粉质粘土用于路基填筑工艺试验

王廷伟

1 填料的基本性质

甘肃省武威地区的粉质粘土呈黄色,取土场土体疏松,现场用挖掘机进行取土,所用填料部分夹杂草根。

图1为取土场与路基所用填料的级配曲线。填料的不均匀系数 CU=2.54,曲率系数 CC=0.87。

由图2的填料击实曲线可知,填料的最大干密度 ρdmax=1.71 g/cm3,最佳含水量 wopt=17.3%。

根据文献[1]的试验方法,测得路基所用填料平均颗粒密度为2.67 g/cm3,液限含水率 wL=35.9%,塑限含水率 wp=21.1%,塑性指数Ip=14.8。根据文献[2]中的相关规定,判断填料属于级配不良的低液限粉质粘土,填料等级为C。

2 碾压工艺试验

为确定粉质粘土用于路基填料时的合理碾压工艺,现场用20 t徐工XSM220型振动压路机进行了不同碾压工艺下的K30值变化试验。试验时填料的虚铺厚度约为35 cm,含水率约为17.5%。图3为20 t压路机在不同碾压工艺下的K30值变化情况。从图3中可看出,在相同的碾压遍数下,适当地增加强振遍数而减少弱振遍数时的效果要好,当碾压总遍数达到8遍后K30值增长缓慢。对于20 t的压路机,最佳的碾压工艺为:1静+1弱+(4～5)强+1静。

3 虚铺厚度的确定

为确定最佳的虚铺厚度,现场进行了不同虚铺厚度试验。图4为20 t压路机不同虚铺厚度下的K30值变化情况。试验所用填料的含水率约为17.5%。从图4可看出,虚铺厚度为30 cm与35 cm时的碾压效果比较接近,虚铺厚度为40 cm时的碾压效果明显要差。这是因为当虚铺厚度为40 cm时,压路机在填土上产生的附加应力存在应力扩散,虚铺层的底层难以压实。建议现场施工时基床以下路堤采用的虚铺厚度约35 cm,基床底层采用的虚铺厚度约30 cm。

4 现场最佳含水量的确定

含水量对粉质粘土的工程性能非常敏感[4]。图5为20 t压路机在虚铺厚度为35 cm时不同含水量的K30值的变化情况。从图5中可以看出,当填料的含水量小于最优含水量时,在总碾压较少时强度增长要大于最优含水量的填料,但后期强度增长缓慢。这是因为填料中的水起着减小填料颗粒间的摩擦作用,当含水量小于最优含水量时,不利于填料的压实。对于粘质粘土,当现场填料的含水量大于最优含水的1.6%时(即为18.8%时),K30值随碾压遍数增加而增加缓慢,这是因为对于粘质粘土,当含水量较大时,填料中的水的体积要大于填料间的空隙体积,水来不及排出使得填料变软,碾压时难以压实。

5 结语

经现场对粉质粘土填筑工艺试验,分别对碾压工艺、虚铺厚度、填料含水率等参数进行了研究,可得出以下结论:

1)低液限粉质粘土用于路基时,对于20 t压路机,合理的碾压工艺为1静+1弱+(4～5)强+1静。2)合理的虚铺厚度为30 cm～35 cm,现场施工时严禁超过40 cm,建议在基床以下路堤的虚铺厚度为35 cm,基床底层的虚铺厚度为30 cm。3)含水量对低液限粉质粘土的压实质量影响明显,现场施工的最佳含水率要求接近填料的最优含水率,当超过最优含水率较大了难以压实。由于西北地区干燥,填料中的水分容易蒸发,现场施工时根据天气,适当地考虑填料摊铺、碾压过程中水分的蒸发。

[1]TB 10102-2004,铁路工程土工试验规程[S].

[2]TB 10001-2005,铁路路基设计规范[S].

[3]陈兆波.水泥改良土填筑施工技术总结[J].山西建筑,2009,35(23):308-309.

[4]李建波.含水粉质粘土的施工经验[J].西部探矿工程,1999,11(1):13,17.