膨胀土质是颗粒相对分散、主要成分为筎土矿物质的一种土质。筎土是对湿热变化非常敏感的高塑性物质,筎土在吸水之后就会出现膨胀软化,等到失水以后就会出现干裂,在整个项目工程中,都是将其纳入到灾害性土质的队列中。膨胀土收缩变形将会对道路、建筑、管线等基础设施造成严重的损坏。当前工程中对于膨胀土的改进方式有物理方法、化学方法和生物方式等。文章中以风化砂来完成膨胀土的改良。
1 膨胀土改良方法
1.1 掺纤维改良膨胀土
来就会限制住基体不再对外进行膨胀,这样也就可以使路基土体结构可以稳定起来,在土中纤维加钢筋还可以降低土壤的膨胀度,进而能减少膨胀土中的膨胀力机膨胀率,可提升土体的抗压强度及凝聚力等。一般纤维可以对膨胀土中的收缩性有着明显的作用,这样也会降低纤维图中的整体收缩程度。有学者对纤维加钢筋的膨胀土进行了测试实验,并对室内土工实验及数值模拟分析中纤维与膨胀土之间的关系进行了研究,同时还在膨胀土中掺聚了丙烯纤维来提高膨胀土的结构。
1.2 风化砂改良膨胀土
采用风化砂的形式膨胀土壤的改良,即根据标准比例把风化砂掺入到膨胀土中,随后再经过搅拌形成土壤。之所以给膨胀土壤中加入风化砂是因为:(1)其可增加膨胀土中的粗颗粒的基本含量,以此降低土壤膨胀的性能;(2)改变土壤中的密实性,提高土壤间隙之间的空间,以此减少膨胀土中的膨胀量;(3)提高膨胀土中的颗粒和颗粒之间的摩擦能力,使用颗粒和颗粒中间的摩擦能力降低土壤之间的膨胀系数,进而保证土壤膨胀达到一定效果;(4)提高土壤的含水量,当膨胀土的含水量相对较高的时候,那么其膨胀土中的膨胀性能就会降低。有学者对风化砂改良膨胀土进行了系统性的试验,提升了工程应用的主要价值。
2 工程概况
某市的一条一级道路含有许多的膨胀土,这是由于当地在修建公路的时候,土地资源非常紧张,当地就地取材不是很方便,因此选取了大量的膨胀土来完成路基的填筑。在文章中主要是根据本地风化砂的含量,提出了风化砂物理改良的膨胀土要求,一般都是使用原 状土粒分布形式来提升膨胀土中的粗颗粒的基本含量,以此保证膨胀土强度不受到影响,同时还可以采用摩阻力的形式来降低土壤中的膨胀系数,进而使得该土壤的膨胀结构达到了路基的施工标准。 3 优化施工方案 受到当地地形地貌的影响,在道路修建工作中会导致该区域中的地下水出现不同程度的变化,当地下水位线比较低的时候,那么膨胀土中就会具有较低的含水量,在此过程中,膨胀土壤中的强度系数也就会降低;如果路段中的地下水位线逐渐提高,那么膨胀土中的含水系数也就会增加,进而就会导致土壤中多数呈现淤泥的现状,在水含量较高的区域还会出现积水的现象,这种土壤的承载力比较小[3]。对此,文章主要是根据当地地下水位线的实际情况,从中选择了2种有效的土壤改良措施。 (1)当路段地下的水位逐渐降低的时候,膨胀土中的含水量就会增加,这样就会导致其土壤强度降低,大型机械不能进行运作。当施工工序与图1所示的基本流程一致的时候,施工质量中的风化砂与膨胀土之间的比率基本保持在2:8左右。在此过程中,土壤中的摊铺和碾压一共由4层组成,其中>96%的土具有压实度。对20cm厚的土铺进行土层的改良,进而做好路面的压实工作,提升土质的密度。当进行80cm炮渣和72cm路面的填补作业的时候,需要确保路基横向排水达标,路基中还需要保证有4%的横坡,除此之外,石边沟设置在路基的右侧即可。 图1 施工工序 (2)当路段地下的水位逐渐提升的时候,由于膨胀土中的水含量比较多,为了保证路基的稳定性,就需要使用碎石来提升路基的稳定性。在此过程中,需夯实碎石。 4 风化砂改良膨胀土壤的基本方式 4.1 路基基底强化处理 当地基土中的力学指标与其设计形式不吻合的时候,那么就需要对路基的基本结构进行强化。其主要可以进行主夯、满夯等操作,其主要目的就是为了保证路基抛石能够夯实,在此过程中,5m是主夯和副夯点的有效间距,夯击能力一般为2×5000kN/m,在完成主夯和副夯后就可以实现满夯施工,主要的夯击能力一般都可以控制在500~625kN/m,从而保证路面基础可保持稳定。 完后基槽后,就需要往里面抛一些碎石头,在抛填的时候,需要将路基边线两侧中的碎石头抛填在路基中线200cm左右,在此过程中,需要对路基进行夯实,进而才能准确测量出抛填的高度,在其40cm以下需要对碎石的粒径进行控制。在重锤夯击施工过程中,首先需要工作人员现场测试夯实能力,以此选择相应的夯锤的重量。 根据对路面的测量放样来看,确定第1遍夯击点的时候,需要通过白灰来定点,整个场地的标高在测量过程中主要是提升夯实的整体性质量,在1m以上就能对夯锤及所处的碎石上坡角度进行确定。接下来就会根据其所具有的高度抬其夯锤,夯锤在到达指定高度以后,再脱钩做自由落体运动,当夯锤在工作的时候出现了切斜的现象,那么就需要人工来对其坑底进行平整。 4.2 戮土垫层施工 在戮土垫层中拉取土的时候,首先需要自卸汽车来完成取土工作,随后需要选择一些摊铺机械完成路面的摊铺,接着就需要人工和机械对路面进行平整,最后一道工序就是路面碾压。对于路拱中的排水横坡,当其密实度达到设计标准后,就能实现下一道工序的施工。 4.3 土工布施工 对于土工布,一般都是选择人工完成整个土工施工,布面中间要保证其平整性。当使用全断面完成摊铺施工后,接着还需要进行横向热风中的焊接,0.1m是横向焊接的基本宽度。 4.4 路基填筑 在路基填充的时候,一般都会选择填料施工完成,在对膨胀土进行分层摊铺的时候,需要将风化砂和碎石通过机械搅拌以后在进行摊铺。在平整路面的时候,通常都是采用人工法和机械法,进而提升施工的密度。一般施工人员都是根据路线的纵向碾压完成施工,主要是由路基作业面逐渐地向两侧施工,其左右控制基本与碾压的宽度保持一致。 5 风化砂改良膨胀土路基施工质量控制 (1)强夯质量的基本控制。当需要提升强夯的施工质量时,首先需要确保施工过程中的排水施工质量,以此减少水对膨胀土的影响。当路基出现下降现象的时候,工作人员务必要及时对路基进行加固。除此之外,在夯击施工的时候,首先需要对锤重和落距中间进行详细的检查,保证夯实的质量。在对路基进行放线的时候,一般需保证其误差范围在轴线点位和夯点中间,误差范围一般在20mm左右。当完成放线工作后,就可以实现强夯施工,确保夯坑的位置准确。 (2)膨胀土中的含水量的控制。在对膨胀土进行搅拌的过程中,会受到不同因素的干扰,就会使材料中的含水率逐步下降,在此过程中,会采用洒水或搅拌的形式来完成,就会大大增加施工的成本。基于此,在搅拌膨胀土前,需要对其含水量进行测试,目的是确保其含水量保持在最佳的状态。 (3)膨胀土的搅拌均匀性的控制。在风化砂改良膨胀土的过程中,主要是为了改变膨胀土中的土粒的粒径。在搅拌过程中,其均匀度会受到不同方面的影响。在施工过程中,采用路拌法时,膨胀土中的拌和次数将起到关键性的作用。基于此,为了确保均匀拌和土层,可以将方格网放置在作业面中,保证其有效地分布。 6 结语 综上所述,随着社会经济的快速发展,我国目前的公路建设速度也在不断地加快。采用膨胀土作为公路路基,将会对整个工程质量造成严重的影响。本文采用风化砂优化膨胀土路基,保证了路基质量,为人们的出行安全提供了有利的保障。 参考文献 [1]沈泰宇,邢书香,汪时机,等.降低强膨胀土膨胀率提高抗剪强度的复合改良剂筛选[J].农业工程学报,2017,33(2). [2]杨俊,黎新春,张国栋,等.不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验[J].成都理工大学学报(自然科学版),2015,42(1). [3]李庆鸿.改良膨胀土新线路基施工质量控制技术[J].中国铁路,2006,(11).
收稿日期:2017-12-19
作者简介:吴超(1986-),,男,江苏无锡人,供职于中交二航局第三工程有限公司,研究方向:工程施工。