本發(fā)明屬于道路工程施工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種路基填筑的方法，尤其是一種改良高含水粉土和粉砂土進(jìn)行路基填筑的方法。
背景技術(shù)：
目前，對(duì)于高含水的粉土和粉砂土作為填料回填高等級(jí)路基的應(yīng)用較少，高含水粉土和粉質(zhì)砂土在路基施工中因其施工難度大，質(zhì)量不易控制，大部分工程不采用此種料進(jìn)行路基回填，直接將高含水的粉土和粉砂土外棄。部分施工單位也采取翻曬調(diào)整含水率后作為填料進(jìn)行回填，但翻曬時(shí)間長(zhǎng)，影響工期，同時(shí)因粉土和粉砂土的特性，回填的路基容易出現(xiàn)粘輪、起皮和表面裂紋等現(xiàn)象。
路基回填材料無(wú)論是何種填料，含水量對(duì)填料的密實(shí)程度起決定性作用。含水量較小時(shí)由于顆粒間引力在挖掘、裝運(yùn)、攤鋪過(guò)程中保持著比較疏松的狀態(tài)，土中孔隙大都互通，水少而氣多，在一定外部壓力作用下，雖然土孔隙中氣體易被排出，密度可以增大，但由于水膜潤(rùn)滑作用小，外部力不足以克服粒間引力時(shí)，土粒相對(duì)位移不容易，故密實(shí)度不易達(dá)到規(guī)范要求。含水量較大時(shí)，水膜厚，引力減小，外部功能較容易使土粒移動(dòng)，壓實(shí)效果明顯，但含水量過(guò)大時(shí)，孔隙中出現(xiàn)了自由水，外部壓力不可能使氣體排出，外部壓力一部分被自由水所抵消，減小了有效壓力，壓實(shí)效果反而降低。因此，施工中嚴(yán)格控制含水量尤其重要。
粉土和粉質(zhì)砂土土粒是在水力作用下，經(jīng)搬運(yùn)沉積而成的，廣泛分布于沖洪積平原、河流三角洲、沿海平原等，地基承載力低，粉土和粉砂土廣泛分布于中國(guó)全國(guó)各地。高含水粉土和粉砂土大量分布，因其高含水的特性，作為路基填料施工控制難度大，控制不嚴(yán)格容易形成質(zhì)量隱患。目前中國(guó)國(guó)內(nèi)的《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》尚無(wú)明確的采用高含水粉土和粉質(zhì)砂土作為填料填筑高等級(jí)公路路基的條文規(guī)定，盡管一些施工單位已經(jīng)做了很多嘗試，但施工工藝尚不完善，施工質(zhì)量控制困難。
在迄今業(yè)已公開(kāi)的專利文獻(xiàn)中，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01610618082.5公開(kāi)了一種基于低液限粉砂土改良的路基填筑材料及制作方法，屬于路基填料技術(shù)領(lǐng)域。其中改良的路基填筑材料按照路基填筑材料的總重量計(jì)，各成分及配比為：石灰2％～4％，粉煤灰2％～4％，其余為粉砂土。該發(fā)明采用石灰和粉煤灰混合料改良低液限粉砂土，不僅能降低該土的滲透性、壓縮性，提高路基填土的水穩(wěn)性，而且在減小路基變形的同時(shí)可增加土體強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)改良后的粉砂土可以用于高速公路路基填料，能降低高速公路建設(shè)成本。該路基填料采用石灰和粉煤灰混合料改良低液限粉砂土配方及配比不合理。
又如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?01510071545.6公開(kāi)了一種路基填筑施工方法，包括1)對(duì)路基填筑施工現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)斷面進(jìn)行復(fù)核；2)作填土壓實(shí)試驗(yàn)段，通過(guò)安裝在所述路基填筑施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)段的試驗(yàn)段無(wú)線傳感器組確定施工參數(shù)信息，并將所述施工參數(shù)信息通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)上傳到工程質(zhì)量控制中心，所述工程質(zhì)量控制中心根據(jù)所述施工參數(shù)信息確定所述路基填筑施工工藝；3)按照所述路基填筑施工工藝進(jìn)行各層填筑，每層在填筑過(guò)程中均埋有層級(jí)無(wú)線傳感器組；4)所述路基表面采用平地機(jī)或推土機(jī)刮平，采用與所述路基表面相同的填料對(duì)存在的凹陷填平夯實(shí)。該路基填筑施工方法有其局限性，不適用于采用高含水粉土和粉砂土進(jìn)行路基填筑施工。
因此，目前亟需一種能夠?qū)Ω吆弁梁头凵巴吝M(jìn)行改良，克服粉土和粉砂土直接用于回填路基的缺點(diǎn)，且改良后的高含水粉土和粉砂土作為路基填料施工形成的路床的各項(xiàng)指標(biāo)能達(dá)到施工規(guī)范要求的控制標(biāo)準(zhǔn)的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改良高含水粉土和粉砂土進(jìn)行路基填筑的方法，所述方法能夠?qū)Ω吆弁梁头凵巴吝M(jìn)行改良，克服粉土和粉砂土直接用于回填路基的缺點(diǎn)，且改良后的高含水粉土和粉砂土作為路基填料施工形成的路床的各項(xiàng)指標(biāo)能達(dá)到施工規(guī)范要求的控制標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明解決問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種改良高含水粉土和粉砂土進(jìn)行路基填筑的方法，包括如下步驟：
(1)路基填料取樣試驗(yàn)：對(duì)取土場(chǎng)的高含水粉土和粉砂土料源取樣并進(jìn)行試驗(yàn)室試驗(yàn)和分析，確定其類別，測(cè)定天然含水率、液限指數(shù)、顆粒密度、最大干密度、最小干密度；
(2)工藝試驗(yàn)：根據(jù)試驗(yàn)室對(duì)取樣的分析結(jié)果，初選摻配比例，按初選摻配比例配制填料，在試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行填筑試驗(yàn)，確定施工參數(shù)：
(2.1)摻配比例確定：擬定5個(gè)摻配比例方案，初選重量摻配比例為：水泥：石灰：土＝2:14:84、3:13:84、4:12:84、5:11:84和6:10:84；通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定各摻配比例方案的原始施工參數(shù)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)參數(shù)分析比選后，進(jìn)一步確定1～2個(gè)施工摻配比例方案；
(2.2)試驗(yàn)場(chǎng)地準(zhǔn)備：每個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地均在平直段路面，長(zhǎng)度為100～200m(米)，寬度為路基的全寬，平整度滿足規(guī)范要求；
(2.3)填筑參數(shù)確定：根據(jù)選定施工機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行各種工況參數(shù)的組合碾壓和壓實(shí)密度試驗(yàn)，測(cè)定壓實(shí)沉陷量，并取樣測(cè)定含水率；根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定虛鋪厚度、含水率、碾壓遍數(shù)、行車速度、整平碾壓松鋪系數(shù)；
(3)測(cè)量放樣：測(cè)量放樣控制邊線和高程，每20m用指示樁標(biāo)出路基邊緣的標(biāo)高，按每斷面3個(gè)點(diǎn)打土堆控制高程；
(4)布土、攤土：第一次打方格上土控制布土厚度；路基上滿土后用推土機(jī)以指示樁標(biāo)高為標(biāo)準(zhǔn)將高含水粉土和粉砂土攤鋪在路基上，用平地機(jī)整平，用振動(dòng)壓路機(jī)以時(shí)速為2.0km/h(千米/小時(shí))的速度快速穩(wěn)壓1遍；
(5)撒布石灰：第二次打方格控制布石灰厚度，上石灰，按3～6cm(厘米)的攤鋪厚度撒布石灰，攤鋪完后，用振動(dòng)壓路機(jī)以時(shí)速為2.0km/h的速度快速穩(wěn)壓1遍；
(6)第一次拌和，初平碾壓：用路拌機(jī)深入下承層5～10mm(毫米)進(jìn)行拌合和初平碾壓；
(7)撒布水泥：第三次打方格后進(jìn)行水泥撒布；
(8)第二次拌和，然后整平、碾壓、收面：用路拌機(jī)進(jìn)行第二次拌和，拌和深度以打入下承層1cm為限，第二次拌和進(jìn)行2遍；然后用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)碾壓路床多遍，弱振2遍、強(qiáng)振2～4遍，且輪跡重疊，最后用膠輪壓路機(jī)靜壓收面；
(9)養(yǎng)生：改良后的路基填料碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后，立即灑水養(yǎng)生，在整個(gè)養(yǎng)生期間始終保持穩(wěn)定土層表面潮濕。
進(jìn)一步地，步驟2中，確定的整平碾壓松鋪系數(shù)為1.35，路基填料的最佳含水率為13％；
當(dāng)路基填料的天然含水率在12％-15％范圍時(shí)，配比按重量摻配比例為：水泥：石灰：土＝3:13:84；當(dāng)含水率增加到16％-20％范圍時(shí)，配比按重量摻配比例為：水泥：石灰：土＝4:12:84；當(dāng)含水率增加到21％-25％范圍時(shí)，配比按重量摻配比例為：水泥：石灰：土＝5:11:84；當(dāng)天然含水率小于12％時(shí)，通過(guò)灑水調(diào)整含水率；當(dāng)天然含水率大于25％時(shí)，通過(guò)翻曬減小填料的含水率。
進(jìn)一步地，現(xiàn)場(chǎng)存放的水泥、石灰均布置為長(zhǎng)條狀斷面，用鐵鍬或鐵鏟配合機(jī)械灑布，控制灑布速度，避免揚(yáng)塵；不能及時(shí)攤鋪的料，采用防塵網(wǎng)進(jìn)行覆蓋，防塵網(wǎng)的邊角部位進(jìn)行搭接，邊部固定，防止被風(fēng)掀起。
進(jìn)一步地，步驟6中，碾壓前，若填料表層松散，則進(jìn)行灑水后再碾壓，避免揚(yáng)塵。
進(jìn)一步地，步驟8中，鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的噸數(shù)規(guī)格為20噸，膠輪壓路機(jī)的噸數(shù)規(guī)格為25噸。
進(jìn)一步地，步驟8中，輪跡重疊1/3輪寬，鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的時(shí)速為3.0km/h。
本發(fā)明的有益效果為：
本發(fā)明通過(guò)在高含水粉土和粉砂土中摻加不同劑量的石灰及水泥對(duì)其進(jìn)行改性處理，改良后作為路基填料施工形成的路床的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了施工規(guī)范要求的控制標(biāo)準(zhǔn)。在中國(guó)全國(guó)范圍內(nèi)，高含水的粉土和粉砂土大量分布，如果采用本發(fā)明所述方法進(jìn)行改良，能大量減少高含水粉土和粉砂土的棄土外運(yùn)，通過(guò)改良路基填料提高了路基承擔(dān)動(dòng)載荷能力，延長(zhǎng)了工程壽命；采用該方法施工可操作性強(qiáng)，有利于加快施工進(jìn)度；也能大量減少因開(kāi)采符合要求的路基填料造成的大量農(nóng)田破壞，節(jié)約土地資源，同時(shí)也能顯著節(jié)約工程造價(jià)，縮短施工工期。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
一種改良高含水粉土和粉砂土進(jìn)行路基填筑的方法，包括如下步驟：
(1)路基填料取樣試驗(yàn)：對(duì)取土場(chǎng)的高含水粉土和粉砂土料源取樣并進(jìn)行試驗(yàn)室試驗(yàn)和分析，確定其類別，測(cè)定天然含水率、液限指數(shù)、顆粒密度、最大干密度、最小干密度；
(2)工藝試驗(yàn)：根據(jù)試驗(yàn)室對(duì)取樣的分析結(jié)果，初選摻配比例，按初選摻配比例配制填料，在試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行填筑試驗(yàn)，確定施工參數(shù)：
(2.1)摻配比例確定：擬定5個(gè)摻配比例方案，初選重量摻配比例為：水泥：石灰：土＝2:14:84、3:13:84、4:12:84、5:11:84和6:10:84；通過(guò)擊實(shí)試驗(yàn)測(cè)定各摻配比例方案的原始施工參數(shù)，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)參數(shù)分析比選后，進(jìn)一步確定1～2個(gè)施工摻配比例方案；
(2.2)試驗(yàn)場(chǎng)地準(zhǔn)備：每個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)地均在平直段路面，長(zhǎng)度為100～200m，寬度為路基的全寬，平整度滿足規(guī)范要求；
(2.3)填筑參數(shù)確定：根據(jù)選定施工機(jī)械設(shè)備，進(jìn)行各種工況參數(shù)的組合碾壓和壓實(shí)密度試驗(yàn)，測(cè)定壓實(shí)沉陷量，并取樣測(cè)定含水率；根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定虛鋪厚度、含水率、碾壓遍數(shù)、行車速度、整平碾壓松鋪系數(shù)；
確定的整平碾壓松鋪系數(shù)為1.35，路基填料的最佳含水率為13％；
當(dāng)路基填料的天然含水率在12％-15％范圍時(shí)，配比按重量摻配比例為：水泥：石灰：土＝3:13:84；當(dāng)含水率增加到16％-20％范圍時(shí)，配比按重量摻配比例為：水泥：石灰：土＝4:12:84；當(dāng)含水率增加到21％-25％范圍時(shí)，配比按重量摻配比例為：水泥：石灰：土＝5:11:84；當(dāng)天然含水率小于12％時(shí)，通過(guò)灑水調(diào)整含水率；當(dāng)天然含水率大于25％時(shí)，通過(guò)翻曬減小填料的含水率；
(3)測(cè)量放樣：測(cè)量放樣控制邊線和高程，每20m用指示樁標(biāo)出路基邊緣的標(biāo)高，按每斷面3個(gè)點(diǎn)打土堆控制高程；
(4)布土、攤土：第一次打方格上土控制布土厚度，計(jì)算出素土方量為：長(zhǎng)*寬*厚＝體積。每車按照15m3(立方米)計(jì)算并進(jìn)行裝土，每車數(shù)量計(jì)量一致，根據(jù)每車土數(shù)量劃定面積，均勻卸土，用石灰畫出每車土的攤鋪面積方格，自卸汽車按照方格面積卸車，每格一車；路基上滿土后用推土機(jī)以指示樁標(biāo)高為標(biāo)準(zhǔn)將高含水粉土和粉砂土攤鋪在路基上，用平地機(jī)整平，用振動(dòng)壓路機(jī)快速穩(wěn)壓1遍，時(shí)速為2.0km/h；
(5)撒布石灰：第二次打方格控制布石灰厚度，備灰前根據(jù)含水率情況選定配比，計(jì)算出所需石灰量，現(xiàn)場(chǎng)鋪灰前在灰土的邊沿打出標(biāo)線，然后打出方格，根據(jù)設(shè)計(jì)寬度、厚度、最大干密度、設(shè)計(jì)劑量計(jì)算出石灰平方用量，采用劃方格法控制石灰用量，上石灰，按3～6cm的攤鋪厚度撒布石灰，攤鋪完后，用振動(dòng)壓路機(jī)快速穩(wěn)壓1遍，時(shí)速為2.0km/h；
(6)第一次拌和，初平碾壓：用路拌機(jī)深入下承層5～10mm進(jìn)行拌合和初平碾壓；碾壓前，若填料表層松散，則進(jìn)行灑水后再碾壓，避免揚(yáng)塵；當(dāng)?shù)谝槐槁钒铏C(jī)拌和時(shí)，下齒深度不得將施工層拌透(預(yù)留3～4cm)，待第二遍拌和時(shí)下齒到下層面的1～2cm處進(jìn)行拌和，以利層與層間的結(jié)合，拌和的遍數(shù)以滿足灰土顆粒達(dá)到壓實(shí)要求為止；對(duì)于邊角部位和臺(tái)背處路拌機(jī)施工不到位處，采用旋耕機(jī)與人工配合施工，以灰土均勻和顆粒大小符合規(guī)范要求為準(zhǔn)；
(7)撒布水泥：第三次打方格后進(jìn)行水泥撒布；水泥分布均勻后，采用刮平板、鐵鍬等攤鋪工具均勻攤開(kāi)，盡量使每袋水泥攤鋪面積相等；在水泥攤鋪前，下承層需均勻適量灑水水濕潤(rùn)；
(8)第二次拌和，然后整平、碾壓、收面：用路拌機(jī)進(jìn)行第二次拌和，拌和深度以打入下承層1cm為限，第二次拌和進(jìn)行2遍；然后用鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)碾壓路床多遍，所述鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的時(shí)速為3.0km/h，弱振2遍、強(qiáng)振2～4遍，且輪跡重疊，輪跡重疊1/3輪寬，最后用膠輪壓路機(jī)靜壓收面；
所述鋼輪振動(dòng)壓路機(jī)的噸數(shù)規(guī)格為20噸，所述膠輪壓路機(jī)的噸數(shù)規(guī)格為25噸；
(9)養(yǎng)生：改良后的路基填料碾壓完成并經(jīng)壓實(shí)度檢查合格后，立即灑水養(yǎng)生，在整個(gè)養(yǎng)生期間始終保持穩(wěn)定土層表面潮濕。
進(jìn)一步地，現(xiàn)場(chǎng)存放的水泥、石灰均布置為長(zhǎng)條狀斷面，用鐵鍬或鐵鏟配合機(jī)械灑布，控制灑布速度，避免揚(yáng)塵；不能及時(shí)攤鋪的料，采用防塵網(wǎng)進(jìn)行覆蓋，防塵網(wǎng)的邊角部位進(jìn)行搭接，邊部固定，防止被風(fēng)掀起。
本發(fā)明所述方法已經(jīng)經(jīng)過(guò)實(shí)踐施工，取得了預(yù)期的效果。所實(shí)施的工程項(xiàng)目地處某航空港區(qū)，以道路工程施工為主，項(xiàng)目施工任務(wù)時(shí)間緊、任務(wù)重。據(jù)勘探結(jié)果顯示，此地區(qū)地貌單元屬?zèng)_積平原，局部為風(fēng)成砂丘微地貌，以粉土、粉砂土和粉質(zhì)粘土的混合物為主。面對(duì)合格路基填筑料取土料源遠(yuǎn)、成本高、工程所在地大量分布高含水的粉土和粉砂土的實(shí)際條件，為保證施工質(zhì)量，解決直接采用此類土進(jìn)行填筑施工困難、質(zhì)量不能保證等諸多不利施工問(wèn)題。發(fā)明人結(jié)合工程實(shí)際，對(duì)高含水粉土和粉砂土改良填筑施工工藝進(jìn)行研究試驗(yàn)，項(xiàng)目在開(kāi)始施工后的半年左右的時(shí)間內(nèi)，應(yīng)用本發(fā)明所述方法成功改良高含水的粉土和粉質(zhì)砂土進(jìn)行路基回填50萬(wàn)立方米，形成路床12千米，達(dá)到了預(yù)期效果。節(jié)約了工程造價(jià)和施工工期。采用本發(fā)明所述方法進(jìn)行施工，減少土方外借料32萬(wàn)方，同時(shí)減少外棄方32萬(wàn)方，縮短了施工時(shí)間，保證了施工進(jìn)度，節(jié)約工程投資約2500萬(wàn)元。工程實(shí)踐證明，通過(guò)本發(fā)明所述方法對(duì)高含水粉土和粉砂土改良后進(jìn)行路基填筑的方法是可行的，具有廣闊的應(yīng)用前景。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。