粉質粘土用于路基填筑工藝試驗

王廷偉

1 填料的基本性質

甘肅省武威地區的粉質粘土呈黃色,取土場土體疏松,現場用挖掘機進行取土,所用填料部分夾雜草根。

圖1為取土場與路基所用填料的級配曲線。填料的不均勻系數 CU=2.54,曲率系數 CC=0.87。

由圖2的填料擊實曲線可知,填料的最大干密度 ρdmax=1.71 g/cm3,最佳含水量 wopt=17.3%。

根據文獻[1]的試驗方法,測得路基所用填料平均顆粒密度為2.67 g/cm3,液限含水率 wL=35.9%,塑限含水率 wp=21.1%,塑性指數Ip=14.8。根據文獻[2]中的相關規定,判斷填料屬于級配不良的低液限粉質粘土,填料等級為C。

2 碾壓工藝試驗

為確定粉質粘土用于路基填料時的合理碾壓工藝,現場用20 t徐工XSM220型振動壓路機進行了不同碾壓工藝下的K30值變化試驗。試驗時填料的虛鋪厚度約為35 cm,含水率約為17.5%。圖3為20 t壓路機在不同碾壓工藝下的K30值變化情況。從圖3中可看出,在相同的碾壓遍數下,適當地增加強振遍數而減少弱振遍數時的效果要好,當碾壓總遍數達到8遍后K30值增長緩慢。對于20 t的壓路機,最佳的碾壓工藝為:1靜+1弱+(4～5)強+1靜。

3 虛鋪厚度的確定

為確定最佳的虛鋪厚度,現場進行了不同虛鋪厚度試驗。圖4為20 t壓路機不同虛鋪厚度下的K30值變化情況。試驗所用填料的含水率約為17.5%。從圖4可看出,虛鋪厚度為30 cm與35 cm時的碾壓效果比較接近,虛鋪厚度為40 cm時的碾壓效果明顯要差。這是因為當虛鋪厚度為40 cm時,壓路機在填土上產生的附加應力存在應力擴散,虛鋪層的底層難以壓實。建議現場施工時基床以下路堤采用的虛鋪厚度約35 cm,基床底層采用的虛鋪厚度約30 cm。

4 現場最佳含水量的確定

含水量對粉質粘土的工程性能非常敏感[4]。圖5為20 t壓路機在虛鋪厚度為35 cm時不同含水量的K30值的變化情況。從圖5中可以看出,當填料的含水量小于最優含水量時,在總碾壓較少時強度增長要大于最優含水量的填料,但后期強度增長緩慢。這是因為填料中的水起著減小填料顆粒間的摩擦作用,當含水量小于最優含水量時,不利于填料的壓實。對于粘質粘土,當現場填料的含水量大于最優含水的1.6%時(即為18.8%時),K30值隨碾壓遍數增加而增加緩慢,這是因為對于粘質粘土,當含水量較大時,填料中的水的體積要大于填料間的空隙體積,水來不及排出使得填料變軟,碾壓時難以壓實。

5 結語

經現場對粉質粘土填筑工藝試驗,分別對碾壓工藝、虛鋪厚度、填料含水率等參數進行了研究,可得出以下結論:

1)低液限粉質粘土用于路基時,對于20 t壓路機,合理的碾壓工藝為1靜+1弱+(4～5)強+1靜。2)合理的虛鋪厚度為30 cm～35 cm,現場施工時嚴禁超過40 cm,建議在基床以下路堤的虛鋪厚度為35 cm,基床底層的虛鋪厚度為30 cm。3)含水量對低液限粉質粘土的壓實質量影響明顯,現場施工的最佳含水率要求接近填料的最優含水率,當超過最優含水率較大了難以壓實。由于西北地區干燥,填料中的水分容易蒸發,現場施工時根據天氣,適當地考慮填料攤鋪、碾壓過程中水分的蒸發。

[1]TB 10102-2004,鐵路工程土工試驗規程[S].

[2]TB 10001-2005,鐵路路基設計規范[S].

[3]陳兆波.水泥改良土填筑施工技術總結[J].山西建筑,2009,35(23):308-309.

[4]李建波.含水粉質粘土的施工經驗[J].西部探礦工程,1999,11(1):13,17.