级配碎石配合比设计及质量控制_颜海建
总第116期2005年第12期
西部探矿工程
WEST-CHINAEXPLORATIONENGINEERING
seriesNo.116Dec.2005
文章编号:1004)5716(2005)12)0234)03中图分类号:U215141 文献标识码:B
级配碎石配合比设计及质量控制
颜海建
(中铁十四局集团第五工程有限公司,山东兖州272117)
摘 要:介绍浙赣铁路电气化提速改造工程基床表层级配碎石配合比设计,针对施工质量的变异性问题提出了具体的控制措施。
关键词:浙赣铁路;基床表层;级配碎石;配合比设计;施工 路基基床设计厚度为2.5m,由基床底层和基床表层两部分组成,其中基床底层厚1.9m,采用A、B组填料填筑,基床表层厚0.6m,行车速度200km/h地段采用级配碎石作为填筑材料,主要是传递扩散上部道床传来的车辆垂直荷载以及动荷载,保持基床的长期稳定。基床表层设计为级配碎石层,级配碎石是由四种不同粒径的碎石料按一定比例组成的混合料。它能增强线路强度,使路基更加坚固、稳定,并具有较强的刚度;扩散作用到基床土面上的动应力,使其不超出下部基床的容许动强度;防止道碴压入基床及基床土进入道碴层;防止雨水浸入使基床土软化,防止发生翻浆冒泥等基床病害;满足防冻等作用。作为基床表层的材料,需要有较好的力学性能,充分压实后在长期动力作用下能保持稳定性能,并有很好的水稳定性和较小的渗透性。基床表层为轨道提供坚实的基础,同时也为其下的土路基提供保护,因此基床表层必须有足够的强度和刚度,还要有足够的稳定性和耐久性。
我们为确保路基基床表层级配碎石施工质量,掌握符合浙赣铁路电气化提速改造工程特点的施工经验,对级配碎石的各项技术指标和施工工艺进行试验研究,不断优化施工方案,为施工提高可靠、准确的施工技术参数和工艺参数,使级配碎石的各项技术指标达到设计规定值。1级配碎石1.1
原材料的选用
选用品质优良的原材料是配合比设计和施工生产保证产品质量的关键。设计技术条件为:
(1)原材料的粒径、级配及品质应符合5铁路碎石道床底碴6(TB/T2897)的有关规定。
(2)与上部道床道碴及与下部填土之间的颗粒级配应满足太沙基反滤准则:
D15
式中:D15)))粗粒土颗粒级配曲线上相应于15%含量的粒径;
d85)))细粒土颗粒级配曲线上相应于85%含量的粒径。
(3)地基系数K30\190MPa/m;孔隙率n
为此我们选用四种规格的碎石料按一定比例混合而成,各石料由采石场石灰岩经破碎而成,其规格为10~31.5mm、10~20mm、5~10mm、5mm以下粉料四种。1.22.1
表2 级配碎石混合料各项指标值试验项目粉末液限LL(%)
石粉塑限PL(%)D15/d85(mm)0.5mm以下细集料中通过0.075mm筛含量(%)大于16mm颗粒带有破碎面的颗粒含量(%)
洛杉矶磨耗率(%)大于1.7mm集料的硫酸钠溶液浸泡损失率(%)粘土团及其它杂质含量(%)
密度(g/cm)
3
在四种集料的生产过程中不断抽样,对各种集料进行筛分并进行试配分析。若不能试配出符合5铁路碎石道床底碴6(TB/T2897)关于粒径级配范围要求的级配碎石,则调整碎石生产设备有关参数(比如筛孔孔径)及生产工艺,直至生产出粒径级配能试配出符合要求的集料。
若品质符合5铁路碎石道床底碴6(TB/2897)有关规定,则可以确定该碎石料源是合格的,可以用于级配碎石的正式生产。否则,应重新选择料源,直至符合规范要求。
四种规格的原材料筛分结果及品质检验指标见表1和表2。
表1 各种规格的矿料筛分结果
筛孔尺寸
材料规格10~31.5mm10~20mm5~10mm石粉
45100
2576100
169.374.5100100
0.384.798.7
40.458.9
19.127.5
6.17.9
2.33.2
7.11.70.5
通过百分率(%)
0.1
0.075
规定值LL>2020\LL>16
PL>1111\PL>9
[66\30[50[12[0.5
实测值17.310.40.45/2.630.410019.61.60.22.74
配合比设计计算机自动计算
配合比设计主要是以获得良好的碎石级配、压实效果和施
,碎石合比计算机编算程序
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颜海建:级配碎石配合比设计及质量控制
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进行自动计算,以其各筛孔的通过量达到或接近规范要求的级配中值为最佳配合比。2.2
室内试配
取符合规范要求的上述四种集料,根据其各自的筛分结果
的变异性,影响到基床表层填筑质量也存在着一定的变异性。3.2 混合料级配
级配是影响级配碎石强度、刚度、稳定性、耐久性和施工性能的重要因素,造成级配变异的主要原因是原材料的变异和施工过程中产生的离析。
3.3 混合料含水量
现场混合料含水量最小为5%,最大为8%。造成含水量变异的主要原因是拌合设备计量误差和运输及施工过程中水分的的蒸发。含水量对混合料在摊铺压实过程中所能达到的压实指
进行室内配比试验,首先设计出粒径级配满足规范要求的配比方案,然后进行室内试配,试配效果以筛分来检验,并按/材料选择0阶段的相应方法进行材质分析。设计试验结果见表3。
表3 混合料中各种矿料计算含量表
筛孔尺寸
材料规格原材料级配
10~31.5mm10~20mm5~10mm石粉
各种规格10~
31.5mm21%
4525167.10
1.700
0.500
0.100
0.075002.303.20000.461.602.06
标(地基系数K30和孔隙率n)起着关键的作用。
施工变异性是客观存在的,其分布多趋向于正态分布。虽然施工变异具有一定的客观必然性,难以完全避免,但我们可以采取有效的质量控制措施将施工变异性的影响控制在容许范围内。
4质量检测及质量控制
4.1 质量检测
根据验收标准和细则要求,采用核子密度仪法和K30荷载仪法二种检测手段对施工质量进行检测和复测。
基床表层级配碎石检测标准、方法见表4。
表4 基床表层压实标准及检测方法
厚度(m)
压实标准地基系数K30孔隙率n(MPa/m)
\190\190\130自检
每层沿纵向每100m检测6点,距路基边1m处左右各2点,路基中部各2点
在面层每100m范围内检测4点,距路基边2m处左右各1点,路基中部2点
(%)
路基
易风化的软质岩、风化严重的硬质岩及土质路堑
复检
按自检数量的10%复检,且每检验批不少于2点 全部
适用范围
通过百分率(%)
10076.009.[1**********]10.020.020.050.0
1001007.6020.050.0
1000
10074.500.30
84.740.4019.106.100
00
003.82
001.22
10098.7058.9027.507.90
碎石在混10~20mm17%合料中的5~10mm29%级配
石粉33%合成级配规范要求级配范围
20.014.904.47
20.016.948.08
50.049.3529.4513.753.95
10097.6084.9070.7637.5317.575.17
10082~10067~9141~7513~467~320~110~73.3
2.3 室内击实试验
四种规格级配碎石按上表比例取样,进行室内击实试验。试
验结果表明,级配碎石的击实效果对含水量不太敏感,但存在一相对合适的含水量范围,即5%~7%,此时易于击实,相应的干密度最大,可达2.30~2.34g/cm3范围内,含水量3.5%~5%时,
3
干密度在2.10~2.25g/cm范围内,含水量
基床表层级配碎石分二层施工:下层35cm,上层25cm。根据上表所选配合比,选取合适地段进行摊铺压实工艺试验,确定最佳配合比为:10~31.5mm碎石为10%;10~20mm碎石为20%;5~10mm碎石为20%;石粉为50%。
考虑到级配碎石在运输和施工过程中水分的的蒸发,在实际施工中含水量应提高0.5%~1%。由试验确定最佳含水量为7.2%;最大干密度2.34g/cm。3 施工变异性
为了保证基床表层施工质量,在现场选取长度不小于100m的试验段进行摊铺压实工艺试验,选定适宜的摊铺和碾压机械,确定合理的松铺厚度、压实遍数、施工控制含水量及填筑工艺,用于指导基床表层的大面积施工。
根据试验段确定的工艺参数进行大面积填筑后,发现各项控制指标如地基系数K30、孔隙率n、含水量和级配等普遍存在着一定的变异性,其波动幅度也比较明显。经过认真分析,主要原因如下:
3.1 基床底层的影响
基床表层填筑前验收基床底层,检验几何尺寸,核对压实标准。不符合标准的基床底层进行修整,达到基床底层验收标准后发现基床底层填存在着3
填料
级配碎石0.60级配碎石0.50中粗砂检测方法核子密度仪K30荷载仪
0.10
检测频度
检测结果的时效性:现场检测情况反映,级配碎石碾压成型后,即使其含水量在最佳含水量范围内,立即检测也会存在个别
点K30值达不到压实标准的情况,但晾晒一段时间(3~7天)后,当其含水量降至4.0%左右时再检测,K30值会较以前上升10%~20%,普遍达到基床表层级配碎石的压实标准。作为基床表层质量控制指标之一的地基系数K30的检测结果,应充分考虑时效性因素的影响。4.2 质量控制措施
(1)基床表层填筑前验收基床底层,检验几何尺寸,核对压实标准。不符合标准的基床底层进行修整,达到基床底层验收标准后进行基床表层填筑。
(2)级配碎石采用场拌生产,认真调试拌合设备,确保计量准确。(3)在料场抽样进行室内试验,并在每层的填筑过程中目测检查级配有无明显变化,根据检测结果适时调整配合比。(4)拌和过程控制加水量,一般将含水量控制在5%~7%。,
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文章编号:1004)5716(2005)12)0236)02中图分类号:U416116 文献标识码:B
浅谈公路软基处理的思路
李军伟,程鲲鹏,李 援,陈新民,胡友安
(新疆生产建设兵团建设集团工程有限责任公司,新疆乌鲁木齐830000)
摘 要:随着西部大开发的深入,公路交通网在迅猛地发展,公路交通网已延伸到边远乡镇,在公路建设中各种复杂的地质条件都可能出现,社会经济的不断发展,沙漠及沼泽也将不断地被利用开发,在沙漠及沼泽地上修建公路,要保证
公路质量,就必须进行软土地基的处理。关键词:软基处理;研究方向1 公路软地基的特征
(1)土质差。以新疆阿拉尔地区盐渍土为例,土质表层30~50cm,含盐量大,地下水位较高,下部有流砂层,孔隙比大、压缩比高、强度低,具有明显的流变性质。
(2)加固面积大而且负载小。桥涵构筑物以外的区域,面积大而且荷载处在100kPa左右,远小于大型桥梁基础荷载,因此大型桥梁基础常采用灌注桩、沉井法施工。
(3)公路工程地基的设计荷载要以填料为主,表面结构层及地面荷载小。
2 软土地基浅层处理法
浅层处理法适用软弱土层位于地基表面最大深度一般在5m以内,处理方法有表层压实法、换土垫层法、土工织物加筋垫层法及重锤夯实法。浅层处理方法应利用本地资源,投入少、施工简便、速度快、造价低,而且施工质量容易控制。
2.1 表层压实法
当地表层软弱土层为砂土或亚粘土等,常采用表层压实加固,其处理效果主要取决于土质、含水率、分层厚度、压实机械性能和压实遍数,压实土的含水率应控制在最优含水率左右,含水率偏大时采取晾晒或拌入石灰吸水等方法进行预压处理、分层压实。压实厚度与压实机械的类型和振动力有关,应通过现场试验段来确定,一般规定在250cm左右,长度30~50cm,必须重视地下水位对压实效果的影响,地下水位应控制在至少低于压实土层底部1m,偏高将降低压实效果,如果下卧层为含水率大的粉土和砂土时易发生液化;下卧层为饱和粘粉末土和砂土时易发生液化,下卧层为饱和粘土时施工振动易导致结构扰动破坏或超静孔压上升而软化。因此,地下水位偏高时,应当依据设计土容易碾压密实。试验数据表明,级配碎石从拌合到摊铺整平再到碾压成形期间水分将散失0.8%。因此在填料拌合时,应加大0.5%~1%的水量。
(5)在满足设计宽度和横坡的情况下,基床表层级配碎石应一次摊铺,避免施工缝处理,提高施工的整体质量。
(6)现场施工表明,级配碎石碾压要以静压和弱振为主,不
质资料,首先通过降水的方法降低地下水位,然后才能进行表层压实。压实前应根据土质、含水率、地下水位等条件,合理确定压
实度的要求值,要求过高,施工单位无法做到;要求过低,又影响软基处理质量,再者冻胀也会破坏土基承载力,以上两点,首先考虑路基的填筑高度及软土基础,地下水位高度来优选,如果路基高度>1m,可用300mm的粒料填筑第一层或砂桩、碎石桩等施工方法以增大土基的承载力,采用以上方案时,公路两侧应修建排水渠;用风积砂填时应>600mm,两侧用含泥量小于5%的天然砂粒料填筑,以利于路基的稳定,风积砂不流失;用井点法或排水沟降水,使土中多余水分挤出的时间较长,排水取决于土的渗透系数很小,要将土基的水全部排出,需要一个相当长的时间过程,产生自然固结到基本稳定所需要的时间与土类有关;对于砂和亚砂土,约需要1~3年,对于轻亚粘土,约需求2~4年,对于重粘土约需3~6年以上,对于粘土,约需4~8年以上,这种方法在季节冻融区以下的不冰冻部分可达到。随着水分减少孔隙缩小,土的密度逐渐增加,路堤逐渐产生沉陷。2.2 换土垫层法
地表软弱为饱和淤泥质粘土,一般要求挖后换填砂(砾)土、碎石、石碴、矿碴等透水性良好的材料,分层填筑采用风积砂填筑,两侧须用含土量小于5%的天然砂砾,填筑时宽度\1m。风积砂属于低粘性土,具有足够的稳定性及透水性,遇水不至过分泡软,沉陷量也小;但在饱和水情况下,极易变成流动状态,并失去承载能力,用天然砂砾进行包坡可消除风积砂的不足之处,同时可排出路基内部的多余水分,切断毛细水发展,用于干燥地区,也可以保证风积砂土不被风刮走,从而保证路基的稳定性。挖除方法主要有挖掘机挖掘法,推土机挖除法等。
宜过多采用强振,强振会使填料离析。其合理的碾压顺序和遍数为:静压2遍y弱振2遍y强振1遍y弱振2遍y收光。其中强振时应适当提高振动碾行走速度。
(7)级配碎石的配合比要经过反复试验比选,既要从颗粒级配要求和是否容易达到压实质量要求这两方面验证,还要兼顾各种集料的生产比例,以保证施工质量,降低工程成本。