固化土在市政道路工程中暗塘处理的应用与分析
陆鑫怡
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陆鑫怡,. 固化土在市政道路工程中暗塘处理的应用与分析[J]. 交通技术研究,20226. DOI:10.12721/ccn.2022.157055.
摘要: 为改变传统暗塘处理中换填带来的废土外运、需要大量置换材料、施工周期长、成本高等问题。以夏荷路(秀韵路~清秀路)道路新建工程为例,针对暗塘的不良软弱地基问题,采取了就地固化技术对暗塘处理,最终达到了施工速度快、强度高、节约成本、资源的循环利用等目的。
关键词: 暗塘处理;道路工程;固化土
DOI:10.12721/ccn.2022.157055
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0 引言

随着城市建设速度日益加快,建设单位对市政道路的施工有着更高的要求。在现有模式下的暗浜处理耗时费力,且不可避免的造成资源浪费。所以在“高质量、高效率”的模式下优化材料、优化工序、降本增效尤为重要。本文就夏荷路新建工程项目在暗浜处理的优化方式上进行分析,以及固化土在实际施工过程的施工方法、质量控制等作一介绍。

1 工程概况

本次工程范围为夏荷路(秀韵路~清秀路)道路新建工程,南起秀韵路,北至清秀路,规划道路等级为城市支路,全长约 501m,红线宽度 16m。该工程场地沿线主要为农田、河道、房屋等。拟建道路沿线西侧分布一条明浜大寨河,宽度约 16~19m,距红线西约 0m~27m工程终点有一大寨河。本工程沿线周边环境河道较多,土质情况较为复杂。

在施工过程中沿线发现了3处暗浜,具体分布见图1。暗浜宽度、深度情况详见表1。由于填土松散,不均匀,浜底淤泥工程性质差。土层土质情况:第②层褐黄~灰黄色粉质黏土(Q 3),为滨海~河口相沉积,在明、暗浜分布区域变薄或缺失,层顶标高为3.03m~1.77m,层厚为0.40m~1.80m,状态可塑,压缩性中等,静探Ps平均值为 0.76MPa。

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图1 固化土暗浜施工范围

表1  明浜(塘)情况—览表

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2 试验室结果

为优化施工工序并满足设计要求,经现场采样后以土工试验、固化剂配合比试验来最终确定固化方式。

2.1 土工试验

试验内容:土的颗粒级配试验

试验方法:密度计法(T 0116-2007)

试验结果如图2所示,夏荷路土为细粒土,粗粒土含量远<25%。

3.png图2 土的颗粒级配

2.2 固化剂配合比试验

(1)性能目标:本次共研制出三种固化剂,相关参数如表2所示。

表2 固化土等级划分和性能指标

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注:S为固化土无侧限抗压强度

(2)预设配合比,固化土混合料水泥掺量如表3所示。

表3 固化土混合料水泥掺量选用表

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固化土混合料配合比设计时,由于不明确无机结合料用量,因此不能确定固化土混合料的最佳含水率,但其又与最佳含水率有相关性,工程实际使用的基土最佳含水率通常≤24%,故为了使配合比设计的可操作性提高,应按照基土最佳含水率,根据表1选定水泥掺量。

当采用A类土壤固化剂时,固化土适配应采用3个配合比,其中1个配合比的无机结合料掺量应作为基准值,另2个配合掺量应比基准值分别减少2%与增加2%。

(3)击实试验结果

按照预设的配合比依次开展击实试验,对其密度、含水量进行检测,最后获得最大干密度,具体见图3~8。

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图3 一级固化土-基准组试验曲线

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图4 一级固化土-设计组试验曲线

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图5 二级固化土-基准组试验曲线

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图6 二级固化土-设计组试验曲线

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图7 三级固化土-基准组试验曲线

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图8 三级固化土-设计组试验曲线

每种固化剂每一试验组最佳含水量与最大干密度如表4所示。

表4 各试验组的最佳含水率(%)和最佳干密度(g/cm3)

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试验结果显示,随着固化剂含量的增多,最佳含水率随之减少,原因在于固化剂会与土、水发生反应,减少原来的水分;其次,随着固化剂含量的增多,最佳干密度也随之增加,原因是固化剂的存在会促使土愈佳紧密。

2.3 确定配合比

根据固化土的性能目标和预设配合比的强度结果,结合经济性,分别得到三种固化土的配合比,如下表5所示。

表5 各级别固化剂各成分含量(%)

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3 固化土暗浜处理设计方案

本次设计指标为暗浜固化处理区域承载力不小于100kPa。首先对0.3m表层耕植土进行清除,起点为设计路基的底部,先通过挖掘机下挖到暗浜底部,对土中含水量进行检测,若含水率较高,需翻晒一至两天待用。通过挖掘机将固化剂A与土拌合(每方土掺入4.5%A组分90kg),其后洒布固化剂B(掺入0.045%B 组分0.9kg),通过挖掘机将混合料拌合,再对暗浜分层回填、平地机整平等处理,于上路床地面回填固化土,采用一般填方路基处理方式对上路床进行处理,具体见图9。

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图9 固化土暗浜处理设计图

4 施工方法

4.1 施工前准备

对施工区域实施高程测量,将固化层边缘设计高度标出;结合设计厚度开展松土准备;对土中含水量予以检测,确保符合要求。若与要求不符,需要加入水泥或翻挖晾晒。湿拌法应>最佳含水量的1~2%,经实验室确定最佳含水率。按照固化区域土壤含水率、基层厚度、长宽度、预定干密度和固化剂配合比,将固化剂的用量计算出来。

4.2 固化剂洒布与拌合

4.2.1 固化剂A料

固化剂洒布前,要测量土含水量,达到要求才能进行固化剂洒布。根据《施工工法》[1]中“施工前的准备工作”,通过撒布车开展撒布操作。使用挖掘机拌合翻挖晾晒的土,每次拌合应翻透、重叠,避免漏拌,且下层不予切割,固化类混合料要保证拌合颜色一致;水份均匀合适,期间需对含水量进行检查,若出现不足的情况要尽快补洒。

4.2.2 固化剂B料

固化剂水剂喷洒前,要对混合料含水量进行检测,固化剂水溶液配制要比最佳含水量高1~2%。于混合料中掺入80%固化剂水剂拌合,余下水溶液待碾压成型后,再进行喷洒封层。掺入混合料内的水溶液需要分成2次进行喷洒(每次喷洒量相同),第一次喷洒后,机械拌合≥2遍,第二次喷洒后,只需拌合2遍,至拌合颜色一致。通过喷管式或压力式洒水车喷洒固化剂水剂,保证喷洒均匀,无遗漏;喷洒过程中禁止停车,以免喷洒量过大。完成上述工序后,开展湿拌操作,以保证固化剂水剂均匀分布在混合料内。完成土壤固化剂B料撒布后,可用挖掘机均匀搅拌混合混合料。

4.3 摊铺和整型

经试验明确混合料松铺厚度,摊铺时固化土处理时每层≤40cm。完成混合料拌合后,采用平地机整平,结合道路施工规范要求,混合料需要分层回填碾压浜塘路基,直至上路床底面,压实度≥85%。平曲线段整平时,要从内侧开始,逐渐朝外侧刮平;直线段整平时,要从两侧向路中心刮平。先使用轮胎压路机或履带拖拉机碾压一遍,再以平地机整型。

4.4 碾压成型

在最佳含水量时压实整型后的固化类混合料基层,若表层含水量不足,需再次洒水碾压。采用≥12T的光轮压路机碾压(≥2遍)。碾压时重叠部位应为50%轮宽,后轮要超过2段的接缝处,碾压次数≥4遍,至固化类结构层表面轮迹不明显,压实度>95%。首次与2次碾压速度控制在1.5~1.7km/h,其后保持在0~2.5km/h即可。碾压完成前,需通过整平机最后进行一次整型,超高、路拱要与设计要求相符。仔细进行终平,刮除局部高出部分,妥善处理。碾压完成后,需及时均匀喷洒液粉土壤固化剂B组分水溶液封层。

5 质量控制

质量控制内容主要有:①完善工地试验、工序交接验收等制度,保证原始记录全面、准确。②室内进行材料、工程实体试验,并进行工地检测。③各工序完成后,及时检查验收,不合格要予以翻修,至达到要求;合格则允许进行后续工序。④比选、测量施工的各项材料,明确材料的类型和来源,合理控制;施工前、拌合前后及碾压后这一过程均需检测施工土壤的含水量。⑤施工前对现场土壤进行击实试验,获取最佳含水量和最大干密度。间隔100米对土壤含水量测试一次,固化处理应在含水量<28%时进行。⑥固化剂B组分兑水稀释比例根据施工当日气温条件、土壤即时含水量决定,若当日气温<0℃,则不应施工。⑦拌合用水需与JGJ 63的规定相符。

6 经济性

固化土有成本低、施工快、水稳定性与力学稳定性好,还能根据不同应力条件调节强度等有点优点,也能运用到软基处理、隧道回填、道路基层等各类场景,其经济性(包含材料、施工和其他税费等)有着较高的优势,对比如图10。

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图10 固化土技术与常规技术的经济性对比

7 结论

通过各项试验的数据确定固化土的性能指标,再结合本工程实际情况确认固化土配合比,简化施工工序,最终达到建设单位的要求和设计标准。比原设计方案工期提早了30%,成本节约50%以上,现场固化土的地基承载力超100kPa。经实践证明:固化土在市政道路的暗浜处理中确实可行,达到了施工快、成本低、性能好的目的。对类似的工程具有一定的参考价值。

参考文献

[1]于习化.市政道路淤泥固化土中软土地基的处理技术[J].工程建设与设计,2020(15):33-35。