徐奮強(qiáng),洪寶寧,孟云梅

(1.南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院,江蘇南京 211167;2.河海大學(xué)巖土工程研究所,江蘇南京 210098)

高液限土路基摻沙改良路用特性試驗(yàn)

徐奮強(qiáng)1,洪寶寧2,孟云梅1

(1.南京工程學(xué)院建筑工程學(xué)院,江蘇南京 211167;2.河海大學(xué)巖土工程研究所,江蘇南京 210098)

為了研究高液限土路基摻沙改良的長期水穩(wěn)定性和強(qiáng)度特性,以最大干密度、界限含水率、浸水CBR強(qiáng)度值作為路用特性分析的控制參數(shù),進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。依據(jù)不同摻沙量和壓實(shí)度條件下各控制參數(shù)的變化規(guī)律確定最優(yōu)摻沙比;在最優(yōu)摻沙條件下,進(jìn)一步分析路用水穩(wěn)定性與施工控制參數(shù),即含水率、壓實(shí)度、擊實(shí)功的變化規(guī)律,獲得水穩(wěn)定性和強(qiáng)度兼顧的施工參數(shù)最佳組合。試驗(yàn)表明,以空氣率和飽和度作為路基施工質(zhì)量檢測(cè)雙指標(biāo)控制方法,可以彌補(bǔ)現(xiàn)行規(guī)范僅以壓實(shí)度作為單一質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的不足。

高液限土路基;摻沙改良;路用特性;質(zhì)量指標(biāo)

我國高液限土分布廣泛[1-2],為提高工程質(zhì)量,許多學(xué)者在高液限土改良方面進(jìn)行了大量工作,取得了一些有益的成果:Tonoz[3]研究了高液限土中加入4％生石灰28 d后的強(qiáng)度特點(diǎn);Guney等[4]通過高液限土干濕循環(huán)試驗(yàn),得到4個(gè)循環(huán)后強(qiáng)度趨于穩(wěn)定的結(jié)論;曾靜等[5]進(jìn)行了高液限土摻石灰改良試驗(yàn),獲得了改良后高液限土的強(qiáng)度變化規(guī)律;李方華[6]通過試驗(yàn),得到不同高液限土的最佳摻沙礫石比;程濤等[7]通過試驗(yàn),獲得了水泥改良高液限土的最佳配比等。然而由于問題的復(fù)雜性,如高液限土改良后作為路基填料的水穩(wěn)定性以及填筑質(zhì)量的檢測(cè)等問題仍需進(jìn)一步研究。本文以廣東省某高速公路高液限土路基摻沙改良填筑工程為例,從高速公路對(duì)路基的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性要求出發(fā),通過理論分析、室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)路段檢測(cè),研究以最大干密度、界限含水率、浸水CBR強(qiáng)度值作為路用特性分析控制參數(shù)的摻沙比確定方法,明確施工控制參數(shù)含水率、壓實(shí)度、擊實(shí)功與施工檢測(cè)雙指標(biāo)飽和度、空氣率及路基合格驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)壓實(shí)度、CBR強(qiáng)度之間的相互關(guān)系,確定評(píng)定路基長期水穩(wěn)定性和強(qiáng)度的施工質(zhì)量檢測(cè)方法,為合理利用高液限土提供施工、設(shè)計(jì)依據(jù)。

1 樣本的物理力學(xué)指標(biāo)

高液限土取自擬作為某高速公路高液限土路基摻沙改良填筑試驗(yàn)段的填土場(chǎng),其物理、力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)按規(guī)范[8]測(cè)試6組,代表性結(jié)果如下:天然密度為:1.71g/cm3,含水率為23.2％,干密度為1.39g/cm3,土粒相對(duì)密度為2.68,液限wL為62.2％,塑限wP為27.6％,塑性指數(shù)Ip為34.6,細(xì)粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為84.93％,CBR強(qiáng)度值為2.8％,不均勻系數(shù)Cu為7.8(＞5),曲率系數(shù)Cc為2.1,在1～3之間,級(jí)配良好。各粒徑質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比為:小于2mm的占94％,小于0.5mm的占58％,小于0.25mm的占24％,小于0.074mm的占12％。

2 最優(yōu)摻沙比的確定

高液限土路基摻沙改良的相關(guān)研究多側(cè)重于根據(jù)土體壓實(shí)度和強(qiáng)度確定摻沙量,如依據(jù)細(xì)顆粒含量[9]、干縮開裂[10]等,少有考慮路基強(qiáng)度、長期水穩(wěn)定性等工程特性的綜合效應(yīng)。高液限土路基摻沙改良主要解決路基強(qiáng)度和水穩(wěn)定性問題,具體工程特性為土體密實(shí)程度、強(qiáng)度特點(diǎn)、水環(huán)境平衡能力。本文以最大干密度、界限含水率、CBR強(qiáng)度值并兼顧經(jīng)濟(jì)效益確定最優(yōu)摻沙比。最大干密度ρd是公認(rèn)的路基填筑密實(shí)控制的主要指標(biāo);界限含水率是反映土體結(jié)構(gòu)特性的參數(shù),能反映與自然水環(huán)境的適應(yīng)程度,JTG F10—2006《路基施工技術(shù)規(guī)范》[11]明確規(guī)定,wL＞50％,Ip＞26,含水率不適宜直接壓實(shí)的細(xì)粒土,不得直接作為路堤填料;浸水CBR強(qiáng)度值本質(zhì)上能反映路基浸水條件下的長期穩(wěn)定性。

摻沙率m定義為干沙質(zhì)量與干土質(zhì)量之比。根據(jù)課題組在廣東云羅高速公路進(jìn)行的摻沙改良高液限土路基經(jīng)驗(yàn)[12],并借鑒有關(guān)高速公路的做法,進(jìn)行以0％、15％、18％、20％、25％、30％6種不同摻沙率條件下最大干密度、界限含水率、浸水CBR強(qiáng)度值的室內(nèi)試驗(yàn),每項(xiàng)指標(biāo)做6組平行試驗(yàn),舍棄3倍標(biāo)準(zhǔn)差意外數(shù)據(jù)并補(bǔ)做試驗(yàn),取其均值為試驗(yàn)成果。分析各指標(biāo)的變化規(guī)律,綜合確定高液限土的摻沙率。

2.1 最大干密度

在實(shí)驗(yàn)室將高液限土烘干、過2mm篩,擊實(shí)制備成不同摻沙率的試樣,測(cè)得最優(yōu)含水率wopt和ρd,見表1。由表1可知,ρd隨著m的增加而呈線性增加:

表1 高液限土摻沙擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果

可見,m從20％到25％時(shí),ρd增幅較大,達(dá)到2.2％;m從25％到30％時(shí),ρd增幅變緩;m超過30％時(shí)對(duì)ρd的改良效果不佳,也不經(jīng)濟(jì)。故從ρd的角度確定m為20％～25％時(shí)效益明顯。

2.2 界限含水率

采用液限、塑限聯(lián)合測(cè)定儀在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定界限含水率。摻沙后,粗顆粒增加,土粒比表面積減小,土體的wP增加,結(jié)果見表1。當(dāng)m達(dá)到20％時(shí),wL降幅明顯,相比15％降幅達(dá)7.8％;而m=25％相比20％,wL降幅較小,僅為2.5％,且wL=47％仍接近50％,說明m對(duì)于降低高液限土wL效果并不顯著。m＞30％時(shí),wL減小幅度更小,經(jīng)濟(jì)上也不可行。故從液限角度確定m的上限為25％～30％相對(duì)合理。

2.3 CBR強(qiáng)度值

土樣素土風(fēng)干過2mm篩。摻沙試樣含水率控制為最優(yōu)含水率,采用南京土壤儀器廠生產(chǎn)的CBR-1型承載比試驗(yàn)儀測(cè)試土樣CBR強(qiáng)度值。CBR強(qiáng)度值與摻沙率的關(guān)系見圖1(a)。m在15％～30％時(shí),CBR強(qiáng)度值(以RCBR表示)達(dá)到10,呈線性增加,增幅明顯,強(qiáng)度較高,完全滿足工程強(qiáng)度需求。m為15％～18％時(shí),雖能滿足路基強(qiáng)度要求,但wL＞50％仍為高液限土,未達(dá)JTG F10—2006的要求。m為20％～25％時(shí),wL為47％,雖低于50％但仍偏高。而m=30％時(shí)wL降幅相比25％僅降0.6％,因此繼續(xù)增大摻沙率不經(jīng)濟(jì)。CBR強(qiáng)度值與m的關(guān)系為

圖1 CBR強(qiáng)度值與摻沙率及含水率的關(guān)系

由此可見:①m的遞增能夠使細(xì)顆粒的作用減弱,ρd增加使得抗剪強(qiáng)度增大,表現(xiàn)為m為20％～30％時(shí)強(qiáng)度增幅較突出,另外粗粒沙的增多可促進(jìn)水分排出,壓實(shí)度易于保證;②m為20％～30％時(shí),wL＜50％,滿足規(guī)范,但從強(qiáng)度提高幅度和安全儲(chǔ)備及經(jīng)濟(jì)效益角度考慮,m為25％～30％時(shí)較合理。

因高液限土路基摻沙改良的關(guān)鍵是最大干密度和浸水CBR強(qiáng)度值,如此雖滿足了土體強(qiáng)度和水穩(wěn)定性要求,但為使液限滿足小于50％的規(guī)范硬性要求,并考慮一定的安全儲(chǔ)備,m宜大于25％,且界限含水率改善效果最佳的m為25％。綜合對(duì)比可見,m為25％時(shí)各控制參數(shù)相對(duì)比較理想,可視為最優(yōu)摻沙率。

3 改良土水穩(wěn)定性和強(qiáng)度特點(diǎn)

高液限土毛細(xì)現(xiàn)象嚴(yán)重,干縮濕脹,具有裂隙性和崩解性的特點(diǎn),其路基的破壞往往是雨后長期浸泡和自然環(huán)境干濕交替造成的,因此施工中含水率的控制問題比較關(guān)鍵。一方面,高液限土壓實(shí)后CBR強(qiáng)度峰值所對(duì)應(yīng)的含水率并不是最優(yōu)含水率[13];另一方面,高液限土最優(yōu)含水率與其天然含水率相差懸殊,易受自然水環(huán)境影響,不利于路基水穩(wěn)定性。含水率高,強(qiáng)度水平低;含水率低,水穩(wěn)定性差,故高液限土路基摻沙改良采用何種含水率既能保證長期水穩(wěn)定性和強(qiáng)度,又能保證最佳壓實(shí)效果是研究的關(guān)鍵。

3.1 CBR強(qiáng)度值與含水率的關(guān)系

試樣含水率的選取參照規(guī)范,以wopt±2％為基準(zhǔn)擴(kuò)展為:wopt-2％、wopt、wopt+2％、wopt+3％、wopt+4％、wopt+5％、wopt+6％。壓實(shí)度K取為90％、92％、93％、94％、95％的區(qū)域。擊實(shí)試驗(yàn)依據(jù)擊實(shí)桶體積、含水率和最大干密度的關(guān)系換算出土料質(zhì)量,分3層擊實(shí)制成不同壓實(shí)度和含水率的土樣。浸水96 h后測(cè)CBR強(qiáng)度值,結(jié)果見圖1(b)。

由圖1(b)可見,試樣的CBR強(qiáng)度值存在明顯的峰值,其對(duì)應(yīng)的含水率為wopt+4％,主要是因?yàn)楦咭合尥恋V物成分(如蒙脫石、伊利石)細(xì)顆粒多,膠粒成分占優(yōu),持水性強(qiáng)所致;含水率為wopt-2％時(shí),CBR強(qiáng)度值僅為3.1％～3.7％,安全儲(chǔ)備較小,應(yīng)予舍棄;對(duì)比含水率較低的wopt和較高的wopt+6％,不同壓實(shí)度CBR強(qiáng)度值變化范圍分別為3.5％～4.6％和3.7％～4.5％,雖滿足規(guī)范要求,但強(qiáng)度水平偏低,僅適于下路堤的填筑,即滿足壓實(shí)度為90％～93％的強(qiáng)度要求;含水率在wopt+2％～wopt+5％時(shí),CBR強(qiáng)度值達(dá)5.4％～7.2％,可滿足下路堤壓實(shí)度為93％～95％的強(qiáng)度要求。故不同的施工含水率能滿足的強(qiáng)度和壓實(shí)度應(yīng)區(qū)別對(duì)待。

3.2 CBR強(qiáng)度值與水穩(wěn)定性的關(guān)系

高液限土摻沙改良路基的水穩(wěn)定性主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是天氣的曝曬和雨淋的交替作用,二是雨水長期浸泡作用。實(shí)驗(yàn)室可采用干濕循環(huán)和浸水試驗(yàn)來模擬。干濕循環(huán)以土樣浸水4 d、風(fēng)干2 d,計(jì)為0次循環(huán),然后按浸水1d和風(fēng)干2d為1次循環(huán)。浸泡試驗(yàn)設(shè)計(jì)為不同含水率土樣擊實(shí)后分別在室內(nèi)浸水1 d、4 d、6 d,再測(cè)試CBR強(qiáng)度值。因篇幅所限不列舉平行試驗(yàn)數(shù)據(jù),借鑒經(jīng)驗(yàn),試樣含水率取3種:wopt、wopt+4％、wopt+6％,壓實(shí)度取90％、92％、93％、94％、95％。試樣風(fēng)干以室溫(約30℃)自然風(fēng)干,經(jīng)5次循環(huán)后測(cè)得高液限土的CBR強(qiáng)度值。試驗(yàn)結(jié)果見圖2(a)(b)(c)所示。

圖2 不同含水率試樣CBR強(qiáng)度值與干濕循環(huán)關(guān)系

試樣經(jīng)干濕循環(huán),土體強(qiáng)度逐漸降低,經(jīng)4、5次循環(huán)后,基本穩(wěn)定,CBR強(qiáng)度值為3.3％～4.7％,滿足下路堤壓實(shí)度為90％～93％的要求,且有一定的安全儲(chǔ)備。但對(duì)于上路堤壓實(shí)度為94％～95％區(qū)域,干濕循環(huán)5次穩(wěn)定后的土體CBR強(qiáng)度值為2.9％～3.2％,不能滿足要求。故摻沙改良高液限土不適合填筑壓實(shí)度要求較高的上路堤,主要因?yàn)?①在干濕循環(huán)作用下,摻沙改良土體受脫水和吸水交替作用產(chǎn)生沙化和裂隙雙重作用。壓實(shí)度越大,沙粒骨架作用越明顯,土體沙化和裂縫作用對(duì)土體的影響越顯著,CBR強(qiáng)度衰減越快。②在干濕循環(huán)初期,高液限細(xì)粒土中基質(zhì)吸力發(fā)揮作用,阻礙裂隙的擴(kuò)展,土粒周邊的水膜作用封閉裂隙,使得土體保持一定的強(qiáng)度;隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加,裂隙和沙化作用減弱,裂隙擴(kuò)大,沙粒間形成水道,水膜作用消失,細(xì)粒土內(nèi)部基質(zhì)吸力趨于均勻,強(qiáng)度趨于平衡。

由圖3可知,試樣在低含水率時(shí)無論浸泡時(shí)間長短,強(qiáng)度都很低,說明高液限土不適于低含水率施工;試樣強(qiáng)度不僅與含水率有關(guān),同時(shí)也與浸水時(shí)間密切相關(guān),試樣浸水1 d的強(qiáng)度在wopt+2％時(shí)達(dá)到峰值,浸水4 d時(shí)強(qiáng)度峰值發(fā)生在wopt+4％處,而浸水6 d的強(qiáng)度與4 d強(qiáng)度變化不大,基本趨于穩(wěn)定。說明CBR強(qiáng)度值采用浸水4 d強(qiáng)度是合理的,既符合自然環(huán)境情況又偏于安全。故從水穩(wěn)定性看,摻沙改良高液限土僅適宜填筑下路堤、壓實(shí)度為90％～93％、含水率為wopt～wopt+6％的情況。

圖3 不同浸水時(shí)間含水率與CBR強(qiáng)度值關(guān)系

3.3 CBR強(qiáng)度值、含水率與擊實(shí)功的關(guān)系

對(duì)不同含水率的土樣按不同擊數(shù)進(jìn)行擊實(shí),擊實(shí)方式采用等能量遞增方式,采用24、49、74、98、112擊數(shù),擊實(shí)結(jié)果見圖4。

圖4 擊實(shí)功與CBR強(qiáng)度值的關(guān)系

由圖4可見,不同含水率的CBR強(qiáng)度值隨擊實(shí)功的不同有明顯的差異。從曲線斜率看,含水率為wopt+4％時(shí),CBR強(qiáng)度值增幅明顯;當(dāng)含水率為wopt時(shí),CBR強(qiáng)度值增大,但增幅偏小,強(qiáng)度偏低,為3.0％～4.4％,說明低含水率時(shí),提高擊實(shí)功可以得到較高的壓實(shí)度和強(qiáng)度,但擊實(shí)功效偏低,安全儲(chǔ)備小,不建議采用;含水率為wopt+2％時(shí),強(qiáng)度增幅稍大,CBR強(qiáng)度值在74擊以上能達(dá)到4.0％～6.0％,若提高擊實(shí)功,擊數(shù)達(dá)到112擊也能提高強(qiáng)度,但擊實(shí)功效不理想,故控制一定的含水率,可采用提高擊實(shí)功方式提高CBR強(qiáng)度;當(dāng)含水率達(dá)到wopt+4％時(shí),CBR強(qiáng)度值達(dá)到8.3％,強(qiáng)度較高,增幅顯著,擊實(shí)功效率較高且能耗較小,相對(duì)理想,推薦使用,但擊數(shù)達(dá)到112擊時(shí),強(qiáng)度增幅緩慢,說明應(yīng)同時(shí)控制含水率和擊實(shí)功的大小,才能達(dá)到強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、施工效率最佳的狀態(tài);當(dāng)含水率為wopt+6％時(shí),CBR強(qiáng)度較低,增幅變緩,能耗高,應(yīng)予舍棄。由于超壓或軟彈現(xiàn)象,擊實(shí)功過大可造成土體過擊破壞,應(yīng)慎重加大擊實(shí)功和施工含水率。由此可見,檢測(cè)評(píng)判指標(biāo)CBR強(qiáng)度、水穩(wěn)定性與施工參數(shù)擊實(shí)功、含水率密切相關(guān),相互制約。含水率控制不當(dāng),強(qiáng)度難以保障;盲目增大擊實(shí)功,土體因超壓變密,將吸水膨脹,導(dǎo)致路基水穩(wěn)定性不良。故不同的施工含水率宜控制不同的擊實(shí)(碾壓)功。

綜上所述,可獲得高液限土路基摻沙改良的最佳施工參數(shù)組合含水率為wopt+4％,壓實(shí)度為90％～93％,擊實(shí)功為74～98擊。

4 施工質(zhì)量檢測(cè)方法

高液限土區(qū)域性強(qiáng),差異大,高液限土地區(qū)高速公路建設(shè)難以形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范,更無相應(yīng)的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)行規(guī)范僅以壓實(shí)度作為路基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)難以反映水穩(wěn)定性問題。土體壓實(shí)過程實(shí)為氣體擠密排出的過程,空氣含量不可能減小至零,一般氣體占土體體積不小于3％[14],所以氣體的含量是決定壓密的關(guān)鍵。而飽和度與含水率、氣體含量有直接的關(guān)系,被相關(guān)學(xué)者用于高液限土的研究[15]。飽和度高,含水率高,氣體量少,強(qiáng)度低;飽和度低,孔隙大,吸水量大,水穩(wěn)定性差。故飽和度和空氣率(定義為空氣體積與土體總體積的百分比)雙指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高液限土檢測(cè)具有很好的適用性,能反映壓實(shí)度和水穩(wěn)定性問題。因此,建議以空氣率、飽和度作為檢測(cè)指標(biāo),而以壓實(shí)度和CBR強(qiáng)度值作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),形成施工、檢測(cè)、評(píng)價(jià)的完整體系。高液限土摻沙改良土體的空氣率、飽和度測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。

表2 摻沙25％改良土空氣率試驗(yàn)結(jié)果

從表2可知,含水率為wopt時(shí):①壓實(shí)度為90％時(shí)的飽和度偏低,僅為64.8％,而空氣率較大,達(dá)到13.6％,土體易于壓縮;②擊實(shí)功增加,壓實(shí)度增大,空氣率驟減,壓實(shí)度從90％增至93％時(shí),空氣率減小2.9％,減小幅度達(dá)21.3％,但飽和度增幅偏低,增加6％,增幅為9.2％;③繼續(xù)擊實(shí),壓實(shí)度從93％到95％,空氣率僅減小2％,持續(xù)擊實(shí)則導(dǎo)致功效浪費(fèi),說明土體壓實(shí)困難,也可以證實(shí)低含水率土體不宜填筑壓實(shí)度要求較高的上路堤。

當(dāng)含水率為wopt+6％時(shí),土體在較小壓實(shí)度(90％)就能達(dá)到較低的空氣率(3.8％)和較大的飽和度(90.2％)。表明高含水率土體飽和度較高,空氣率較低,土顆粒間潤滑作用使土體易于壓實(shí),但強(qiáng)度不高,過壓易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞,說明土體施工含水率上限可為wopt+6％。

當(dāng)含水率在wopt+2％～wopt+5％時(shí),空氣率為2.9％～10.3％,飽和度為73.4％～92.1％,壓實(shí)度、土體強(qiáng)度、水穩(wěn)定性能夠滿足工程要求,并且在含水率為wopt+4％、壓實(shí)度90％～93％時(shí),空氣率為3.9％～6.0％,飽和度為82.0％～89.3％,處于均衡水平,是較理想的施工參數(shù)。可見,理想狀態(tài)應(yīng)控制含水率為wopt+4％進(jìn)行施工。

5 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

某高速公路K30+500—K30+800路段,高液限土wL=57.6％,wP=27.6％,小于0.074mm的細(xì)粒含量為82.9％,為高液限粉土,素土ρd=1.78g/cm3,在壓實(shí)度為99.7％的條件下,CBR強(qiáng)度值為3.0％,不滿足路基用土的技術(shù)條件,須進(jìn)行改良處理。由于該高液限土細(xì)顆粒含量較高,較適合摻沙改良?？刂苖=25％,分段控制含水率為wopt+2％、wopt+4％、wopt+5％進(jìn)行對(duì)比分析。碾壓設(shè)備采用22 t壓路機(jī),碾壓方式為:先靜壓一遍找平,再大振一遍,此后小振與靜壓循環(huán)依次碾壓。選取代表性碾壓遍數(shù)時(shí)各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析,試驗(yàn)記錄見表3。

表3 壓實(shí)度、CBR強(qiáng)度值與空氣率和飽和度雙指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果

由表3可見,碾壓7遍時(shí),低含水率wopt+2％相比較高含水率wopt+4％、wopt+5％的CBR強(qiáng)度值偏低,而空氣率指標(biāo)偏大,飽和度偏低;增加碾壓1遍,強(qiáng)度增大,空氣率和飽和度變化不大,說明土體孔隙較大,對(duì)水穩(wěn)定性不利。施工中應(yīng)做好防水和隔熱措施,如包邊、綠化等。含水率為wopt+4％時(shí),土體CBR強(qiáng)度值較高,空氣率低至限值,飽和度達(dá)90.9％,對(duì)水穩(wěn)定性有利,繼續(xù)碾壓困難;在含水率為wopt+5％時(shí),土體碾壓5遍強(qiáng)度達(dá)較高值,但較wopt+4％時(shí)降低,繼續(xù)碾壓至6遍,空氣率和飽和度變化較小,強(qiáng)度不再增加,但飽和度偏高,易導(dǎo)致土體過壓反彈破壞,應(yīng)注重檢測(cè),確保路基質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)表明,高液限土高含水率摻沙改良土體填筑時(shí),強(qiáng)度水平、壓實(shí)度低,空氣率小,飽和度高,路堤水穩(wěn)定性較好,不宜超壓;低含水率填筑時(shí),強(qiáng)度水平低,壓實(shí)度高,空氣率大,飽和度小,路堤水穩(wěn)定性低,可提高擊實(shí)功以保證強(qiáng)度。而空氣率和飽和度雙指標(biāo)與壓實(shí)度和強(qiáng)度有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,能夠反映土體的壓密程度和水穩(wěn)定性,可以作為路基填筑工程施工的檢測(cè)指標(biāo)。

6 結(jié)論

a.摻沙改良高液限土,強(qiáng)度隨含水率的增加呈先增加后減小的趨勢(shì),存在強(qiáng)度峰值。強(qiáng)度峰值對(duì)應(yīng)的含水率為wopt+4％,略大于最優(yōu)含水率,這與高液限土體持水特征有關(guān),不同類型的土需試驗(yàn)確定。

b.摻沙改良高液限土不適于填筑壓實(shí)度要求較高的上路堤,其水穩(wěn)定性偏低,但能滿足下路堤強(qiáng)度和水穩(wěn)定性的要求。

c.高液限土摻沙改良路基,m為25％,含水率為wopt+4％,壓實(shí)度為90％～93％,擊數(shù)為74～98擊時(shí),路基的強(qiáng)度、水穩(wěn)定滿足耐久性要求,較經(jīng)濟(jì)、節(jié)約,為最佳施工組合狀態(tài)。

d.高液限土路基摻沙改良填筑施工,采用飽和度和空氣率雙指標(biāo)檢測(cè)施工質(zhì)量時(shí),飽和度宜為73.4％～92.1％,空氣率為2.9％～10.3％,能夠保證路基長期使用的強(qiáng)度和水穩(wěn)定性需求。

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Experimental study on road properties of high liquid limit soil improvement by mixing sand

//XU Fenqiang1,HONG Baoning2,MENG Yunmei1(1.Nanjing Institute of Technology,Nanjing 211167,China;.2.Geotechnical Research Institute,Hohai University,Nanjing 210098,China)

In order to study road properties of mixing sand improvement,the high liquid limit soil,the maximum dry density,the limit moisture content and soaking CBR value all serve as control parameters for optimal sand ratio.Thus,the aim of the present study is to predict the optimal sand ratio with the change rule under condition of sand contents and degree of compaction taking into account economic benefit.The optimal construction control combination were obtained by varying characters of CBR value,water stability,the moisture content,degree of compaction and the compaction power in optimum sand content.Overall,the result suggested that air ratio and saturation can be used as a criterion of construction quality control.Further,this finds will improve the deficiency of the present standard,which used compaction solely as construction quality control.

high liquid limit soil subgrade;mixing sand improvement;road properties;the two-parameter control

U416.1

:A

:1006-7647(2014)06-0076-06

10.3880/j.issn.1006-7647.2014.06.016

2014-03-06 編輯:胡新宇)

河海大學(xué)巖土力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(GH201204);廣東省交通運(yùn)輸廳科技項(xiàng)目(科技-2013-01-003)

徐奮強(qiáng)(1975—),男,山東菏澤人,博士研究生,主要從事復(fù)合地基測(cè)試研究。E-mail:xfq102@sina.com