■李曉磊
(福建省交通規(guī)劃設(shè)計院,福州 350001)
淺談順邵高速公路高液限土改良利用的方法
■李曉磊
(福建省交通規(guī)劃設(shè)計院,福州350001)
本文結(jié)合南平市順昌至邵武高速公路A8標(biāo)段路基設(shè)計,對廢棄的高液限土進(jìn)行改良填土分析研究,討論了多種改良方法并選取了本項目最適用的方法,達(dá)到減少項目借方的目的,其結(jié)果可供類似工程參考。
高液限土處治改良填土路基
項目起于南平市順昌縣水南鎮(zhèn)井壟村附近,順接在建的南平至順昌高速公路,并與延順高速共建順昌互通;終點(diǎn)位于邵武市下沙鎮(zhèn)張家際村附近,接既有的武邵高速公路,并通向邵光高速公路。A8標(biāo)段起點(diǎn)(K59+600),位前鋪前村北側(cè),與A7標(biāo)段對接。路線向北沿國道西側(cè)山邊布線進(jìn)入?yún)羌姨伶?zhèn),路線沿天步嶺后山布線避開吳家塘開發(fā)區(qū),并于天步嶺村處設(shè)吳家塘互通連接國道G316,建安家渡大橋(728.8m)跨國道G316、富屯溪、鷹廈鐵路及金塘大道(在建),經(jīng)原安家渡村,穿張家際隧道(802m),經(jīng)張家際村后山,終于張家際村西北側(cè),并設(shè)置張家際樞紐互通連接既有的武邵高速公路,終點(diǎn)樁號K66+874.410(=武邵WSK51+400),路線長7.273km。詳細(xì)位置見圖1。
圖1 擬建項目位置圖
順邵高速公路A8標(biāo)段是本項目先期開工段,時間緊任務(wù)重。全標(biāo)段土石方情況如下表1:
為了減少項目借方,平衡標(biāo)段土石方借廢情況,將部分高液限土改良利用,做為路基填料。根據(jù)地質(zhì)報告,路段分布高液限土,如下表2所示:
表1 路基每公里土石方數(shù)量表
高液限土具有膨脹性時,應(yīng)按膨脹土路基進(jìn)行設(shè)計。路基設(shè)計應(yīng)注意邊坡排水與支擋工程的綜合設(shè)計,并與路面結(jié)構(gòu)設(shè)計相協(xié)調(diào),減少路基變形過大或不均勻沉降而引起路面結(jié)構(gòu)性破壞。
(1)填方路基:高液限土不能直接作為路堤填料。當(dāng)利用挖方路段高液限土填筑路堤時,應(yīng)進(jìn)行處治。路堤基底應(yīng)設(shè)置排水隔離墊層,厚度0.3m~0.5m,采用滲水性良好的砂礫或碎石填筑,其頂面應(yīng)設(shè)置反濾層。
(2)挖方路基:挖方邊坡高度不宜超過20m,路塹邊坡設(shè)計應(yīng)遵循“緩坡率、寬平臺、固坡腳”的原則。當(dāng)邊坡高度超過6m時,挖方路基宜采用臺階式斷面,若地形允許,宜放緩邊坡;應(yīng)根據(jù)高液限土的工程性質(zhì)、公路等級,對路塹路床0.8m范圍的高液限土進(jìn)行超挖,并換填滲水性良好的砂礫、碎石土或外摻石灰等材料處治。應(yīng)注意路基排水系統(tǒng)的綜合設(shè)計,及時引排地面水和地下水。根據(jù)地下水發(fā)育情況,因地制宜在塹坡上設(shè)置仰斜式排水孔、支撐滲溝,在邊溝下設(shè)置滲溝。應(yīng)注意路塹邊坡坡面防護(hù)與支擋加固的綜合設(shè)計,坡面防護(hù)宜采用骨架植物防護(hù),當(dāng)邊坡穩(wěn)定性不足時應(yīng)增設(shè)支擋工程。對于全封閉的圬工防護(hù),應(yīng)在墻背設(shè)置厚度為0.15m~0.30m的排水墊層。
遵照“珍惜土地資源、合理利用高液限土,加強(qiáng)技術(shù)措施、確保道路安全”的設(shè)計原則,在總結(jié)國內(nèi)外及我省高速公路建設(shè)中高液限土利用與施工的成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,結(jié)合南平地區(qū)的氣候特點(diǎn)及筑路材料來源狀況,擬定以下高液限土利用處治方案:
①高液限土:液限在50%~75%之間,塑性指數(shù)在26~39.5之間,具有弱膨脹性。
②棄方路段:高液限土作棄方處理。
③欠方路段:液限不大于70%,<0.074mm顆粒含量小于75%的高液限土經(jīng)處治后可作路基填料,優(yōu)先利用指標(biāo)好、運(yùn)距近的料源。
④利用范圍:經(jīng)處治后的高液限土可作為高度大于3m且小于10m的路堤距路床頂面2m以下93區(qū) (下路堤及以下)的路基填筑材料。陡坡路基、常水位以上50cm以下的部位不得利用。
(1)高液限土化學(xué)改良處治方法
摻水泥等固化材料處治:施工單位可根據(jù)現(xiàn)場實際情況,并在滿足設(shè)計要求的前提下,通過室內(nèi)外試驗確定最佳改良方案。摻石灰,需在沿線設(shè)石灰消解場、增加造價,并且南平地區(qū)石灰的料源缺乏,水泥料源豐富,因此本項目推薦采用摻入水泥對高液限土進(jìn)行處治。摻拌水泥施工采用路拌法,施工工序見圖a。施工中應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
①由于室內(nèi)試驗配合比是以土方壓實緊密的體積計量,而現(xiàn)場只能以松散計量配水泥,所以要以松散系數(shù)換算成施工配合比。應(yīng)以試驗段壓實效果與室內(nèi)試驗效果進(jìn)行對比來調(diào)整松散系數(shù)。
②每層施工厚度在20cm內(nèi),松鋪厚度應(yīng)根據(jù)不同土質(zhì)而確定。
③用路拌機(jī)拌和到顏色均勻一致時方可整平碾壓,若出現(xiàn)花面要進(jìn)行補(bǔ)拌。
④密實度檢測合格后宜在及時進(jìn)行下一層作業(yè),以防止機(jī)械擾動。
(2)高液限土物理改良處治方法
改變土體含水量或增加壓實功處治該處治方法原理是在室內(nèi)試驗結(jié)果分析總結(jié)的基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)場的施工條件,通過調(diào)整含水量、壓路機(jī)噸位、碾壓遍數(shù)、松鋪厚度等指標(biāo)來尋求最佳施工工藝與可行的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。具體施工工序見圖2(b)。采用該方法處治高液限土應(yīng)注意以下施工要點(diǎn):
圖2 高液限土改良方法
表3 高液限土改良處理工程數(shù)量表
①高液限土改良填筑應(yīng)盡量利用旱季施工,不得已在雨季施工時,應(yīng)做好臨時排水措施,嚴(yán)防細(xì)粒土浸水或泡水;
②沿挖方內(nèi)側(cè)挖排水溝,深度約1.5m,用推土機(jī)或犁鉤松0.3~0.5m后原地進(jìn)行翻曬;
③高液限土改良填筑前應(yīng)設(shè)置一層 (不少于30cm)砂墊層作為隔水層,防止地下毛細(xì)水上升;
④高液限土改良施工填筑的整平壓實過程中,應(yīng)嚴(yán)格控制分層厚度,松鋪厚度控制在25cm內(nèi)為宜,并注意粉碎含水量較大的土團(tuán)。當(dāng)土的天然含水量過大時,采用晾曬蒸發(fā),薄層(松鋪20cm左右)填土壓實等措施,使之接近最佳含水量時進(jìn)行碾壓;
⑤必須加強(qiáng)路基的臨時排水措施,保證地基及已填筑路基不被水浸泡,路基頂面應(yīng)平整,橫坡度一般不得小于3%;
⑥加強(qiáng)土樣的送檢工作,一經(jīng)發(fā)現(xiàn)土的性質(zhì)變化時必須重做有關(guān)的土工試驗,以調(diào)整施工工藝;
⑦密實度檢測合格后應(yīng)及時進(jìn)行下一層作業(yè),以防止機(jī)械擾動。
(3)施工質(zhì)量控制
經(jīng)處治后的高液限土應(yīng)滿足以下質(zhì)量要求:
①脹縮總率(50kPa壓力下膨脹與收縮率總和)不大于0.7%;
②填料最小強(qiáng)度(CBR)不小于3%(飽水后);
③按濕土法重型擊實試驗法求得的最大干密度的壓實度不小于93%。
綜上所述,本項目采用摻拌水泥的方法改良高液限土,共改良7.38萬立方米高液限土(見表3),保證了工程質(zhì)量,節(jié)約造價,節(jié)省工期,保護(hù)環(huán)境。本文對高液限土改良方法可供類似工程參考。
[1]中華人民共和國交通部.JTC D30-2015,公路路基設(shè)計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社.2015.
[2]蘭青.高液限土路基填筑施工技術(shù)[M].北京:人民交通出版社. 2014.
[3]中華人民共和國交通部.JTJ051-93,公路工程試驗規(guī)程[S].北京:人民交通出版社.1993.