节水条件下提高回填土压实质量的措施探讨

节水条件下提高回填土压实质量的措施探讨

引言

压实系数为土壤实测干密度与的比值。计算公式如下:

(1)

压实系数是控制土壤压实质量的重要指标,广泛用于工程实践中对压实土层质量的检测与控制[1]。压实系数越大则土壤实测干密度越趋近于最大干密度,压实系数越接近于1,土层压实质量越好。国内外学者指出,压实系数与土壤的含水率有关[2-3]。

本文将通过试验研究的手段并结合工程经验讨论含水率较低的黄土场地提高土壤压实系数的方法。

1压实方式对压实系数的影响

在最优含水率附近通过选用合理的压实机具、正确的铺填施工方法,较容易使回填土层的压实系数达到设计要求。

根据施工经验,在低含水率条件下(-4%最优含水率下)通过改变压实方式或机具也可以提高压实系数,但效果不显著。对于小范围夯实,采用蛙式打夯机如果每层虚铺厚度200mm,每层压实3遍,则无法达到设计的压实系数,若改为虚铺厚度150,每层压实4~6遍,即可达到压实系数设计值和设计的承载力要求。也可以采用大功率振动压路机对回填土层进行压实,有一定的压实效果,但工程价值较低。

通过改变施工工序和压实方式可以进一步破坏原土的固有结构和土颗粒的粒间联接,改善土壤内部的水分分布,使其分布均匀,促进土壤在外力作用下的密实。

2表面活性剂对压实系数的影响

2.1表面活性剂掺量对压实系数的影响

在对可塑状态、中等压缩性层黄土进行掺配阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(LAS)后进行击实实验得出了如图1、图2所示曲线。可见LAS掺量3‰、最优含水率降低4%时可以取得0.98的压实系数,且工程实测的最大干密度未见明显降低,回填土层的承载力无明显变化。由于LAS密度为1.05g/cm3小于土层的密度,随LAS掺量的增大最大干密度明显降低,故建议选用掺量3%的LAS。

而在含水率降低2%时掺配3%的LAS压实系数可以达到0.97,但采用减厚虚铺土层,提升振实设备的措施下也可以达到0.97的压实系数,建议在此含水率下采用传统的施工工艺即可。

图1土壤含水率为12%时LAS掺量对干密度的影响

图2LAS掺量为3%时土壤压实系数与含水率的关系

2.2表面活性剂对土壤压实特性的影响机理

阴离子型表面活性剂的加入可以降低土颗粒—水的交界面结合水膜的表面张力,引起了原有土颗粒可湿性的增加,使回填土内土颗粒表面结合水膜的分布趋于均匀,进一步减小了土颗粒相对移动的阻力,促进了土颗粒在外力作用下的相对滑动,致使回填土壤聚集体逐渐失去稳定性,回填土土粒更容易发生分散。另一方面,在低含水率的回填土层中水膜厚度较薄,在压实时可以使土颗粒更为充分的靠近,以提高压实土层的密度。

同时阴离子型表面活性剂对土壤中气相的排出可以发挥重要作用,在阴离子型表面活性剂的影响下可以使回填土在外力作用下土颗粒空隙中的气泡聚集,更容易在外力作用下排出,最大程度减少以封闭气泡形式存在于土壤中的气相成分,减小圧实时由孔隙气承担的击实功,减小空隙压力,使土颗粒充分接近,提升压实效果。

3结论

在工程中应尽量采用经济适用的传统回填压实质量控制措施,当传统工艺及特殊环境条件下无法达到设计要求的密实度时,可以采用添加阴离子型表面活性剂来提高回填土压实系数,确保回填质量,达到设计要求。在工程实施过程中不应片面追求压实系数,还应注意复核回填土层的承载力以保证工程质量。

参考文献

[1]汤晓光,李明领,胡一峰,等.客运专线路基压实标准试验研究[J].铁道标准设计,2009(s1):19-23.

[2]王锡朝,杨广庆,王栋.高速铁路路基压实控制方法分析[J].石家庄铁道学院学报,2000(01):5-8+22.

[3]刘俊新,谢强,白明志,邱恩喜.不同压实度下红层泥岩路堤沉降研究[J].工程地质学报,2006(05):683-688.

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