[科普中国]-弹簧现象

路基施工弹簧现象处理引言

省道353线德州东延段工程项目起点位于京福高速公路德州市南联接线立交桥, 终点位于陵县西环。中间主要控制点有张申、 马颊河、 薛庄、 时楼, 全长14.188 km, 终点与国道104线相交处设一支线, 长0.595 km。路线经鲁北冲积平原, 地形平坦, 属于中、新代断陷、凹陷强烈下沉地区, 表面覆盖第四系沉积物, 沿线地表由粉砂、亚粘土、粘土组成, 表层为耕植土。沿途穿越马颊河、岔河、鱼塘, 靠近丁东水库和仙人湖, 地下水位高, 陵县段开挖1 m左右即见明水, 路基处理翻浆弹簧现象相当严重。施工中, 采用重夯处理路基的方法, 一般地段重夯夯实两遍, 对于高填土地段相应增加夯实遍数。本文介绍对重夯过后出现的翻浆弹簧地段, 采用换填土、下挖填生石灰块、加做10 %石灰土、6 %水泥土、抛石挤淤等处理方法的点滴经验。

1换填土 下挖填生石灰块K13 +230 以东及支线1.48 km 的路段地下水位高, 开挖1 m左右即见明水, 重夯过后, 出现大面积的弹簧现象。经过反复论证试验, 决定沿线路每隔2.0 m 沿路基横断面开挖一条宽2.0 m,深1.0 m 的沟,使土壤里的水分积聚在沟里。挖出的土均摊在路肩上晾晒, 以做回填用, 沟底填放0.3m 厚的生石灰块。生石灰块吸水反应,生成熟石灰, 晾晒三天后, 再将挖出的较干的土回填。每回0.3 m 厚用2 t振动压路机碾压两遍,使其达到一定的密实度。以上生成的熟石灰(Ca(OH)2) 与土壤里的S iO2反应生成质地坚硬的C aS iO3,有效地阻止了地下水的反涌, 起到了隔水层的效果。回填后, 再在上面加做一层10%石灰土, 从结果看效果良好。

2 加做20 cm 厚10 %石灰土补强层灰土补强在鲁西北地区常被用于软土地基的处理。一般适用于处理1 ～4 m 厚的软弱土层,灰土补强层是将地基下面一定范围内的弱土层挖去, 用一定体积比配合的灰土在最优含水量情况下分层回填夯实或压实, 根据以往经验, 8%灰土只能改善土和压实性能, 10%和12%灰土一般作为最优含灰率, 灰土中的土不仅作骨料用, 而且参与化学作用, 尤其是土中的粘粒或胶粒具有一定活性和胶结性, 含量越多, 灰土强度越高。针对一般地段的翻浆处理, 采用了加做10%石灰土补强层的处理方法。

2.1 补强石灰土最佳灰剂量的确定

经对沿线土样做击实试验和液塑限联合测定试验。

(1) 击实使用的击实筒容积997 m l, 击锤重4.5 kg,落距45 cm ,每次击实27次。试验结果:最佳含水量12.4%, 最大干密度1.82 g /cm 。

(2) 液塑限联合测定试验中, 土样的制备经风干后过0.5 mm 筛。试验结果:液限wL=31.0% 塑限wP=19.2 %。

(3) 根据土样击实及液塑限联合测定试验, 对补强石灰土做了配合比试验。 共计做了外掺 8 %、9 %、10 %、11 %、12 %五组配合比试验。补强石灰土的击实试验击实筒容积997 m l,击锤重4.5 kg,落距45 cm ,每次击实27次。试验结果表明, 外掺灰剂量达到10%即能达到要求, 综合考虑费用及质量要求, 决定选用10%石灰土作补强层。

(4) 10%补强石灰土干密度与含水量关系。试验结果:最佳含水量 13.9 %, 最大干密度1.73 g /cm3 。

2.2 补强石灰土的施工

具体施工中 , 注意事项如下。

(1) 将一定范围内的弱土层挖去 , 挖出底槽后晾晒一至两天 。这样有利于底层水分蒸发, 降低土壤里的含水量。同时也使人力、 机械能够得到合理的调配, 各工序间进行合理的穿插作业 , 达到最佳的配合。

(2) 所有石灰均需充分消解 。

(3) 拌合时注意接头处要拌合均匀, 拌合后灰土里不含大于 1.5 cm 土 (灰) 块。

(4) 压路机行进时的速度要均匀 , 保证碾压后不起浮皮。 K13 250之间做了两层补强灰土, 效果良好。

3加做6 %水泥土补强层因受公路治理超载超限等社会环境的影响, 生石灰供应不足, 且当时正值雨季, 六七月份平均有1/2的天气降雨。因天气影响,加做的补强石灰土很难在规定的时间里达到设计强度。结合当时的情况, 决定改用水泥土代替10%石灰土。水泥在当地容易买到, 在很短的时间内就能达到强度, 并且价格相对地便宜。

3.1 水泥土最佳水泥剂量的确定

经选用山东临邑水泥厂生产的P.032.5M Pa水泥, 经山东省公路技工学校试验室测定, 其初凝时间为245 m in,终凝370 m in,完全符合施工时间的要求。试验室做了水泥剂量为5 %、6 %、7 %、8 %四组试验。结果表明6 %剂量的水泥土完全能取代10 %石灰土。其干密度与含水量关系如图4。6 %水泥土最佳含水量12.6 %,最大干密度1.78 g /cm。

3.2 施工效果

水泥土处理软路基, 原材料很容易买到, 价格相对便宜。成型时间短, 强度高, 适合雨季施工。拌合较石灰土均匀, 不含大的颗粒。水泥土处理软路基具有较高的推广价值。

4 抛石挤淤结合水泥土处理软土地基抛石挤淤处理软土地基造价高, 但处理效果也是较为明显的一种。这种方法主要是在弹簧土以及有积水的路段填石头, 填石的高度以露出原有土层(或积水) 高度为宜 。填石一定要把石块压实, 不能出现软弹现象, 然后再填筑土方。

(1) K6 +911 ～ K7 +900、 K9 +600 ～ K10+200段为跨河流及鱼塘段, 当地政府因时间原因直接用土将鱼塘及河流填塞 。为保证工程质量, 对该路段路基处理先下挖 2.5 m , 然后用较为干燥的土每 30 cm 回填一层, 回填过程中用推土机整平,18 ～ 21 t三轮压路机压实, 一层层碾压至路槽高程以下 1.5 m 整平后开始抛石, 抛石厚度 1.0 m 。在抛石过程中注意把石块排列整齐、 压实。经实际施

(2) 抛石后再进行土方填筑。填筑 30 cm 厚加做一层 180 cm 厚 6 %水泥土, 其主要作用是隔水 。最后再进行素土的回填, 回填至路槽高程时 ,在路槽上再加做一层 180 mm 厚 6 %水泥土 , 这层水泥土主要起稳固、 增加强度的作用。

5 结束语从省道 353线东延段工程陵县低洼盐碱地带路基翻浆弹簧处理施工来看, 根据鲁西北地质气候水文条件, 比较有推广价值的就是加做石灰土补强层。若在雨季施工 , 改做水泥土为好, 因为水泥土有成型快、 价格低、 强度高等特点。下挖回填生石灰块主要应用于地下水位较高的地段, 当然费用要跨河流、 沼泽地等 , 采用换填土 、 抛石结合加做石灰土较易 , 获得成功。1