高液限粘土填筑路基技术.pptx

高液性粘土路基填筑返工路段高液性粘土路基填筑返工路段n n对对高高液液性性粘粘土土的的使使用用应应n n科科学学，审审慎慎地地利利用用！目录目录1.1.概论概论概论概论2.2.研究路线和依据研究路线和依据研究路线和依据研究路线和依据3.3.高液性粘土的室内研究成果高液性粘土的室内研究成果高液性粘土的室内研究成果高液性粘土的室内研究成果 3.13.1土体的主要物理性质土体的主要物理性质 3.23.2最佳压实状态探索试验成果最佳压实状态探索试验成果 3.33.3确定最佳压实状态的技术路线确定最佳压实状态的技术路线4.4.高液性粘土的压实标准高液性粘土的压实标准高液性粘土的压实标准高液性粘土的压实标准 4.14.1用最佳状态下的干密度和饱和度作为压实标准用最佳状态下的干密度和饱和度作为压实标准 4.24.2用最佳状态下的压实度用最佳状态下的压实度K K作为压实标准作为压实标准 4.34.3两种压实标准的比较两种压实标准的比较5.5.试验路工艺试验成果试验路工艺试验成果试验路工艺试验成果试验路工艺试验成果6.6.高液限粘土的利用研究的结论高液限粘土的利用研究的结论1.1.前言前言n n在我省高等级公路建设中频繁出现的高液性粘土，在我省高等级公路建设中频繁出现的高液性粘土，如简单地否定其在高等级公路路基填筑中的应用如简单地否定其在高等级公路路基填筑中的应用既浪费了资源又增加了投资。解决高液性粘土问既浪费了资源又增加了投资。解决高液性粘土问题除了使用固化剂或外掺材料处理之外，还有就题除了使用固化剂或外掺材料处理之外，还有就是换填优质填筑土，往往工程附近这种土源较为是换填优质填筑土，往往工程附近这种土源较为紧缺，远距离调运的运量也是影响工期的主要因紧缺，远距离调运的运量也是影响工期的主要因素。也不符合我国建设环境友好型、资源节约型素。也不符合我国建设环境友好型、资源节约型社会的宗旨。因此，通过室内试验研究找出高液社会的宗旨。因此，通过室内试验研究找出高液性粘土最佳击实状态，使其在最佳状态下的各项性粘土最佳击实状态，使其在最佳状态下的各项指标满足高速公路路基填筑的要求；通过施工工指标满足高速公路路基填筑的要求；通过施工工艺试验找出施工现场达到最佳状态的施工工艺及艺试验找出施工现场达到最佳状态的施工工艺及具体操作规程，包括探索其在不掺改良剂的前提具体操作规程，包括探索其在不掺改良剂的前提下，通过控制土的施工含水量、压实功，改进施下，通过控制土的施工含水量、压实功，改进施工工艺和一系列可行的检测标准。解决这种土影工工艺和一系列可行的检测标准。解决这种土影响路用性能的关键技术问题。响路用性能的关键技术问题。2 2 研究的技术路线和依据研究的技术路线和依据n n高液性粘土高液性粘土是天然稠度小于是天然稠度小于1.11.1，液限大，液限大50%50%，液性指数大于液性指数大于2424的湿性土、往往重型击实标准下的湿性土、往往重型击实标准下的浸水的浸水CBRCBR值值33CBR3或浸水或浸水或浸水或浸水CBR4CBR4的含水量范围，作的含水量范围，作的含水量范围，作的含水量范围，作为现场用土的含水量范围；为现场用土的含水量范围；为现场用土的含水量范围；为现场用土的含水量范围；n n通过现场施工工艺试验，确定合适的压实机具、碾压方式通过现场施工工艺试验，确定合适的压实机具、碾压方式通过现场施工工艺试验，确定合适的压实机具、碾压方式通过现场施工工艺试验，确定合适的压实机具、碾压方式和碾压遍数等碾压参数，使路基土达到最佳压实状态。要和碾压遍数等碾压参数，使路基土达到最佳压实状态。要和碾压遍数等碾压参数，使路基土达到最佳压实状态。要和碾压遍数等碾压参数，使路基土达到最佳压实状态。要求压实度等指标满足相关控制标准，且压实后的路基表观求压实度等指标满足相关控制标准，且压实后的路基表观求压实度等指标满足相关控制标准，且压实后的路基表观求压实度等指标满足相关控制标准，且压实后的路基表观平整密实，无局部推剪、鼓起等现象。平整密实，无局部推剪、鼓起等现象。平整密实，无局部推剪、鼓起等现象。平整密实，无局部推剪、鼓起等现象。4 4 高液性粘土的压实标准高液性粘土的压实标准 目前，国内对高液性土压实标准的认识和应用可目前，国内对高液性土压实标准的认识和应用可分为以下两类。分为以下两类。4 4.1.1 用最佳状态下的干密度用最佳状态下的干密度用最佳状态下的干密度用最佳状态下的干密度 d d和饱和度和饱和度和饱和度和饱和度S Sr r作为压实作为压实作为压实作为压实标准标准标准标准 福建省是国内最早探索使用高液性土修筑路堤的省份福建省是国内最早探索使用高液性土修筑路堤的省份福建省是国内最早探索使用高液性土修筑路堤的省份福建省是国内最早探索使用高液性土修筑路堤的省份之一，省内的泉厦、漳龙等高速公路均使用最佳状态下的之一，省内的泉厦、漳龙等高速公路均使用最佳状态下的之一，省内的泉厦、漳龙等高速公路均使用最佳状态下的之一，省内的泉厦、漳龙等高速公路均使用最佳状态下的干密度干密度干密度干密度 d d和饱和度和饱和度和饱和度和饱和度S Sr r作为压实标准。作为压实标准。作为压实标准。作为压实标准。(1)(1)首先，按表首先，按表首先，按表首先，按表3 3数据绘制出最佳压密状态下的干密度与数据绘制出最佳压密状态下的干密度与数据绘制出最佳压密状态下的干密度与数据绘制出最佳压密状态下的干密度与含水量、饱和度与含水量关系图，如含水量、饱和度与含水量关系图，如含水量、饱和度与含水量关系图，如含水量、饱和度与含水量关系图，如图图图图8 8和和和和图图图图9 9所示。所示。所示。所示。(2)(2)然后，以图然后，以图然后，以图然后，以图8,8,图图图图9 9中的两条趁势线为参照，确定二个中的两条趁势线为参照，确定二个中的两条趁势线为参照，确定二个中的两条趁势线为参照，确定二个参数参数参数参数 d d 、S Sr r的下限控制范围，如的下限控制范围，如的下限控制范围，如的下限控制范围，如表表表表5 5所示。所示。所示。所示。4.2 4.2 用最佳状态下的压实度用最佳状态下的压实度用最佳状态下的压实度用最佳状态下的压实度KK作为压实标准作为压实标准作为压实标准作为压实标准 最新最新公路路基施工技术规范公路路基施工技术规范(JTG F10-(JTG F10-200X)(200X)(送审稿送审稿)对高液性土的路用性能作了客观对高液性土的路用性能作了客观评估，并重新定义了其压实度的计算方法。评估，并重新定义了其压实度的计算方法。压实度压实度K K的的定义如下定义如下定义如下定义如下 压实度计算时不能用重型标准击实试验确定压实度计算时不能用重型标准击实试验确定的最大干密度作为它的标准干密度值，而应该用的最大干密度作为它的标准干密度值，而应该用最佳压实状态下某一特定含水量时的最佳压实状态下某一特定含水量时的理论最大干理论最大干密度密度作为它的标准干密度值，其作为它的标准干密度值，其计算式如下计算式如下计算式如下计算式如下 基于以上动态压实度的定义，上述规范规定基于以上动态压实度的定义，上述规范规定了高液性土的了高液性土的路基压实度标准路基压实度标准路基压实度标准路基压实度标准，并对该标准的应，并对该标准的应，并对该标准的应，并对该标准的应用条件用条件用条件用条件作了作了具体规定具体规定具体规定具体规定。西亭高液性粘土的标准干密度和施工压实干西亭高液性粘土的标准干密度和施工压实干密度密度 ,见见表表表表7 7,4.34.3两种压实标准的比较两种压实标准的比较两种压实标准的比较两种压实标准的比较 为比较上述二种压实标准的异同，不妨将相为比较上述二种压实标准的异同，不妨将相应控制指标相互转化，如应控制指标相互转化，如表表表表8 8所示。把表所示。把表8 8中的换中的换算指标与上算指标与上页表页表页表页表5 5中的控制指标相比可知，两者中的控制指标相比可知，两者的干密度的干密度dd是基本一致的，但饱和度是基本一致的，但饱和度SrSr相差较大。相差较大。这是因为表这是因为表5 5中的控制指标中的控制指标d d和和SrSr大小是按图大小是按图8 8和和图图9 9用目估法判定的，而且图件中的土性数据也比用目估法判定的，而且图件中的土性数据也比较离散，因此会有一定的误差。较离散，因此会有一定的误差。通过比较可知，高液性粘土的上述二种压实通过比较可知，高液性粘土的上述二种压实控制标准中，用动态压实度标准不仅理论上更为控制标准中，用动态压实度标准不仅理论上更为科学，使用上也更为方便。因此，优先推荐使用科学，使用上也更为方便。因此，优先推荐使用动态压实度动态压实度K K作为高液性粘土的压实控制指标，作为高液性粘土的压实控制指标，其控制标准宜按表其控制标准宜按表6 6执行。执行。5.5.试验路工艺试验成果试验路工艺试验成果n n以上述室内研究成果为基础，集美大道试工单位以上述室内研究成果为基础，集美大道试工单位进行了现场填筑工艺试验。进行了现场填筑工艺试验。n n所用压实机械型号为所用压实机械型号为YZ18BYZ18B，碾压参数经比较最，碾压参数经比较最终确定为终确定为“静压静压2 2遍遍+小振小振7 7遍遍”其结果如下表其结果如下表9 9：表表9 9 现场工艺试验压实度检测结果现场工艺试验压实度检测结果序号测点桩号实测干密度(g/cm3)实测含水量%标准干密度(g/cm3)实测压实度%1K3+3001.6122.81.65 97.5 2K3+2801.6421.51.69 97.2 3K3+2701.5822.51.66 95.2 4K3+2751.5827.41.54 103.0 5K3+2901.6817.61.81 93.0 6K3+3201.6121.41.69 95.3 由上表可知高液限粘土的利用研究的结论高液限粘土的利用研究的结论n n1.1.高液限粘土的特点是含水量高、最大干密度轻、高液限粘土的特点是含水量高、最大干密度轻、高液限粘土的特点是含水量高、最大干密度轻、高液限粘土的特点是含水量高、最大干密度轻、稳定性差、强度低，按常规的施工工艺压实度达不稳定性差、强度低，按常规的施工工艺压实度达不稳定性差、强度低，按常规的施工工艺压实度达不稳定性差、强度低，按常规的施工工艺压实度达不到设计规范要求到设计规范要求到设计规范要求到设计规范要求n n2.2.由于按常规的施工工艺破坏了土体的胶凝物质，由于按常规的施工工艺破坏了土体的胶凝物质，由于按常规的施工工艺破坏了土体的胶凝物质，由于按常规的施工工艺破坏了土体的胶凝物质，使得土的强度和稳定性剧降使得土的强度和稳定性剧降使得土的强度和稳定性剧降使得土的强度和稳定性剧降n n3.3.通过试验确定用于填方的土液塑限指标是否超标，通过试验确定用于填方的土液塑限指标是否超标，通过试验确定用于填方的土液塑限指标是否超标，通过试验确定用于填方的土液塑限指标是否超标，同时要进行土的颗粒分析，判别土的分类，同时要进行土的颗粒分析，判别土的分类，同时要进行土的颗粒分析，判别土的分类，同时要进行土的颗粒分析，判别土的分类，CBRCBR值是否满足规范要求值是否满足规范要求值是否满足规范要求值是否满足规范要求n n4.4.如果本段落是弃方可考虑将土废弃，否则必须考如果本段落是弃方可考虑将土废弃，否则必须考如果本段落是弃方可考虑将土废弃，否则必须考如果本段落是弃方可考虑将土废弃，否则必须考虑利用虑利用虑利用虑利用n n5.5.如果经颗粒分析土的分类为如果经颗粒分析土的分类为如果经颗粒分析土的分类为如果经颗粒分析土的分类为高液限粘土质砂高液限粘土质砂高液限粘土质砂高液限粘土质砂，CBRCBR满足规范要求，可按一般土组织施工满足规范要求，可按一般土组织施工满足规范要求，可按一般土组织施工满足规范要求，可按一般土组织施工n n5.CBR试验用湿法击实进行制件，在不同试验用湿法击实进行制件，在不同的击实功、含水量下，得到的最大的击实功、含水量下，得到的最大CBR值，值，就是我们所要找的最佳状态，如果就是我们所要找的最佳状态，如果CBR指指标能满足规范要求就可考虑利用标能满足规范要求就可考虑利用n n6.在这种状态下的土的饱和度和稠度将是在这种状态下的土的饱和度和稠度将是施工中控制质量的主要指标施工中控制质量的主要指标n n7.以不同的碾压参数，即压路机吨位、碾以不同的碾压参数，即压路机吨位、碾压遍数、摊铺厚度、含水量，得到接近试压遍数、摊铺厚度、含水量，得到接近试验的最佳状态的碾压参数验的最佳状态的碾压参数n n8.施工中应配备高效的翻晒机械来降低含施工中应配备高效的翻晒机械来降低含水量和防雨布，以缩短施工周期水量和防雨布，以缩短施工周期n n9.施工面出现软弹时应减少运土车重量，施工面出现软弹时应减少运土车重量，或使用推土机送土或使用推土机送土表表表表2 2 不浸水不浸水不浸水不浸水CBRCBR试验成果一览表试验成果一览表试验成果一览表试验成果一览表平均含水量平均含水量w（%）击实方式击实方式（层数（层数次数）次数）密度密度（g/cm3）饱和度饱和度Sr（%）CBR压实度压实度/%击实功击实功EC（kJ/m3）湿湿干干dKhKL13.43221.791.6047.011.987.097.00.610103 33411.961.7265.822.093.5104.21.210103 33601.991.7568.630.595.1106.11.710103 33792.011.7572.331.295.1106.12.210103 33982.021.7871.732.196.7107.92.710103 320.13222.01.6689.615.290.2100.60.610103 33412.01.6689.614.890.2100.61.210103 33602.01.6886.116.591.3101.81.710103 33792.01.6688.116.490.2100.62.210103 33982.01.6885.915.991.3101.82.710103 323.33141.961.5892.49.385.995.80.310103 33221.941.5887.515.085.995.80.610103 33602.01.6393.99.588.698.81.710103 33982.031.6599.17.989.7100.02.710103 3n n返回图2n n返回表表1 高液性粘土工程性质指标试验成果高液性粘土工程性质指标试验成果 天天然然含含水水量量%土土粒粒比比重重液液限限%液液限限%液液限限指指数数轻型击实轻型击实重型击实重型击实颗粒分析颗粒分析/%dLdLg/cmg/cm3 3WL%dhdhg/cmg/cm3 3Wh%2mm20.074mm 3时的含水量范围时的含水量范围W/%21.725.020.024.419.024.318.023.0n根据上表，至少能得出以下二个结论：n随着最佳压实状态下特定含水量的逐渐增大，所采用的击实功宜相应减小；n施工含水量w=21.725.0%时用重型322击实功；施工含水量w=20.024.4%时用重型341击实功；施工含水量w=19.024.3%时用重型360击实功；施工含水量w=18.023.0%时用重型398击实功击实的试件都能得到CBR3的稳定强度，能满足下路堤的强度要求。这就是西亭高液限粘土的最佳压实范围。这也说明，这种土质通过含水量和击实功这也说明，这种土质通过含水量和击实功的适当控制，完全可用于拟建道路的下路堤填筑。的适当控制，完全可用于拟建道路的下路堤填筑。n n返回如下规律如下规律n n在不浸水条件下，高液性粘土的强度均较大，当含水量在不浸水条件下，高液性粘土的强度均较大，当含水量为为13.4%(13.4%(接近重型标准下的最佳含水量接近重型标准下的最佳含水量)时，其值可达时，其值可达32%32%。且含水量越小高液性粘土的最大强度。且含水量越小高液性粘土的最大强度(CBR(CBR值值)越越高；高；n n这种土质在不同含水量下均有一个最大强度这种土质在不同含水量下均有一个最大强度(CBR)(CBR)值，值，含水量小，最大强度越高。达到最大强度所需的击实功含水量小，最大强度越高。达到最大强度所需的击实功与含水量大致成反比，含水量越大，所需击实功越小；与含水量大致成反比，含水量越大，所需击实功越小；n n在某一固定含水量下，击实功与对应的强度并不成正比，在某一固定含水量下，击实功与对应的强度并不成正比，而是在某一击实功下有一个最大强度值，当大于或小于而是在某一击实功下有一个最大强度值，当大于或小于该击实功时，强度均会下降。这说明，对高液性粘土而该击实功时，强度均会下降。这说明，对高液性粘土而言，适度大小的外部作用功可以形成土的结构强度，但言，适度大小的外部作用功可以形成土的结构强度，但如外部作用功超过一定的限度，它就会使土体产生剪切如外部作用功超过一定的限度，它就会使土体产生剪切破坏作用。破坏作用。这一对应最大强度的击实功即为该含水量下这一对应最大强度的击实功即为该含水量下的最佳击实功。的最佳击实功。n n上述规律提示：在高液性粘土路堤碾压施工中，应该尽上述规律提示：在高液性粘土路堤碾压施工中，应该尽上述规律提示：在高液性粘土路堤碾压施工中，应该尽上述规律提示：在高液性粘土路堤碾压施工中，应该尽量利用外部作用功的有利因素，减少由于超压产生的软量利用外部作用功的有利因素，减少由于超压产生的软量利用外部作用功的有利因素，减少由于超压产生的软量利用外部作用功的有利因素，减少由于超压产生的软弹、局部推剪等负面效应。弹、局部推剪等负面效应。弹、局部推剪等负面效应。弹、局部推剪等负面效应。n n返回返回图图1 1 不浸水击实功与不浸水击实功与CBRCBR关系曲线关系曲线n n返回综合表综合表3可得出以下结论可得出以下结论n n当含水量较小时当含水量较小时(如如13.0%13.0%，即接近重型标准下，即接近重型标准下的最佳含水量的最佳含水量)，无论采用多大的击实功，其浸，无论采用多大的击实功，其浸水水CBRCBR值均较小值均较小(2.0)(3CBR3的范的范围较大。这说明在这一状态下易于采用适当的围较大。这说明在这一状态下易于采用适当的击实功使这种高液限土用于高等级公路路基下击实功使这种高液限土用于高等级公路路基下路堤路堤(1.5m(1.5m以下以下)的填筑。的填筑。n n返回初期强度与稳定强度比较n n接接近近重重型型标标准准下下最最佳佳含含水水量量时时的的不不浸浸水水高高强强度度是是很很不不可可靠靠的的，浸浸水水之之后后CBRCBR值值大大幅幅下下降降到到2.02.0以以下下，完完全全无无法法满满足足下下路路堤堤CBRCBR 3 3的的强强度度要要求求。这这是是因因为为击击实实时时含含水水量量低低无无疑疑会会造造成成饱饱和和度度小小(平平均均饱饱和和度度只只有有62.9%62.9%)，浸浸水水之之后后含含水水量量增增量量很很大大，反反映映在在其其线线膨膨胀胀率率很很大大(平平均均值值高高达达9.1%9.1%)，远远大大于于接接近近天天然然含含水水量量试试件件的的线线膨膨胀胀率率(平平均均值值为为仅仅2.0%2.0%)。而而含含水水量量为为23.6%23.6%试试件件，因因其其初初始始饱饱和和度度大大于于91%91%，内内部部空空隙隙小小，吸吸力力值值小小，浸浸水水前前后后强强度度变变化化小小，其其稳稳定定强强度度值值仍仍达达到到33.533.5，远远超超过过含含水水量量为为13.0%13.0%的稳定强度值。的稳定强度值。(to be continued)(to be continued)初期强度与稳定强度比较n n上上述述结结果果充充分分说说明明，高高液液限限粘粘土土不不同同于于其其它它土土质质，其其初初期期压压实实强强度度 （不不浸浸水水CBRCBR）和和稳稳定定强强度度(浸浸水水CBR)CBR)并并不不在在同同一一状状态态下下达达到到最最优优。现现行行规规范范根根据据公公路路等等级级和和路路基基土土所所处处深深度度分分别别提提出出了了压压实实度度指指标标，并并强强调调采采用用重重型型击击实实标标准准，其其指指导导思思想想是是路路基基密密实实度度越越大大，强强度度就就越越高高。然然而而如如前前所所述述，由由于于高高液液限限粘粘土土的的强强亲亲水水性性，按按重重型型击击实实标标准准控控制制压压实实，虽虽然然可可以以获获得得很很大大的的初初期期强强度度，但但这这一一强强度度并并不不稳稳定定，一一旦旦进进入入正正常常使使用用期期，路路基基土土会会不不可可避避免免地地吸吸收收周周围围的的水水份份而而迅迅速速丧丧失失高高强强度度；另另外外，高高液液限限粘粘土土的的天天然然含含水水量量一一般般远远大大于于重重型型击击实实的的最最佳佳含含水水量量，工工程程实实践践中中将将其其晾晾晒晒以以接接近近重重型击实标准下的最佳含水量往往也是很困难的。型击实标准下的最佳含水量往往也是很困难的。Go BackGo Back图图3 3n n返回图4n n返回图5n n返回图6n n返回图7n n返回图8n n返回图9n n返回表表表表5 5 高液性粘土施工控制指标高液性粘土施工控制指标高液性粘土施工控制指标高液性粘土施工控制指标现场用土含水量控制范围现场用土含水量控制范围/%19W 2222W24施工控制指施工控制指标标干密度干密度d/g/cm31.601.55饱和度饱和度Sr/%8791碾压参数碾压参数待定待定n n表5中的施工控制指标仅为依据室内试验确定的初值，尚需通过现场工艺试验予以确认或作必要的调整。n n返回压实度K的定义如下 n nd 干密度n ndmax标准干密度n n返回n n(4-1)最佳压实状态下某一特定含水量时的最佳压实状态下某一特定含水量时的理论最大干密理论最大干密度度作为它的标准干密度值作为它的标准干密度值 n nGG土粒比重土粒比重n n SrSr土体的饱和度，显然与理论最大土体的饱和度，显然与理论最大干密度相应的饱和度为干密度相应的饱和度为100%100%n n W W最佳压实状态下的某一特定含水量最佳压实状态下的某一特定含水量n n返回(4-2)表表7 高液性粘土的标准干密度和施工压高液性粘土的标准干密度和施工压实干密度实干密度 现场用土含水量(%)192021222324标准干密度dmax(g/cm3)1.781.751.721.691.661.63施工压实干密度 d94%dmax (g/cm3)1.671.651.621.591.561.53n n表7为不同现场用土含水量时西亭高液性粘土的标准干密度值和K94%时应达到的施工压实干密度。n n返回表表8 二种压实标准的对比二种压实标准的对比现场用土含水量控制范围现场用土含水量控制范围/%19W 1.5949493零填及挖方路基零填及挖方路基0.00.39695940.30.89695-n n返回返回具体规定n n高液性土填料只用于路堤部位，三、四级公路高液性土填料只用于路堤部位，三、四级公路可用于下路床部位；可用于下路床部位；n n上、下路床的压实度应以交通部颁上、下路床的压实度应以交通部颁公路土工公路土工试验规程试验规程(JTJ051)(JTJ051)重型击实试验法为准；重型击实试验法为准；n n路床顶面以下路床顶面以下0.81.5m0.81.5m及大于及大于1.5m1.5m的路基压的路基压实度按公式实度按公式(4-1)(4-1)和和(4-2)(4-2)计算为准。计算为准。n n这样，公式这样，公式(4-1)(4-1)与与(4-2)(4-2)和表和表6 6很好地解决了高很好地解决了高液性土的压实度计算和标准问题。液性土的压实度计算和标准问题。n n返回