土壤CBR值不足处理技术研究与应用

发表时间:2020/9/10   来源:《建筑实践》2020年11期   作者:张帆
[导读] CBR值是衡量公路土壤强度的重要技术指标
          
         张帆
         中电建路桥集团有限公司  北京  100044
         摘要:CBR值是衡量公路土壤强度的重要技术指标。在施工过程中测量CBR值,有效地保证了充填体的强度和稳定性。结合具体项目、路基材料的改进方案,其中的CBR值不符合规范要求,需对结论进行分析和比较后再改良方案,同时考虑到技术属性和经济指标等因素。笔者结合自身经验,文章就此展开讨论。
         关键词:CBR值;处理技术;研究应用;
前言
         CBR试验是由加州公路管理局提出的,在美国被认为是柔性路面设计的主要参数之一。对CBR值的测试进行评估,使其能够正确地模拟充填过程中最不利的土壤条件。这种方法后来被用来评估土壤基质的强度,CBR由于其测试方法简单和设备成本低,在许多国家被广泛使用。用CBR法测定沥青路面的厚度,有相应测试标准,很容易应用,深受工程人员的好评。
一、CBR值不足土壤
         1.CBR值不足的土壤是粘土。它的特点是吸水能力强。当含水率超过14%时,粘土的强度开始下降,并逐渐变得不稳定。最典型的粘土被称为膨胀土。它的主要矿物成分是蒙脱石或伊利石。当它脱水时,它像石头一样坚硬,但很快就会分解成泥,几乎完全失去了它的强度,它的CBR值只有0.8%左右。作者观察了许多高速公路表面结构层的开裂现象。em厚度的水泥-石灰混合稳定土主要用于路面结构层的底土,因为所使用的土的塑性指数大于15。这一种粘土容易干燥和开裂。水泥和石灰也是干燥和开裂的因素。压缩后,无论凝固过程如何,都会产生收缩裂纹。对于3:8:89地基(水泥:石灰:泥土)裂缝间隔非常均匀,大约每15米就出现一次,最终宽度可达15毫米。在地基上方有两层18厘米厚的水泥稳定砾石。由于使用了水泥,底座上也有裂缝。事实上,较低的层次和较高的层次并没有结合在一起,而是构成了薄弱的环节。由于沥青的附着力,沥青表面的裂缝数小于基底的裂缝数,但一旦出现裂缝,就必须在出现裂缝的地方出现裂缝。所以沥青表面的裂缝会起伏到土层,在下雨的时候,水会沿着裂缝进入土壤。这时候就能看出CBR值对土壤基质的影响。
2.沙质或砾石质土壤具有透水性,暴露在空气或水中时具有相同的强度。(高达30厘米)。粘土是完全不同的。它可以在水中放松和失去稳定性,经过长时间的浸泡后变成污泥。当重型车辆通过时,土壤被重型车辆压缩并从裂缝中喷射出来。这是混凝土在结构层下下沉,使结构层悬浮,断裂和破坏的现象。裂缝再现了前一种模式,形成了一个恶性循环,收缩并最终造成重大损害。这是超过第2、3、4和5级的真正原因。根据翻新工程看来,地基的底土实际上是一层泥。沥青路面仍有裂缝,但没有被冲走,沙土的耐水性是毋庸置疑的。底土的其他四部分是粘土。例如在齐县境内,17公里的地下被仓河的沙子和砾石填满。它已经运行了十多年,和以前一样好。在丹银段附近,由于使用粘土作为基体,基体在操作后不久就被破坏了。行业越来越意识到CBR价值的重要性。
二、实例分析
         某区域地面面积回填路面结构影响,对几个相邻土壤的CBR值进行了测试,结果表明,填料的强度不符合大多数土壤的要求。试验土壤的CBR强度如表1所示。
         
1.材料对CBR值影响实践分析
         砾石几乎不含粘土,粒度最高,浸没试验后膨胀体积和CBR值最低。由于土壤是颗粒最小的黑色粘性粘土,注水试验后膨胀体积最大,CBR值最高。
         2.CBR值与材料粘度成反比,即CBR值越低,粘度越高。可以看出,d193 -93中确定的CBR值是粘性材料特征值的科学表征。事实上,在JTJ014-97的表6中,注CBR的最小值和最大粒径要求也指出,当CBR值不符合要求的,可通过添加石灰进行修复,或用不同材料修饰固化。根据以往经验看来,这就是技术人员在施工现场所做的。


         3.最大土壤粒径对CBR值有重要影响。因此,d193 -93中规定,该测试方法适用于最大粒径小于19mm的材料。当材料的最大粒径大于19毫米,材质等级必须修改(按照条款5.1.1 193-93 要求,粒子的变化意味着当19毫米以上,试验中出现的19毫米以上的材料必须被驳回,同等材质的颗粒小于19mm和大于4.75 mm 应选择)。但在上述问题上,我国道路建设标准较为宽松。水浸试验,如JTJ 059-95,建议对“无水浸试验”进行现场CBR试验,但在“应用试验”的目的和范围内,其目的未作规定。JTJ 014-97规定衬垫的最大尺寸为100 - 150mm。根据本规定,用于制造直径仅为150.2±0.66mm,CBR样品的试管在极限情况下只能包含一种或两种材料。
三、处理技术
         1.在地面上加入砾石后,砾石的内摩擦角C大于普通地面。因此,可以通过添加砾石来提高岩土衬砌的抗剪强度。此外,砾石含量的增加,土壤平均粒径增大和砾石之间接触的概率增加,充填体的结构趋于增强,由于砾石的正面容许应力大于土壤,因此CBR值与砾石含量非直线上升。添加生石灰后,生石灰与土壤颗粒发生物理化学反应,形成具有一定强度、刚度和水稳定性的结晶化合物。提高了土壤的力学性能,大大提高了土壤的抗剪性能。此外,石灰处理过的土壤在水中具有一定的稳定性,因此,尽管在CBR试验中经历了水饱和过程,但强度的降低相对较小。生石灰与土壤混合时,也会从土壤中吸收水分,形成熟石灰和相应的水合物。对于自然含水量高的土壤,适当的石灰“脱水”效果保证了最佳的含水率和最佳的土壤压实,从而保证了CBR值在另一个水平上的改善。在此基础上,考虑到该地区的岩石缺陷,确定采用一种改善石灰质土壤的方法。
2.处理深度的分析
         CBR改善方案的基础上确定埋藏深度,确定后依然按照表1以满足需求相关实验数据。路堤填料床路的范围强度总长约10公里,宽3 - 5米,填充工作将是巨大的。因此,合理选择处理深度是非常重要的。由于路面结构的外部荷载分布和转移,压力迅速下降,深度方向的指数形式称为工作深度。深度通常在1.5米到2.5米之间,不考虑路面等替代质量密度。在这个范围内,不仅存在自重约束,而且还存在车辆负载的附加约束。在这个范围内,底土主要受到自重应力的影响。在这些限制范围内,土壤可以保持其自身的稳定性,满足底土充填的相应压实标准,从而确定底土力已达到外部压力的上限,不再承受外部荷载。因此,在这些限制范围内,满足压实和基体稳定性要求应被视为基体充填的主要指标,并应根据工作的具体要求,使CBR强度指标更加灵活。
         3.CBR的实验要求材料在一段时间后需进行水和强度测试。在最不利的条件下,这一要求由底土的最低强度指数来控制。对于颗粒状填料,如砾石,由于其软化特性,在一段时间内强度略有下降,但程度有限。考虑到周围场地的开发和利用,本项目粘土饱和后的CBR值低于缺水条件下的CBR值。因此,实际强度条件优于实验数据。在上述分析的基础上,考虑到本项目的路面厚度为72cm,路面结构下0 - 80cm的路面被5%的石灰石处理。路面下充填部分的充填和压实是通过现场周围的一般充填进行的,压实指数作为充填的控制标准。然后测试了相应的包装指标,满足了所有的标准。
结束语
         各级交通质量检查部门应加强对CBR价值的重视,特别要充分认识到CBR值的重要性。所有类型的土壤都可以压实,满足压实要求,但试验方法不同。重型压实设备用于压实粘土和硅质土等细颗粒。但是必须使用相对密度计来确定压实标准。对于砂、砾石,采用模量系数类似的地震台法确定压实准则。然而,并不是所有的土壤都能达到所需的CBR值。
参考文献:
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