高含水量低液限粘土(CL)路基填筑质量控制

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1、高含水量低液限粘土（CL）路 基填筑质量控制第五工程有限公司桥梁公司王俊杰 孟宪彪 董文武 高禄巍摘要压实度弯沉值是控制高速公路路基填筑质量的重要指标。本文通过对高含水量低液限粘土（CL）特性的室内土工试验分析室外试验段研究，在保证路基填筑质量的前提下，合理选用最大干密度击实方法，找出了不同击实方法下最大干密度rd。最佳含水量W0的差异系数。通过对试验段的研究分析，确定了压实设备类型工序组合质量控制参数。关键词 粘性土 击实方法 路基填筑 质量控制1 工程概述同三线为我国新建最长高速公路运输大动脉工程，东起黑龙江省同江市，南至海南岛三亚市。我局负责承建国道主干线同江至三亚公路（莱西至两城段）暨

2、前湾港连接线的第六合同段的施工任务，线路里程为K64+500K76+600，总长12.1km。路基工程均为填方地段，路基压实方量为224.6万方，沿线可开采土场均为第四系沉积粘土或亚粘土，属低液限粘土（CL）。各土场地下水位普遍偏高，均为0.82.0m，土体天然含水量较高，处于2235%不等，为路基施工的主要填料。本合同段施工合同周期2001年12月30日至2002年12月30日，工期为一年，考虑3月份前基本不能动工，施工的6月至8月份为雨季，实际工期为不足9个月。施工技术要求：距路槽080cm为95区，80150cm为93区，150cm为90区，技术要求较高。根据高技术要求、短施工工期、高含

3、水量的客观实际条件，高含水量低液限粘土（CL），路基填筑质量控制成为了路基施工的关键。2 室内土工试验及数据分析通过对沿线可开采土场进行详细的实地勘察与分析，根据“就近取土”的原则，结合地下水位的实际情况，最后我们选取了地下水位较低的13个土场做为路基填筑的取土场，并抽取了具有代表性的土样做土工试验，并进行数据分析。试验时按干法重型击实、湿法重型击实比照进行，试验成果如表1。2.1 干法、湿法定义2.1.1干法：即取具代表性的土样风干或在500C湿度下烘干，然后放在橡皮板上用圆木棍碾散，然后过不同孔径的土筛（视粒径大小而定），按四分法准备试样。试样中加入不同水分（按23%含水量递增），搅拌均匀

4、后闷料一夜备用。2.1.2湿法：即用手拣除土样大于38mm的粗石子即可，保持天然含水量的第一个土样可立即用于击实，其余几个试样，将土分成小土块，分别风干，使含水量按23%递减，制备试样。2.2土工试验成果及分析2.2.1试验成果：见表1。I-1I-2I-3I-4I-5I-6I-7I-8I-9I-10I-11I-12I-13最大干密度（g/cm3）干法1.931.981.871.962.122.111.972.002.052.031.981.912.07湿法1.901.941.841.932.062.041.931.951.981.971.931.872.02最佳含水量（%）干法7.314.01

5、2.214.19.411.511.07.012.611.211.213.610.8湿法8.516.513.816.810.613.112.98.514.212.813.315.212.5液限（%）34.440.837.538.236.036.529.535.440.538.035.232.636.5塑限（%）16.024.817.319.718.019.017.216.920.323.719.219.121.3塑性指数（%）18.416.020.218.518.017.512.318.520.214.316.013.515.2表12.2.2试验成果分析图纸技术要求，填料土的液限应小于50%，塑

6、性指数应小于26%，以上13土场的比两项技术指标均能满足要求。由表1的试验成果分析，对于同一土场的土，采用干法重型击实结果与湿法重型击实结果存在较大差别，规律较为明显。对于最大干密度干法结果明显大于湿法结果，本试验分析存在以下线性关系式： r湿=0.271437292+0.840312361r干（相关系数0.992811387）；对于最佳含水量，干法结果明显小于湿法结果，本试验分析，存在以下线性关系式：W湿=0.437639938+1.118855728W干（相关系数0.993141418）。3 现场路基试验段填筑控制3.1 机械配置同三线高速公路要求技术指标高,击实标准采用重型击实，填料压实

7、要求90区95区。为了保证施工质量，我们选取用了精良的施工设备，各设备主要技术参数如下：YZ14JC型振动压路机，工作质量1400kg，静线荷载336N/cm，振动频率28Hz，振幅1.02.0，激振力270.5KN，轮宽2130mm。YZ18A型振动压路机，工作质量1800kg，静线荷载538N/cm，振动频率28/35Hz，振幅1.82.4，激振力400/282KN，轮宽2250mm。T140-1推土机，功率103 KN，接线压力650Kpa。PY180平地机，额定功率136 KN，刮刀宽2740mm。3.2填筑虚铺厚度选择由于各土场的土体天然含水量较高，填筑厚度不宜过厚。结合施工工期，寻

8、求合理的虚填厚度是控制施工的关键。为解决上述问题，我们选取了3种不同填土厚度进行凉晒试验，凉晒时，每日用翻地机分早晨、中午翻晒两次，并做每日的含水量结果统计。试验结果如表2。表2虚铺厚度(cm)天然含水率(%)1d2d3d4d5d2530.522.214.310.88.56.53031.222.816.212.310.28.43530.823.217.614.212.410.7通过表2的数据分析，虚填厚度25cm时，晾晒3天基本达到最佳含水率，虚填30cm时，凉晒3天也基本达到最佳含水率。虚填厚度35cm时，晾晒4天基本达到最佳含水率，通过试验，粘土压实系数为0.82，根据本合同段的路基填筑最

9、大厚度9.2m来控制工期，按25cm、30cm、35cm虚铺厚度，路基填筑时间分别为135天、125天、131天，均能满足合同工期要求，但从经济角度，工期控制分析，宜选30cm为施工填土的虚铺厚度。3.3施工工艺控制为保证工程质量，同时实现经济效益的最大化，在试验段施工时，我们对压路机的规格型号做了施工性能分析，并按干法、湿法的最大干密度对压实结果进行评定，同时引入弯沉参数进行干湿法检测质量验证。3.3.1压路机性能分析对同一土质的土，按虚铺厚度30cm填筑2段，每段100m，填筑完毕后，用翻地机每日翻晒两次，待土的含水量水率达到最佳含水时，用刮平机刮平。后分别用、型压路机进行辗压，静压两遍后

10、再重新用刮平机刮平一次，而后进行振动辗压，辗压速度2km/h以内。辗压时顺序为先两边再中间，滚迹搭接40cm，每辗压两遍用MC-3型核子仪进行压实度检测，检测时分别以干法、湿法最大干密度进行比照检验。 表3压路机编号虚铺厚度(cm)含水量(%)压实遍数24681012143011.8干法86.2590.6895.2796.8995.8394.9094.28湿法88.4793.2191.1699.3297.9897.1296.853011.8干法80.5986.4790.5591.3893.0294.4594.18湿法82.7288.2692.4093.5295.1896.1495.72由表3可

11、以看出，对压路机，振动辗压2遍至8遍时，压实效果呈增大趋势，而8遍以后，土体压实效果增长缓慢，甚至呈下降趋势，说明压路机振动辗压至8遍时，该压路机已充分发挥了其压实效能，亦即该压路机振动辗压至8遍时，实现最大压实功；对压路机，增长趋势基本同于压路机，只是压路机振动辗压至12遍时才实现其最大压实功。3.3.2干法、湿法最大干密度控制施工的差异性从表3用干法、湿法两种最大干密度对压实效果的检测评定，干法检测值始终小于湿法值，约小两个百分点。显而易见，在施工中用湿法干密度进行施工检测时远优于干法，但压实质量能否保证，为判断其是否实用，我们引入了弯沉检测对其验证。3.3.3通过对湿法干密度检测的93区

12、、95区9695区97进行了弯沉检测，每区检测10点，检测结果表4表4压实区压实度(%)弯沉检测值(10.01mm)设计279合格率(%)93干法91.5693.25256 296 244 270 285292 275 266 255 243266 271 240 255 243252 265 221 261 249240 252 220 238 215218 186 195 213 23570湿法95 ()干法93.45100湿法95.7895()干法95.20100湿法97.62由表4，通过对三个不同压实区间的弯沉检测，用湿法检测的压实度95%时，弯沉检测值均满足设计要求，完全可保证路基的

13、压实质量，由此，由湿法干密度控制路基压实是可行的，在施工时可减小施工难度。3.3.4经济分析：对于压路机，按虚铺厚度30cm，接近最佳含水量时，振动辗压4遍，压实度可满足90区要求，单方成本7.85元，振动辗压5遍时，可满足93区求，单方成本8.52元。振动辗压6遍时可满足95区要求，单方成本9.16元。对于压路机，在同等填筑条件下，振动辗压6遍时，压实度可满足90区要求，单方成本7.55元，振动辗压10遍时，可满足93区求，单方成本8.87元。振动辗压12遍时可满足95区要求，单方成本9.54元。通过对、压路机的压实效果经济分析，对于90区宜用型压路机进行施工，对于93区、95区则亦用型压路

14、机进行施工。4 路基填筑质量控制要点路基填筑大面积施工时必须严格按以下要点进行控制：4.1分层填筑采用横断面全宽、纵向水平分层填筑压实的方法进行施工。施工时，按自卸车的载土容量计算堆土间距卸土，以便平整时控制填土厚度均匀。4.2保证边坡压实质量为保证边坡压实质量，路基两侧各加宽50cm，辗时同路基本体压实质量。4.3凉晒摊土机初平后，用翻地机进行配合凉晒，至最佳含水量左右。4.4刮平凉晒完毕后，用刮平机刮平，至控制层无显著的局部凹凸。严格控制虚填厚度30cm，并按设计做出横纵坡。4.5辗压按工艺确定的机械组合，选用压路机辗压。辗压前向压路机司机进行技术交底，按工艺确定的压实遍数行进度进行压实，

15、压实顺序按先两侧后中间，先慢后快，先静压后振动压的操作程序进行碾压，各区段交接处互相重叠压实，纵向搭接长度2m，滚迹重叠0.4m。4.6检验检测前检查填料是否符合要求，碾压效果是否均匀，填筑层厚是否超规，路基每层填筑完毕，压实质量达设计验标规范要求后，方可进行下一步施工，否则，下达质量不合格通知单，要求重新压实，直到合格为止。5 控制效果5.1施工质量通过施工验证，用湿法最大干密度控制路基压实质量是合理的。2002年9月底，我标段的路基施工全部完成，应业主要求提前交工3.6km，现场抽检验收，压实度合格率100%，弯沉测点合格率100%，施工质量是可靠的。5.2经济效益通过对压实机械的优化组合，减小了施工难度，提高了经济效益，减少直接投入近10万元。5.3通过室内土工试验、试验段研究、现场质量控制，总结出了一套高含水量低液限粘土（CL）路基填筑质量控制的成熟办法，为今后类似路基施工积累了经验。