稳定低塑性指数粉砂土底基层方案比选研究样本.doc

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稳定低塑性指数粉砂土底基层方案比选研究
郭静1 权勤展2
( 1、 铜山县公路管理站 徐州 221009 2徐州市公路管理处 徐州 221002)
摘要: 本文经过室内试验, 进行了低塑性指数粉砂土应用于底基层四大类稳定方案比选研究, 即石灰稳定类、 水泥稳定类、 石灰水泥综合稳定类、 石灰水泥粉煤灰综合稳定类( 简称三灰土) , 探讨了不同剂量对无侧限抗压强度的影响趋势, 并结合实验路的铺筑验证应用效果, 提出对此类土应用于底基层的推荐方案, 对类似工程具有很强的参考价值。
关键词: 底基层; 塑性指数; 粉砂土; 无侧限抗压强度; 研究
0 前言
国家土地政策调整后, 加大了土地征用管理, 审批难易程度增大, 补偿标准增加, 对于新建交通基础设施来说, 公路路基用土土源日益紧张, 严重缺土的问题困扰建设单位, 加大了综合优化研究, 主要做法有两方面, 一方面加大方案比选, 合理选择路线走向, 合理控制路堤填土高度; 另一方面, 加大路面结构优化设计, 合理选择路面底基层,充分利用现有资源。
省道254、 322改线丰县绕城段, 全长11.7KM。地处黄河冲击平原, 土质以砂土、 粉砂土为主, 比较适宜瓜果的生长。沿线乡镇工业欠发达, 农业是各乡镇的经济命脉, 主要种植苹果、 梨、 蔬菜等经济作物。为此该路段在设计过程中采用了较低的路堤, 全线约需土方41万立方米。为了充分利用资源、 减少占用耕地, 所有土方来自于沟塘、 河堤, 这些深层土以粉沙土为主, 路堤土方经过加石灰或水泥处理达到了相应的压实度要求, 原设计的12%石灰土底基层经过多次平行实验, 7天无侧限抗压强度远远达不到设计的要求, 为此进行了多种稳定土方案的前期实验研究, 为领导科学决策、 底基层设计变更奠定了坚实的基础。现将经验教训全面总结, 以供同行门参考。
1、 原材料性质分析
1.1 土
土样来源于挖塘河堤土, 经过实验液限为27.5, 塑限为19.6, 塑性指数为7.9, 判定为低液限粉砂土。
1.2水泥
淮海水泥厂生产的32.5级普通硅酸盐水泥, 水泥细度筛余为 2.1%, 安定性为 1MM, 标准稠度用水量为 30%, 初凝时间为3H45 Min, 终凝时间为6H12Min, 28天抗折强度为6.2MPa, 抗压强度为34MPa。
1.3石灰
石灰产地为山东家祥, 消石灰氧化钙和氧化镁含量为58%, 是三级消石灰。
1.4粉煤灰
试验所用的粉煤灰产于徐州茅村发电厂, 都是湿排灰, 主要化学成分及颗粒组成见表1-1和表1-2, 从试验结果能够看出本研究所用的地产粉煤灰颗粒偏粗, 比表面积较小, 属三级粉煤灰。
表1-1 粉煤灰的主要化学成分和含量(%)

烧失量
SiO2
Fe2O3
Al2O3
CaO
MgO
SO3
TiO2
细度
9.14
48.72
3.45
28.98
3.04
0.96
0.01
2.40
48.64

表1-2 粉煤灰的颗粒组成
筛
孔
尺
寸
通
过
率
材
料
名
称

4.75
2.36
1.18
0.6
0.3
0.15

0.075

粉煤灰
100
100
100
100
99.8
96.8
81.4

2、 试验研究
鉴于节约土地的原则, 本项目只能用低塑性指数的粉砂土作为底基层, 根据公路路面基层施工技术规范不适宜做二灰土, 室内试验安排了四大类12组不同配比稳定土实验, 即石灰稳定类、 水泥稳定类、 水泥与石灰综合稳定类、 三灰( 石灰、 水泥、 粉煤灰) 综合稳定类, 试验结果见下表1-3。
对比分析表1-3的实验结果能够看出, 针对低塑性指数、 低液限的粉砂土应用于底基层来说, 能够得出以下结论;
⑴石灰稳定类7天无侧限抗压强度较低, 遇水就散, 不适宜用于底基层;
⑵石灰水泥综合稳定类遇水虽不散, 但无侧限抗压强度偏低, 不适宜用于高速、 一级公路的底基层, 宜用于其它等级公路的底基层;
⑶石灰水泥综合稳定类再用粉煤灰等量替代土后无侧限抗压强度明显提高, 水泥剂量达到一定比例后无侧限抗压强度满足规范要求, 适宜用于底基层;
⑷水泥稳定类, 无侧限抗压强度不满足高速、 一级公路底基层规范要求, 不适宜用于高速、 一级公路的底基层, 宜用于其它等级公路的底基层。
表1-3 试验结果汇总
类别
配比
最大干密度g/cm3
最佳含水量( %)
强度
( MPa)
石灰稳定类( 石灰:土)
12:100
1.65
18
0.26
14:100
1.63
18
0.28
水泥稳定类( 水泥:土)
5:100
1.70
15
0.75
6:100
1.72
15
0.9
7:100
1.74
14
1.13
8:100
1.76
14
1.22
水泥、 石灰综合稳定类( 石灰:水泥:土)
2:12:86
1.68
16
0.49
2:10:88
1.71
16
0.44
三灰综合稳定类
( 水泥:石灰:粉煤灰:土)
2:10:20:68
1.53
19
0.56
2:12:24:62
1.50
19
0.52
2.5:12:24:61.5
1.53
19
0.75
3:12:24:61
1.54
19
0.83
3、 实验段铺筑
根据室内试验结果, 在绕城段安排了一段长度为200米实验段。采用三灰综合稳定低塑性指数土, 水泥、 石灰粉煤灰、 土比例采用2.5: 12: 24: 61.5, 施工季节在7月份, 麻袋覆盖养生14天, 然后铺筑路面基层水泥稳定碎石。
实验段均能在水泥初凝前碾压结束, 强度较高, 都能取出完整的芯样。三灰土成型效果较好, 表面不起皮, 不松散; 而水泥土表面1~2cm成型效果差, 起皮现象时有发生。究其原因主要是在碾压过程中表面一直处于剪切力作用下, 不易压实, 主要靠早期强度; 而三灰土除了具有早期强度外, 其中的石灰和粉煤灰中的有效成分还会发生气硬性反应, 形成后期强度, 弥补了表面强度的不足。
三灰土施工采用稳定土拌合机路拌法施工, 按配合比计算土方、 消石灰、 粉煤灰的松铺厚度, 首先, 上土方, 翻耙、 粗平, 检查土方量; 其次, 布石灰, 检查石灰量; 再次, 上粉煤灰, 检查粉煤灰量; 第四, 将土、 石灰、 粉煤灰采用稳定土拌合机拌合均匀, 粗平后按一袋水泥重量打方格, 撒布水泥; 第五, 再次采用稳定土拌合机拌合均匀, 精平、 碾压。精平前注意检查混合料的含水量, 确保含水量稍高于最佳含水量; 同时, 注意掌握从加水泥到碾压结束时间即延迟时间不宜超过3~4个小时。
4、 结束语
综合室内试验和实验段的铺筑, 对于低塑性指数的粉砂土用作底基层, 推荐采用三灰稳定, 即水泥、 石灰、 粉煤灰综合稳定, 成型效果较理想。当前我市其它干线公路类似低塑性指数土用做底基层都采用三灰稳定的方法, 其它方法如石灰、 水泥、 石灰和水泥综合稳定无侧限抗压强度都很难达到相应规范标准。
参考文献
[1] JTJ051-93, 公路土工试验规程【S】
[2] JTJ057-94, 公路工程无机结合料稳定材料试验规程【S】
[3] JTJ034-93, 公路路面基层施工技术规范【S】