CN112523021A - 一种公路工程水泥土路基垫层及其施工工艺和检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种公路工程水泥土路基垫层及其施工工艺和检测方法，属于公路工程技术领域，目的在于解决在规范要求的常规垫层因地方材料紧缺无法实施的问题，水泥土路基垫层包括水泥、土和水，施工工艺包括土和水泥分别摊铺、三次洒水、两次拌和、先静后振、一次成型的“三二一”整体施工工艺，施工结束后，检测压实度不小于96%，垫层顶面弯沉值≤278.7。本发明所述水泥土路基垫层，相比较灰土、砂砾、碎石等传统垫层更加环保，可减少环境污染，避免破坏生态环境。
Description
技术领域
本发明属于公路工程技术领域，具体涉及一种公路工程水泥土路基垫层及其施工工艺和检测方法。
背景技术
路基垫层按照规范要求，设计类型包括混凝土垫层、砂石垫层、碎石垫层、灰土垫层和“三合土”垫层，但混凝土垫层造价高，其他垫层方式在部分地区存在碎石、砂砾、石灰等地方材料严重缺乏的情况，料源不能满足公路工程供应量或者远运价格昂贵不能满足投资需要。而且，随着近年环保要求的提高，砂砾、碎石、石灰的开采受到严格管控，缺少此类地方材料的区域越来越多；同一工程建设中，往往优先供应混凝土结构所需地材，在此前提下，传统类型的路基垫层在应用中受到极大制约，迫切需要新型的、可替代传统类型的路基垫层型式。
发明内容
本发明的目的在于解决在规范要求的常规垫层因地方材料紧缺无法实施的问题，提供一种可替代传统垫层的新型路基垫层及其施工方法和检测方法。
本发明采用如下技术方案：
一种公路工程水泥土路基垫层，包括水泥、土和水，其中，水泥和土的质量比为6%，水的用量=水泥土重型击实试验确定的最优含水率与水泥土天然含水率的差值，按照如下公式计算：m=[（V/ρ）/（1+ω1）]×（ω2-ω1），其中，m为水的用量，t；V为水泥土体积，m³；ρ为水泥土堆积密度，t/m³；ω1为天然含水率，ω2为最优含水率；；
水泥采用P.O42.5通用硅酸盐水泥；土的液限不大于50%、塑限指数不大于26、最小CBR值为14%；水的pH值≥4.5，不溶物≤5000mg/L，可溶物≤10000mg/L，以Cl-计的氯化物≤3500mg/L，以SO4 -计的硫酸盐≤2700mg/L，碱含量≤1500rag/L。
一种公路工程水泥土路基垫层的施工方法，包括土和水泥分别摊铺、三次洒水、两次拌和、先静后振、一次成型的“三二一”整体施工工艺，具体包括如下步骤：
第一步，土料在料场调整含水量至不大于土料最优含水量的70%后，运至现场按200mm一层的压实厚度分层摊铺，推土机粗平、人工配合平地机精平，精确控制平整度为±12mm；
第二步，夜间第一次洒水焖土，每个2h洒水一次，洒水次数为3-4次，进行含水率的检测，土料含水率平均提高3%；
第三步，根据含水率检测结果，进行第二次和第三次洒水，第一次洒水结束后取样进行含水率测定，每200m取两个点，共12点，每个点按每50mm分层取样测定其含水率，共分四层，每层两个样品，共八个样品，每层测出的含水率最大值与最小值差值不超0.5%，每点测出的含水率最大值与最小值差值不大于1%时，开始第二次洒水；取12个点含水率的平均值为第一次洒水的最终含水率，土料含水率提高3%，第二次洒水的含水率需提高14%，第二次的洒水量=路基土总质量/(1+第一次洒水后的含水率/100)*（第二次洒水的含水率减去第一次洒水的含水率），第三次洒水的含水率需提高13%，第三次的洒水量=路基土总质量/(1+第二次洒水后的含水率/100)*（第三次洒水的含水率减去第二次洒水的含水率）；
第四步，水泥洒布车洒布水泥，每平米水泥洒布量为21kg，采用洒布宽度为2.5m的洒布车进行洒布，按照路基宽度、洒布宽度分条带逐步均匀洒布，确保水泥洒布均匀；
第五步，水泥洒布结束后，采用路拌机或冷再生机分两次拌和，拌和深度达到垫层底部，第一次拌和控制洒水量在水泥土拌和料的最优含水率-2%，第二次拌和控制洒水量在水泥土拌和料的最优含水率+1%；拌和由两侧向中心拌和，拌和速度不超过6m/min，每次拌和重叠1/5轮宽，拌和过程采用8T以下的轻型洒水车或洒水车半罐装水进行洒水
第六步，拌和均匀后，压力机先静压后振动碾压成型，先采用振动压路机进行静压，碾压由边缘向路中心进行，碾压一遍，碾压轮迹重叠1/2宽度，静压完成后，采用平地机由外侧向中心进行平整整形，对暴露出的不平整处，人工使用齿耙将低洼处表面5cm以上耙松，再用水泥土混合料找平，再进行碾压，碾压结束前，用平地机终平一次，使高程、横坡、纵坡、平整度符合要求，再用压路机静压收面，碾压完成后，洒水养生不少于7天。
一种公路工程水泥土路基垫层的检测方法，包括如下步骤：检测压实度不小于96%，垫层顶面弯沉值≤278.7。
本发明的有益效果如下：
本发明所述新型水泥土路基垫层，相比较灰土、砂砾、碎石等传统垫层更加环保，可减少环境污染，避免破坏生态环境。可解决常规垫层因材料紧缺无法施工的问题，同时在湿陷性黄土地区，又具有防止路基深层湿陷的隔水性能。
附图说明
图1为本发明的施工方法的流程图。
具体实施方式
1. 原材料选择及试验
对公路工程确定的取土场土料，有代表性的进行取样，进行颗粒大小分析、含水率、密实度、有机质含量、承载比（CBR）试验和击实试验等各项指标均满足施工要求。国道G342晋城市过境段改线工程K17+850-K19+000段路基土料，取样进行颗粒分析，其中小于0.075的含量占总质量的89.7%，定名为细粒土，测定其液限为43.2%，塑限为18.7%，根据公式IP=0.73（WL-20）计算，最终确定土为低液限黏土；测定的天然含水率为9.8%；土的比重为1.93g/cm³；有机质含量为1.143%；重型击实试验确定的最大干密度为1.847g/cm³，最佳含水率为14.5%。确保其力学指标满足：土的液限不大于50%、塑限指数不大于26、最小CBR值为14%（水泥土的CBR）。水泥：采用P.O42.5等级的合格水泥。
2. 配合比试验
按本发明确定的配合比，即：水泥质量:土质量=6%，即水泥剂量为6%；进行初配，初配指标主要是水泥剂量标准曲线，采用y=2.467x+5.348（水泥剂量为6.0%时，EDTA消耗量为20.2mL）。
注：公式中X代表水泥剂量，y代表EDTA消耗量（完成）
水的用量根据确定比例的水泥土重型击实试验确定的最优含水量与水泥土天然含水量的差值计算。
实施实例
国道G342晋城市过境段改线工程K17+850-K19+000段路基，水泥土室内重型击实试验确定的最佳含水率为14.5%，现场测的天然含水率为9.8%，现场共有水泥土5750m³，测其堆积密度为1.121t/m³，换算成吨数为5750/1.121=5129t。根据现场天然含水率计算的干料为5129/(1+0.098)=4671t，那么根据最佳含水率需要加水为4671*0.145=677t，土中存在的天然水为4671*0.098=458t，则需要加水为677-458=219t。
3. 下承层准备
施工前对验收合格的下承层（验收合格的指标）进行外观检查，保证下承层干净无杂物，适量洒水润湿。
验收合格的指标
外观鉴定
（1）路基表面平整，边线直顺，曲线圆滑。
（2）路基边坡坡面平顺、稳定，不得亏坡，曲线圆滑。
（3）取土坑、弃土坑、护坡道、碎落台的位置适当，外形整齐、美观，防止水土流失。
4. 试验路段施工
4.1施工前提前编制试验路段实施方案，初定压实设备型号、摊铺方式、经验虚铺厚度、碾压遍数等。
4.2土料用推土机粗平，人工配合，要求土块最大粒径不得超过15mm，大的土块要打碎，土的含水量在料场调整，控制在不大于土料最佳含水量的70%，以避免在土的摊铺过程中因机械行走对土体碾压板结，影响拌和效果。
4.3土料按压实厚度200mm一层进行摊铺，按经验摊铺系数折算虚铺厚度，采用推土机摊铺。
4.4摊铺前计算填筑所需土方量，按1辆自卸车运土20m³，用石灰线打方格网10m×6.375m，按方量将每车土卸至网格内约3车，以保证摊铺整平后松铺厚度。
4.5推土机粗平、人工精平土料，检测平整度达到（±12mm）后，利用夜间水分散失少，进行夜间洒水闷土，每间隔2个小时洒水一次，洒水次数约为3-4次，进行含水量的检测，土料含水量平均提高3%左右。
4.6水泥撒布：水泥洒布前根据含水量检测结果，进行第二次洒水。调整水泥洒布参数，使每平米水泥洒布量为21kg，使用水泥撒布车（18t）进行水泥洒布，洒布车洒布宽为2.5米，按路基宽度、洒布宽度分条带逐条均匀洒布，确保水泥撒布均匀。
4.7路拌机拌和、洒水
水泥撒布结束后，采用路拌机分2遍拌和，拌和深度达到垫层底。第一次拌和控制洒水量在水泥土拌和料的最佳含水量的-2%左右，第二次拌和控制洒水量在水泥土拌和料的最佳含水量的+1%左右，拌和均匀后平整碾压成型。
拌和由两侧向中心拌和，拌和速度控制在不超过6m/min，每次拌和重叠1/5轮宽；拌和过程要采用轻型洒水车（8T以下）或洒水车半罐装水进行洒水，以减少重车碾压使土体在拌和前板结，影响拌和均匀度。
拌和完成后，进行表观质量检查，混合集料色泽一致，没有灰条、灰团、花面，既无粗细集料离析现象，且水分均匀无团块。表观检查合格确认拌和均匀后，进行含水量检测，满足水泥土的最佳含水量要求。
4.8压路机静压
拌和完成后，采用26T振动压路机进行静压，碾压由边缘向路中心进行，碾压一遍，碾压轮迹重叠1/2宽度。
4.9平地机精平整型
静压完成后，采用平地机由外侧向中心进行平整整形，对暴露出的不平整处，人工使用齿耙把低洼处表面5cm以上耙松，用新的混合料找平，再进行碾压。
4.10碾压成型
水泥土拌和满足要求后，及时对其进行整形、碾压施工。施工过程中遵循“摊铺时宜高勿低；整平时宜刮勿补；严禁出现薄层贴补”的原则。
整形后由外侧向中心使用压路机在结构层全宽内进行碾压，两侧比中心宜多碾压2-3次；碾压过程中，水泥土的表面始终保持湿润，如水分蒸发过快，要及时补洒少量的水。压实遍数按4、6、8遍进行试压，分别测定各遍数对应的压实度，采用逐渐收敛法确定最终压实遍数，通过压实曲线比较确定最终压实遍数为6遍。
碾压结束前，用平地机终平一次，使高程、横坡、纵坡、平整度符合技术要求，再用压路机静压收面。
4.11压实度检测
水泥土分层填筑碾压完成后进行压实度检测，压实度≥96%。
5. 养生
碾压完成后，用洒水车洒水养生。在养生期间，要根据气候及水分蒸发情况经常洒水，保持水泥土垫层表面湿润，但不过分潮湿，洒水养生不少于7天。
6. 试验报告及参数优化
编制、报批试验报告，并根据检测数据优化参数，同时提出大面积施工参数。
7. 大面积施工
采用试验段确定的施工参数和施工工艺，进行大面积施工。
8. 验收检测
成型水泥土路基垫层，进行顶面弯沉值检测。
Claims (3)
1.一种公路工程水泥土路基垫层，其特征在于：包括水泥、土和水，其中，水泥和土的质量比为6%，水的用量=水泥土重型击实试验确定的最优含水率与水泥土天然含水率的差值，按照如下公式计算：m=[（V/ρ）/（1+ω1）]×（ω2-ω1），其中，m为水的用量，t；V为水泥土体积，m³；ρ为水泥土堆积密度，t/m³；ω1为天然含水率，ω2为最优含水率；
水泥采用P.O42.5通用硅酸盐水泥；土的液限不大于50%、塑限指数不大于26、最小CBR值为14%；水的pH值≥4.5，不溶物≤5000mg/L，可溶物≤10000mg/L，以Cl-计的氯化物≤3500mg/L，以SO4 -计的硫酸盐≤2700mg/L，碱含量≤1500rag/L。
2.一种如权利要求1所述的公路工程水泥土路基垫层的施工工艺，其特征在于：包括土和水泥分别摊铺、三次洒水、两次拌和、先静后振、一次成型的“三二一”整体施工工艺，具体包括如下步骤：
第一步，土料在料场调整含水量至不大于土料最优含水量的70%后，运至现场按200mm一层的压实厚度分层摊铺，推土机粗平、人工配合平地机精平，精确控制平整度为±12mm；
第二步，夜间第一次洒水焖土，每个2h洒水一次，洒水次数为3-4次，进行含水率的检测，土料含水率平均提高3%；
第三步，根据含水率检测结果，进行第二次和第三次洒水，第一次洒水结束后取样进行含水率测定，每200m取两个点，共12点，每个点按每50mm分层取样测定其含水率，共分四层，每层两个样品，共八个样品，每层测出的含水率最大值与最小值差值不超0.5%，每点测出的含水率最大值与最小值差值不大于1%时，开始第二次洒水；取12个点含水率的平均值为第一次洒水的最终含水率，土料含水率提高3%，第二次洒水的含水率需提高14%，第二次的洒水量=路基土总质量/(1+第一次洒水后的含水率/100)*（第二次洒水的含水率减去第一次洒水的含水率），第三次洒水的含水率需提高13%，第三次的洒水量=路基土总质量/(1+第二次洒水后的含水率/100)*（第三次洒水的含水率减去第二次洒水的含水率）；
第四步，水泥洒布车洒布水泥，每平米水泥洒布量为21kg，采用洒布宽度为2.5m的洒布车进行洒布，按照路基宽度、洒布宽度分条带逐步均匀洒布，确保水泥洒布均匀；
第五步，水泥洒布结束后，采用路拌机或冷再生机分两次拌和，拌和深度达到垫层底部，第一次拌和控制洒水量在水泥土拌和料的最优含水率-2%，第二次拌和控制洒水量在水泥土拌和料的最优含水率+1%；拌和由两侧向中心拌和，拌和速度不超过6m/min，每次拌和重叠1/5轮宽，拌和过程采用8T以下的轻型洒水车或洒水车半罐装水进行洒水；
第六步，拌和均匀后，压力机先静压后振动碾压成型，先采用振动压路机进行静压，碾压由边缘向路中心进行，碾压一遍，碾压轮迹重叠1/2宽度，静压完成后，采用平地机由外侧向中心进行平整整形，对暴露出的不平整处，人工使用齿耙将低洼处表面5cm以上耙松，再用水泥土混合料找平，再进行碾压，碾压结束前，用平地机终平一次，使高程、横坡、纵坡、平整度符合要求，再用压路机静压收面，碾压完成后，洒水养生不少于7天。
3.一种如权利要求1所述的公路工程水泥土路基垫层的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：检测压实度不小于96%，垫层顶面弯沉值≤278.7。
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