样后现场人工掺拌，取掺拌料做筛分试验和标准击实试验，得到现场掺配比例、最大干密度和最佳含水量；

步骤7，洒水焖料，待含水均匀且接近最佳含水量时碾压；

步骤8，检测压实度，松铺系数，压实度符合设计要求时，改良结束。

2.根据权利要求1所述的一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，其特征在于，步骤3中，填筑的粉土和天然砂砾的松铺厚度≤30cm，松铺系数为1.12。

3.根据权利要求1所述的一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，其特征在于，步骤3中，铺设过程中，使用推土机或平地机从中间向两边摊料时，下路床的最大粒径≤30％。

4.根据权利要求1所述的一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，其特征在于，步骤3中，铺设过程中，使用推土机或平地机从中间向两边摊料时，下路床的最大粒径为10～20％。

5.根据权利要求1所述的一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，其特征在于，步骤3的具体过程为：先平铺一层粉土，粗平后精平；再将天然砂砾铺在粉土上，粗平后精平；整平后填料面平整，平整度小于2cm。

6.根据权利要求1所述的一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，其特征在于，步骤4中，用翻转犁对向翻拌两遍，取掺拌料做筛分试验，若掺拌料不均匀则再反向翻拌一次，均匀后用缺口耙耙平。

7.根据权利要求1所述的一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，其特征在于，步骤7中，洒水量的衡量标准为，洒水后路基中的含水量为1-2％；闷料时间大于30min。

8.根据权利要求1所述的一种环境友好型低液限粉土路基改良方法，其特征在于，步骤7中，当路基压实度为93％时，碾压顺序依次为：压路机静压一遍、强振两遍、弱振一遍、静压收光一遍，共五遍。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的环境友好型低液限粉土路基改良方法，其特征在于，当路基压实度为95％时，碾压顺序依次为：压路机静压一遍、强振三遍、弱振两遍、静压收光一遍，共七遍。