孟 鑫,李小林,那 鵬

(黑龍江省公路勘察設計院)

1 引 言

膨脹土的液限、塑限、塑性指數(shù)恩都較高,天然狀態(tài),下處于硬塑狀態(tài),其地基承載力較高。但在水的作用下,膨脹土地基承載力迅速下降其溪水膨脹、失水收縮并往負變形的性質。對路基尤其對低填路基的危害較大。

本文對同三公路哈市繞行、高速某互通及其連接線項目的膨脹土填料進行試驗分析,提出其路基填筑的合理方案。該項目,某合同段:K 0+000～K16+439.4為 24.5m寬一級公路;K17+940.2～K31+462.5為 15m寬二級路;K 16+439.4～K 17+940.2為某大橋。一級路段外側 100m左右分布一條與路線基本平行的運河。該運河河道需要擴寬改造。經與有關部門秀商。一級路段擬采用此河道開挖土方填筑路基。設計在路線 K7+000、K 12+000對應的河道處設兩個取土坑編號分別為 QT1、QT2。二級路段在路線 K 22+000、K 26+630處設置兩個取土坑,對應的取土坑編號分為 QT 3、QT4。

2 膨脹土壤填料摻石灰、水泥后試驗結果分析

取土坑填料摻石灰后進行浸水和不浸水 7d無側限抗議壓強度試驗,由于現(xiàn)場膨脹土見水后其強度下降很快,故采用浸水狀態(tài)的摻石灰試驗指標對膨脹土性能進行分析和路基設計。

QT1填料不摻石灰其CBR值就能達到一級路各層位的要求,QT2填料不摻石灰達不到一級路各層位對 CBR值的要求。QT3填料不摻石灰不能達到二級路各層位對 CBR值的要求。QT4填料不摻石灰能達到二級路各層位對 CBR值的要求。經過摻 4%石灰處理后,4個取土坑的填料 CBR值都迅速提高,遠大于一級、二級公路路床對CBR值的要求。

QT1、QT2、QT4填料摻 12%石灰在浸水狀態(tài)下 7 d無側限抗壓強度分別為 1.34 MPa(壓實度 96%)、1.18 MPa(壓實度 96%)、0.7MPa(壓實度 95%),能夠滿足《公路瀝青路面設計規(guī)范》(JT—GD 50— 2006)對重、中交通底基層 7 d無側限抗壓強度不小于 0.8MPa,輕交通底基層 7 d無側限抗壓強度不小于 0.7MPa的要求。QT3填料摻 12%石灰在浸水狀態(tài)下 7d無側限抗壓強度為0.66MPa(壓實度 95%),不能滿足底基層 7 d憑側限抗壓強度不小于 0.7MPa的要求。分析其原因,QT3的自由膨脹率較低,但其大于0.002 ram的粘粒含量為 81.2%,此種土需要進～步加大摻石灰的劑量。

QT1、QT2、QT3、QT4填料采用 8∶89.5∶2.5(灰∶土∶水泥)的配比,其浸水狀態(tài)下 7 d無側限抗壓強度分別為1.6MPa(壓實度 96%)、1.58MPa(壓實度 96%)、0.82MPa(壓實度95%)說明摻人 2.5%的水泥其強度比單純摻石灰強度增加明顯根據(jù)表 3中膨脹性試驗指標可知,QTl摻,石灰、水泥(石灰∶土∶水泥 =8∶89.5∶2.5)的樣品容易開裂,改善膨脹總率的規(guī)律亦不明顯。

綜合分析,對弱及中等膨脹土摻 4%石灰后 CBR五值迅速提高即可達到路基規(guī)范要求,對弱膨脹土需摻 4%石灰、中等膨脹土需摻,6%石灰后才可使膨脹土脹縮總率減少至0.7%以下。

3 路基填筑方案

根據(jù)試驗結果,哈爾濱繞行線西段某互通及其連接線項目路基填料才能弱膨脹土時。摻 4%石灰(以上的試驗均為內摻);路基填料才能中等膨脹土時摻 6%時會(以上試驗均為內摻)。均可達到公路工程路基規(guī)范要求。

經勘察本項目膨脹土主要分布在一級路部分,其基底為弱膨脹土。采用的開挖運河的路基填料。公分淺層(2m以內)弱膨脹土、深層(2～7.5m)中等膨脹土兩種。由于實際施工時路基填料摻石灰才能外摻法。故對應的內摻 4%、6%石灰劑量相當于外摻 4.2%,6.4%的石灰劑量。

考慮圖紙的不均勻性及石灰質量及路基中路床、路堤要求不同等因素后,本項目的填筑方案設計如下。

(1)路基基底才能 5%石灰土填筑;

(2)使用弱膨脹土作為填料時。路基中部摻 5%石灰、路床摻 6%石灰;

(3)使用中等膨脹土作為填料時,路基中部摻 6%石灰、路床摻 7%石灰;

(4)各層填料摻石灰碾壓會應滿足路基設計規(guī)范對壓實度CBR的要求;

(5)由于現(xiàn)場路基填料的不均勻性,應靈活控制路基填料最佳的摻石灰劑量。以使摻石灰后土的膨脹總率小于0.7%的控制標準。

4 結 論

通過哈爾濱繞行線西段互通及其連接線取土坑填料試驗,得出這一地方膨脹土填料的工程特性如下。

(1)膨脹土摻石灰后其CBR迅速提高但其膨脹總率減少較慢。

(2)弱膨脹土摻 4%石灰(內摻)、中等膨脹土摻 6%石灰(內摻),可使膨脹土的脹縮總率小雨 0.7%。

(3)膨脹土填料摻 12%石灰(內摻)時。一般可使 7 d無側限抗壓強度大于 0.7MPa,但對于大于 0.002m粘粒含量較高的土。需要進一步的加大摻石灰劑量才可使 7 d無側限抗壓強度大于 0.7MPa。

(4)在 8%石灰土(內摻)中摻加 2.5%的水泥,強度增加明顯,但其改善膨脹土脹縮總率的效果不明顯樣品不易成型,說明摻加水泥后土不好拌和。

(5)由于膨脹土在水平及豎向上膨脹性能一有差異,在施工過程中應對每一批土源做膨脹形式演,掌握膨脹土填料摻石灰最佳劑量及膨脹總率的變化規(guī)律后方可大面積利用改性后的膨脹土填筑路基。