平原微丘区膨胀土路基填料处理

孟 鑫,李小林,那 鹏

(黑龙江省公路勘察设计院)

1 引 言

膨胀土的液限、塑限、塑性指数恩都较高,天然状态,下处于硬塑状态,其地基承载力较高。但在水的作用下,膨胀土地基承载力迅速下降其溪水膨胀、失水收缩并往负变形的性质。对路基尤其对低填路基的危害较大。

本文对同三公路哈市绕行、高速某互通及其连接线项目的膨胀土填料进行试验分析,提出其路基填筑的合理方案。该项目,某合同段:K 0+000～K16+439.4为 24.5m宽一级公路;K17+940.2～K31+462.5为 15m宽二级路;K 16+439.4～K 17+940.2为某大桥。一级路段外侧 100m左右分布一条与路线基本平行的运河。该运河河道需要扩宽改造。经与有关部门秀商。一级路段拟采用此河道开挖土方填筑路基。设计在路线 K7+000、K 12+000对应的河道处设两个取土坑编号分别为 QT1、QT2。二级路段在路线 K 22+000、K 26+630处设置两个取土坑,对应的取土坑编号分为 QT 3、QT4。

2 膨胀土壤填料掺石灰、水泥后试验结果分析

取土坑填料掺石灰后进行浸水和不浸水 7d无侧限抗议压强度试验,由于现场膨胀土见水后其强度下降很快,故采用浸水状态的掺石灰试验指标对膨胀土性能进行分析和路基设计。

QT1填料不掺石灰其CBR值就能达到一级路各层位的要求,QT2填料不掺石灰达不到一级路各层位对 CBR值的要求。QT3填料不掺石灰不能达到二级路各层位对 CBR值的要求。QT4填料不掺石灰能达到二级路各层位对 CBR值的要求。经过掺 4%石灰处理后,4个取土坑的填料 CBR值都迅速提高,远大于一级、二级公路路床对CBR值的要求。

QT1、QT2、QT4填料掺 12%石灰在浸水状态下 7 d无侧限抗压强度分别为 1.34 MPa(压实度 96%)、1.18 MPa(压实度 96%)、0.7MPa(压实度 95%),能够满足《公路沥青路面设计规范》(JT—GD 50— 2006)对重、中交通底基层 7 d无侧限抗压强度不小于 0.8MPa,轻交通底基层 7 d无侧限抗压强度不小于 0.7MPa的要求。QT3填料掺 12%石灰在浸水状态下 7d无侧限抗压强度为0.66MPa(压实度 95%),不能满足底基层 7 d凭侧限抗压强度不小于 0.7MPa的要求。分析其原因,QT3的自由膨胀率较低,但其大于0.002 ram的粘粒含量为 81.2%,此种土需要进～步加大掺石灰的剂量。

QT1、QT2、QT3、QT4填料采用 8∶89.5∶2.5(灰∶土∶水泥)的配比,其浸水状态下 7 d无侧限抗压强度分别为1.6MPa(压实度 96%)、1.58MPa(压实度 96%)、0.82MPa(压实度95%)说明掺人 2.5%的水泥其强度比单纯掺石灰强度增加明显根据表 3中膨胀性试验指标可知,QTl掺,石灰、水泥(石灰∶土∶水泥 =8∶89.5∶2.5)的样品容易开裂,改善膨胀总率的规律亦不明显。

综合分析,对弱及中等膨胀土掺 4%石灰后 CBR五值迅速提高即可达到路基规范要求,对弱膨胀土需掺 4%石灰、中等膨胀土需掺,6%石灰后才可使膨胀土胀缩总率减少至0.7%以下。

3 路基填筑方案

根据试验结果,哈尔滨绕行线西段某互通及其连接线项目路基填料才能弱膨胀土时。掺 4%石灰(以上的试验均为内掺);路基填料才能中等膨胀土时掺 6%时会(以上试验均为内掺)。均可达到公路工程路基规范要求。

经勘察本项目膨胀土主要分布在一级路部分,其基底为弱膨胀土。采用的开挖运河的路基填料。公分浅层(2m以内)弱膨胀土、深层(2～7.5m)中等膨胀土两种。由于实际施工时路基填料掺石灰才能外掺法。故对应的内掺 4%、6%石灰剂量相当于外掺 4.2%,6.4%的石灰剂量。

考虑图纸的不均匀性及石灰质量及路基中路床、路堤要求不同等因素后,本项目的填筑方案设计如下。

(1)路基基底才能 5%石灰土填筑;

(2)使用弱膨胀土作为填料时。路基中部掺 5%石灰、路床掺 6%石灰;

(3)使用中等膨胀土作为填料时,路基中部掺 6%石灰、路床掺 7%石灰;

(4)各层填料掺石灰碾压会应满足路基设计规范对压实度CBR的要求;

(5)由于现场路基填料的不均匀性,应灵活控制路基填料最佳的掺石灰剂量。以使掺石灰后土的膨胀总率小于0.7%的控制标准。

4 结 论

通过哈尔滨绕行线西段互通及其连接线取土坑填料试验,得出这一地方膨胀土填料的工程特性如下。

(1)膨胀土掺石灰后其CBR迅速提高但其膨胀总率减少较慢。

(2)弱膨胀土掺 4%石灰(内掺)、中等膨胀土掺 6%石灰(内掺),可使膨胀土的胀缩总率小雨 0.7%。

(3)膨胀土填料掺 12%石灰(内掺)时。一般可使 7 d无侧限抗压强度大于 0.7MPa,但对于大于 0.002m粘粒含量较高的土。需要进一步的加大掺石灰剂量才可使 7 d无侧限抗压强度大于 0.7MPa。

(4)在 8%石灰土(内掺)中掺加 2.5%的水泥,强度增加明显,但其改善膨胀土胀缩总率的效果不明显样品不易成型,说明掺加水泥后土不好拌和。

(5)由于膨胀土在水平及竖向上膨胀性能一有差异,在施工过程中应对每一批土源做膨胀形式演,掌握膨胀土填料掺石灰最佳剂量及膨胀总率的变化规律后方可大面积利用改性后的膨胀土填筑路基。