确定路基填筑标准的室内试验研究

杨利伟

1 概述

以某高速公路工程地基为依托,在该标段桩号K9+160,K15+200,K16+300处选取三种比较典型的粉质黏土进行系列室内试验,为现场施工提供碾压控制标准。

本次试验按如下思路开展:首先,通过击实试验确定每种典型土的最佳含水量与最大干密度。然后,选取大于最佳含水量的四个含水量点(包括最佳含水量点)分别按三种击实功(每层击数98击,50击,30击)进行承载比(CBR)试验。

2 击实试验

依据JTJ 051-93公路土工试验规程[1],对所选取的三种典型路基土进行击实试验以便求出其最佳含水量和最大干密度。在每层击数98次的条件下它们的干密度和含水量的关系曲线如图1～图3所示。三种代表性土的最佳含水量和最大干密度见表1。

表1 三种土的最佳含水量与最大干密度

从表1可以看出三种典型土虽然处于同一标段(跨度8.8km),但它们的最佳含水量和最大干密度之间差异很大,说明该标段土质差异较大,室内试验所选取的土样虽然具有一定的代表性,但并不一定能够涵盖该标段所有的土类。

3 土的压实特性

在不同击实功作用下土的干密度与含水量的关系曲线如图4～图6所示。不同击实功条件下三种土料的压实度随含水量的变化如图7～图9所示。

表2 不同击实功下的最佳含水量与最大干密度、压实度关系

三种典型土在不同击实功下的最佳含水量与最大干密度、压实度的关系如表2所示。

从上述分析可以看出,击实土的最佳含水量与最大干密度随着击实功而变化,其压实效果与土的种类和含水量及压实功密切相关。同一种土,压实功越大土的最大干密度也越大,而对应的最佳含水量越小,变化幅度因土而异。但在较小击实功和较大含水量(相对于最佳含水量)的情况下,三种土的压实度最小都能达到91%,因此只要控制好含水量和压实功,压实度一般都能满足要求。

4 土的强度(CBR)特征

对三种典型土在不同击实功下进行承载比(CBR)试验,三种不同击实功每层击数分别为98击,50击,30击。土的CBR值随含水量的变化规律如表3所示。

表3 不同击实功下CBR与含水量关系

从试验结果可以看出:

1)每种桩号土在三种击实功作用下的CBR最大值所对应的含水量几乎在同一个点,差别不太明显。它们大概分别为:23.5%,16.8%,16.7%,都大大超过了各自的最佳含水量。

2)桩号K9+160,K16+300处土的最大CBR值都大于8%;但桩号K15+200处土的CBR值小于5%。

5 路堤填筑标准确定

填方路基既要满足压实度的要求又要满足 CBR值的规定,同时要考虑水稳定性的影响。因此,在制定压实标准时要综合考虑三者的要求,方可达到预期的目的,从根本上保证路堤填筑质量。

在该标段,土料持水性能强难以晒干,现场施工条件与湿法更为接近。因此,填筑路基时采用湿法制定的压实度指标符合施工的实际情况。但由于湿法击实制样耗时较长,而试验条件受到限制。本次试验采取干湿相结合,即以天然含水量为基准左右各配若干点。根据本次试验的结果分析,对于桩号K9+160和K16+300的土,含水量大于最佳含水量6%左右时,其压实度和CBR值均可满足路床对填料的要求,只要控制好施工控制参数,此两种土料可直接填筑。但K15+200处土的 CBR值都小于5%,只有含水量为16.7%时,其 CBR值才能够达到3%以上,且该土在击实时成型较困难,建议进行改性处理。

由于室内试验与现场实际碾压试验存在一定的差异,室内试验的结果可为现场碾压试验提供初步的控制参数,但实际施工控制参数的确定还需要通过现场碾压试验来最终确定。

[1] JTJ 051-93,公路土工试验规程[S].

[2] 中国建筑科学研究院,建筑地基处理技术规范[S].