复合固结土在堤顶路面硬化中的应用研究
2017-03-09赵微微
赵微微
(黑龙江省农垦红兴隆管理局,黑龙江 保清 155811)
0 引 言
在黑龙江省嫩江干流治理工程中,堤顶道路和防汛路的路面硬化,能够解决堤顶道路和防汛路长期泥泞、塌陷、车辙沟、雨淋沟等严重影响防汛交通的问题。以往堤顶道路硬化路基基层多数采用的是级配碎石、砂砾石、水泥稳定土等材料,大量石料开采破坏生态环境,造成大气污染,资源短缺、材料价格上涨,造价高等问题尤为突出。随着复合固结土在水利堤顶道路和防汛路上的应用研究及推广,水利先进技术成果应用到实际工程当中,解决了这些难题。路面基层采用复合固结土,降低了成本、保护了生态环境、节省了资源,达到了很好的效果。文章以嫩江干流治理工程为例,阐述了复合固结土在堤防路面硬化中的具体实施情况[1]。
1 复合固结土
复合固结土是指以土为基本材料,就地取材,用土质固化剂和石灰、水泥,粉煤灰等结合材料按一定比例均匀掺配而形成的基层混合料,它的强度完全可以达到路面基层的要求,刚度强度相对高,收缩量小,能减少小颗粒间空隙,可以达到足够的密实度。复合固结土根据结合的材料不同[2],可分为:石灰类复合固结土、水泥类复合固结土及水泥石灰综合类复合固结土等。
复合固结土路面基层的特点:
1)强度高:抗压强度、间接抗拉强度达到规范要求。
2)回弹模量满足要求。
3)稳定性好,满足路基基层要求。
2 复合固结土在实际工程中的应用
由于在嫩江干流治理工程中,堤防规模较大,路基石料用料巨大,有些堤段外运石材运距长,对于缺乏石料地方造价高,而且堤防本身具有复合固结土的土料,采用就地取材,因地制宜,减少传统用料,有益于环境保护和节省投资,经过实际应用,达到很好的效果[3]。
本次试验选取嫩江堤防一段防汛路,防汛路相当于四级标准路面,防汛路路基采用复合固结土结构,长100m,宽5.4m;面层采用水泥混凝土结构,宽5.0 m。试验段在路基上开挖路床,铺筑复合固结土基层厚20cm,浇筑混凝土路面厚20cm,两侧填筑土路肩宽50cm。
3 主要试验技术指标
按《公路路面施工技术规范》(JTJ034-2000)的规定,基层应该具有足够的强度和稳定性,四级标准路面压实强度应该达到92%[4]。最大干密度为1.98g/cm3,最优含水率为10.8%,7d无侧压抗压强度达到2.5 MPa。
主要试验项目内容:
1)防汛路硬化路面基层抗压强度试验。
2)试验内容:复合固结土无侧限抗压强度试验。
3)实验依据:《混凝土试验规程》SL352-2006。
4)实验配比:复合固结土配合比。
水泥:土:固化剂=5∶95∶0.02%
复合固结土基层材料技术要求:
1)水泥采用32.5复合硅酸盐水泥,符合国家标准的正规厂家出场的水泥。
2)水泥类复合固结土基层用土经过试验确定为:液限为0.32,塑性指数17.4%,为低液限黏土。
3)土质固化剂采用ZL-1,指标如下表1。
表1 土质固化剂技术指标
4)水:凡是饮用水均可用于复合固结土施工。
5 施工过程
5.1 施工要求
1)施工前对路基内的草木、树根、腐殖土等杂质进行处理。
2)复合固结土基层要分布均匀,碾压充分。选择重型压路机,基层厚度20 cm,选用18t-21t三轮压路机碾压。
3)基层表层要平整,其路拱与面层一致。
4)配料要拌和均匀,细颗粒最大颗粒≤15mm,摊铺均匀[5]。
5)固化剂稀释剂拌和均匀,使用前摇匀。
6)严格控制基层厚度、高程,路拱横坡度与面层一致。
7)水泥类复合固结土混合料要在最佳含水率时进行碾压。
8)要及时养生。复合固结土基层做面层前应采取保护措施,避免基层表层破坏。
5.2 施工方法
施工方法见施工现场图1。
1)拌制混合料:复合固结土路面基层混合料,要根据试验配合比做出施工配合比;保持配料准确稳定,各种配料计量系统要经常测试检定。通过测定拌和现场土和水泥的含水率,调整并确定固化剂稀释浓度;各种材料要拌和均匀[6]。
2)运输:混合料要及时运至施工路段,做好高温和阴雨天措施,防止混合料中的含水率发生变化。
3)摊铺:做到厚度均匀、平整,高程、横坡度及宽度满足设计要求。使用推土机、平地机进行摊铺时,铺前要根据铺筑厚度计算松铺厚度,计算出每车混合料的可铺筑面积,堆料分成行卸在路床上。
4)碾压:当混合料达到要求时,应立即用压路机进行碾压,碾压时应重叠1/2轮宽,碾压5遍为止。压实后表面要平整,路拱符合要求。碾压后立即检测,压实度应>92%。
5)养生:复合固结土在碾压完成后检测压实度合格,应该立即进行养生保持湿度,采用塑料薄膜覆盖方法。养生期一般≥7d。
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
5.3 质量检验
1)复合固结土基层质量检验包括路基路面弯沉试验、压实度、土基回弹模量、CBR值检测等[7]。路基、基层压实度见表2。
表2 路基、基层压实度测值
2)对混合料进行试验检测,检查7d抗压强度见表3,最大压实度、含水率。
表3 复合固结土无侧限抗压强度表
备注:复合固结土试件,取芯完整,表面光滑,经24h用水浸泡后检测(见下面附图: 图2钻孔,图3取芯,图4取样完整,图5检测试件);经检测,试件形成强度良好,完全达到规范要求>2.5 MPa(见表3)。
图2 钻孔
图3 取芯
图4 取样完整
图5 检测试件
6 经济效益对比分析
材料单价(仅限于本工程当时取费标准)
水泥:300元/t 土:15元/t
碎石:70元/t 固化剂:60000元/t 采用机器搅拌
1)传统结构单价:水泥稳定碎石,经建筑工程单价计算,水泥稳定碎石单价:88.58元/m2。
2)复合固结土结构单价:经建筑工程单价计算,复合固结土单价:75.3元/m2[8]。
3)单价对比分析:经计算分析比较,88.58-75.3=13.28元/m2,比水泥稳定碎石投资减少约15%,而且减少堆放石料的料场占地,减少暴露在露天粉尘污染,即经济又环保。
7 结 论
1)有利于生态环保,节省土地资源:嫩江干流治理工程堤防道路的基层采用复合固结土,就地取材,用复合固结土代替了传统的砂石、水泥、石灰等材料,大大减少了料场的占地面积,节省土地资源,减少使用石灰等传统材料运输、露天储存、消解过程中对周围环境的污染。同时,使用固化剂经鉴定无腐蚀性,对人畜无害,符合生态环保和保护土地资源的要求[9]。
2)施工方便,操作简单,易于掌握:复合固结土碾压就是采用压路机,施工工艺简便,与传统方法相同,工程工序好控制。
3)经济效益明显:由于路基采用复合固结土,就地取材,减少外购石料,减少运距,大大降低工程造价,经投资计算,本项目减少投资达约15%。
4)工程质量得到保障:经施工后检测,各项指标均达到设计强度要求,路基稳定性好,无变形,达到了良好的使用效果。
经实践证明,复合固结土路面基层比传统结构基层,施工方法容易掌握,工序简单,质量控制得到保障,减少占地,节省土地资源,保护环境,降低成本,即经济又环保,值得在水利工程中广泛应用。
[1]吉林中路新材料有限责任公司.土质固化剂:中国,ZL20081 0050822.5[P].2010-6-9.
[2]吉林中路新材料有限责任公司.一种水利堤顶、堤坝土质固化剂及其制备方法:中国,ZL20121 0196190.X[P].2013-11-6.
[3]马德才,仇旭.复合固结土技术的堤防硬化应用研究[J].吉林水利,2012(02):21-22.
[4]中华人民共和国水利部.SL352-2006混凝土试验规程[S].北京:中华人民共和国水利部,2006.
[5]中华人民共和国水利部.JTGB01-2014公路技术标准[S].北京:中华人民共和国水利部,2014.
[6]交通部公路科学研究所.JTJ 034-2000公路路面基层施工技术规范[M].北京:交通出版社,2000:67-78.
[7]交通部公路科学研究院.JTGE60-2008公路路基路面现场测试规程[M].北京:交通出版社,2008:39-46.
[8]交通部公路科学研究院.JTGF80/1-2012公路工程质量检验评定标准[M].北京:交通出版社,2012:47-51.
[9]交通部公路科学研究院.JTGF10-2006公路路基施工技术规范[S].北京:中华人民共和国交通部,2006.