確定路基填筑標(biāo)準(zhǔn)的室內(nèi)試驗(yàn)研究

楊利偉

1 概述

以某高速公路工程地基為依托,在該標(biāo)段樁號(hào)K9+160,K15+200,K16+300處選取三種比較典型的粉質(zhì)黏土進(jìn)行系列室內(nèi)試驗(yàn),為現(xiàn)場(chǎng)施工提供碾壓控制標(biāo)準(zhǔn)。

本次試驗(yàn)按如下思路開展:首先,通過擊實(shí)試驗(yàn)確定每種典型土的最佳含水量與最大干密度。然后,選取大于最佳含水量的四個(gè)含水量點(diǎn)(包括最佳含水量點(diǎn))分別按三種擊實(shí)功(每層擊數(shù)98擊,50擊,30擊)進(jìn)行承載比(CBR)試驗(yàn)。

2 擊實(shí)試驗(yàn)

依據(jù)JTJ 051-93公路土工試驗(yàn)規(guī)程[1],對(duì)所選取的三種典型路基土進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)以便求出其最佳含水量和最大干密度。在每層擊數(shù)98次的條件下它們的干密度和含水量的關(guān)系曲線如圖1～圖3所示。三種代表性土的最佳含水量和最大干密度見表1。

表1 三種土的最佳含水量與最大干密度

從表1可以看出三種典型土雖然處于同一標(biāo)段(跨度8.8km),但它們的最佳含水量和最大干密度之間差異很大,說明該標(biāo)段土質(zhì)差異較大,室內(nèi)試驗(yàn)所選取的土樣雖然具有一定的代表性,但并不一定能夠涵蓋該標(biāo)段所有的土類。

3 土的壓實(shí)特性

在不同擊實(shí)功作用下土的干密度與含水量的關(guān)系曲線如圖4～圖6所示。不同擊實(shí)功條件下三種土料的壓實(shí)度隨含水量的變化如圖7～圖9所示。

表2 不同擊實(shí)功下的最佳含水量與最大干密度、壓實(shí)度關(guān)系

三種典型土在不同擊實(shí)功下的最佳含水量與最大干密度、壓實(shí)度的關(guān)系如表2所示。

從上述分析可以看出,擊實(shí)土的最佳含水量與最大干密度隨著擊實(shí)功而變化,其壓實(shí)效果與土的種類和含水量及壓實(shí)功密切相關(guān)。同一種土,壓實(shí)功越大土的最大干密度也越大,而對(duì)應(yīng)的最佳含水量越小,變化幅度因土而異。但在較小擊實(shí)功和較大含水量(相對(duì)于最佳含水量)的情況下,三種土的壓實(shí)度最小都能達(dá)到91%,因此只要控制好含水量和壓實(shí)功,壓實(shí)度一般都能滿足要求。

4 土的強(qiáng)度(CBR)特征

對(duì)三種典型土在不同擊實(shí)功下進(jìn)行承載比(CBR)試驗(yàn),三種不同擊實(shí)功每層擊數(shù)分別為98擊,50擊,30擊。土的CBR值隨含水量的變化規(guī)律如表3所示。

表3 不同擊實(shí)功下CBR與含水量關(guān)系

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出:

1)每種樁號(hào)土在三種擊實(shí)功作用下的CBR最大值所對(duì)應(yīng)的含水量幾乎在同一個(gè)點(diǎn),差別不太明顯。它們大概分別為:23.5%,16.8%,16.7%,都大大超過了各自的最佳含水量。

2)樁號(hào)K9+160,K16+300處土的最大CBR值都大于8%;但樁號(hào)K15+200處土的CBR值小于5%。

5 路堤填筑標(biāo)準(zhǔn)確定

填方路基既要滿足壓實(shí)度的要求又要滿足 CBR值的規(guī)定,同時(shí)要考慮水穩(wěn)定性的影響。因此,在制定壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)要綜合考慮三者的要求,方可達(dá)到預(yù)期的目的,從根本上保證路堤填筑質(zhì)量。

在該標(biāo)段,土料持水性能強(qiáng)難以曬干,現(xiàn)場(chǎng)施工條件與濕法更為接近。因此,填筑路基時(shí)采用濕法制定的壓實(shí)度指標(biāo)符合施工的實(shí)際情況。但由于濕法擊實(shí)制樣耗時(shí)較長(zhǎng),而試驗(yàn)條件受到限制。本次試驗(yàn)采取干濕相結(jié)合,即以天然含水量為基準(zhǔn)左右各配若干點(diǎn)。根據(jù)本次試驗(yàn)的結(jié)果分析,對(duì)于樁號(hào)K9+160和K16+300的土,含水量大于最佳含水量6%左右時(shí),其壓實(shí)度和CBR值均可滿足路床對(duì)填料的要求,只要控制好施工控制參數(shù),此兩種土料可直接填筑。但K15+200處土的 CBR值都小于5%,只有含水量為16.7%時(shí),其 CBR值才能夠達(dá)到3%以上,且該土在擊實(shí)時(shí)成型較困難,建議進(jìn)行改性處理。

由于室內(nèi)試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際碾壓試驗(yàn)存在一定的差異,室內(nèi)試驗(yàn)的結(jié)果可為現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)提供初步的控制參數(shù),但實(shí)際施工控制參數(shù)的確定還需要通過現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)來最終確定。

[1] JTJ 051-93,公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2] 中國(guó)建筑科學(xué)研究院,建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].