HEC固化改良土施工工艺研究

HEC固化改良土施工工艺研究

张洪江覃静

摘要:结合工程特点,采用高强耐水固化剂对路基填土进行了改良,探讨了固化土的施工工艺和质量保证技术措施。得出了工程各项指标均达到设计要求的结论,结论表明HEC固结改良土在同类工程中具有良好的适用性。

关键词:高强耐水土体固结剂,改良,施工工艺

中图分类号:U416.1文献标识码:A

HEC(High Strength and Water Stability Earth Consolidator)是一种属于无机水硬性胶凝材料的高强耐水土体固结剂,其活性成分渗入被固结体单元的相界面上,激发被固结土体中硅酸盐活性,利用多组分复合产生超叠加效应,使之形成牢固的多晶聚集体,HEC的水化产物将被固结体基本单元粘结成为牢固的整体, 实现从内部到表面的整体固结作用,从而产生较高强度和水稳定性[1]。因此,HEC广泛应用于道路交通工程、水利港口工程、水土保持工程等领域[2-4]。

1工程概况

上海枢纽闵行铁路货场工程位于冲海积平原区,表层人工填土厚0 m~2 m,下层灰黄色软塑粉质黏土,厚0.6 m~3.2 m,地基承载力105 kPa。原状土地基承载力较低,含水量较大,若全部挖除换填处理工程造价太大,因此考虑采用在散堆区、预留货坪等地点原地面以下挖除原状土掺加HEC固结剂进行改良填筑路基的方案。经过室内试验并结合现场的实际情况,确定HEC改良剂的掺加量为6%,通过HEC固结土体,经过碾压达到压实板结,提高土体承载力的目的。质量控制标准为:改良土压实度不小于94%, 7d无侧限抗压强度不小于1.0 MPa,地基系数K30≥100 MPa/m。

2HEC固化改良土施工流程

选取H2GDK10+140~H2GDK10+290段预留货坪作为改良土试验段,总计施工改良土1 050 m3。地基处理后满足承载力要求,HEC固结剂及原状土经检测均符合要求后进行固化改良土体的施工。其具体施工流程如下:

1)测量放样。在检测合格的路基上恢复中线,每10 m~15 m 设一桩,并在两侧设指示桩,指示桩上用明显标记标出HEC固结土层顶部的设计高程位置。

2)原状土摊铺。原状土分三层摊铺,每层虚铺厚度分别为22 cm,22 cm,21 cm,若路基太干,摊铺前应先洒适量的水使路基表面湿润,在施工区域采用履带式挖掘机将原状土倾倒在路基上初步摊铺平整,随后使用平地机平整找坡,再用路拌机搅拌两次打碎较大土块,人工配合将超径土粒及杂物剔除,实验室人员取原状土测定土的含水量,若在混合料的最优含水量14.5%的+6%~-1%范围内即可进行摊铺HEC改良剂施工,若含水量过大则需进行晾晒处理,若含水量过小则需洒适量的水提高含水量(经试验掺入HEC改良剂后可使原状土的含水量降低2%)。

3)HEC改良剂摊铺。摊铺HEC改良剂前,先用徐工220型振动压路机(22 t)静压,并按宽3 m×长3 m划定方格网,每一方格网内摊洒3袋HEC改良剂,并用刮板将HEC均匀摊开,摊铺时注意使每袋HEC的摊铺面积相等,摊铺完后,表面保证没有空白位置,也没有HEC过分集中的位置。

4)改良土拌和。采用路拌机对改良土拌和2遍,路拌机工作速度应小于3.3 km/h,拌合深度不小于摊铺厚度0.22 m,并避免素土夹层,拌和时控制改良土含水量,使改良土达到最佳含水量状态并保证拌和均匀后改良土应色泽一致,无灰条、灰团和花面。

5)整形。改良土拌和均匀后,使用徐工220型振动压路机(22 t)静压1遍,然后用平地机对改良土进行整形,在直线段由两侧向路中心进行刮平;对于局部低洼处,应用尺耙将其表层 5 cm 以上耙松并用新拌的改良土进行找平。将HEC改良土整形达到设计要求的坡度(2%)

和路拱,应特别注意接缝处的顺适平整,在整形过程中,严禁通行车辆。

6)碾压。摊铺整形结束后立即选用徐工220型振动压路机(22 t)进行弱振碾压1遍,再强振1遍,弱振1遍,最后静压1遍收光,碾压时遵循先轻后重、先慢后快的原则,碾压速度控制在1 km/h~1.5 km/h范围内,弱振振动力控制在200 kPa左右,强振振动力控制在350 kPa左右。碾压应在最佳含水量14.8%时进行压实,各部分碾压次数尽量相同,道路两侧多压1遍~2遍。碾压完毕后,轮迹深度不得大于5 mm,并测量压实后的顶面高程。碾压过程中,使HEC 固结土的表面始终保持湿润,如水分蒸发过快,及时补洒少量的水;如有“弹簧”、松散、起皮等现象,翻开重新拌和并再加适量HEC,使其达到质量要求,从拌和到碾压完成的所有工序必须在3 h~4 h的初凝时间内完成。

7)接缝的处理。搭接缝的处理:在碾压过程中,对同日施工的两工作段的衔接处采用搭接。前一段拌和整形后留1 m~2 m 不进行碾压,后一段施工时对前端未压部分添加HEC改良剂重新拌和后与后一段一起碾压。

工作缝的处理:在已碾压完成层的末端,沿固结改良土挖一条横贯铺筑层全宽约30 cm的槽,直挖到下承层顶面,此槽与货坪的纵向中心线垂直,靠固化改良土的一面切成垂直面,并放2根与压实厚度等厚、长为全宽1/2的方木紧贴垂直面;用原挖出的改良土回填槽内其余部分;邻接作业段拌和后,除去方木,用混合料回填,靠近方木未能拌和的小段,用人工进行补充拌和。整平时,接缝处的改良土比已完成断面高出约5 cm,以便形成平顺的接缝。

纵缝的处理:施工时尽量避免纵缝,若分两幅施工时,纵缝必须垂直相接,不应斜接,并按下述方法处理:a.在前一幅施工时, 在靠中央一侧用方木或钢模板作支撑,方木或钢模板的高度与固结土层的压实厚度相同;b.改良土拌和结束后,在铺筑另一幅之前,拆除支撑木(或板)的一部分,接缝部分人工进行补充拌和,然后进行整形和碾压。

8)养生及成品保护。每一段碾压完成并经压实度检查合格后,应立即开始养生,用土工布覆盖,保持表面湿润,若表面干燥洒水养护,养护期定为7 d,其强度可达到设计强度的80%,养生期间禁止车辆通行。

养护期过后,检测地基系数K30并做好成品保护工作。严格限制车辆、控制车速、规定路线。

3质量检测控制

1)路基经弱振碾压1遍,再强振1遍,弱振1遍,最后静压1遍收光后压实度为94.5%,满足压实度要求。

2)室内成型试验。混合料室内无侧限抗压强度平均值为1.02 MPa≥1.0 MPa,满足强度设计要求。

3)室外K30检测试验。改良土K30平均值为160 MPa/m≥100 MPa/m,满足地基系数设计要求。

4结语

通过对HEC固化改良土施工工艺的试验研究,确定了改良土最佳施工配合比、摊铺厚度、拌合遍数、碾压遍数等有关工艺参数,达到了工程的各项设计指标,效果良好。由于HEC 具有固结材质要求低,固结剂凝结硬化早、掺量少,固结体耐水性、耐侵蚀性和耐久性好等优点,与传统方式相比,可以提高强度和缩短施工周期,因此带来的间接经济效益和环保效益也十分显著,值得在类似工程领域中推广运用。

参考文献:

[1]梁文泉.土壤固化剂的性能及固化机理的研究[J].武汉水利电力大学学报,1995(12):50-54.

[2]何真,梁文泉,李亚杰.土体固结剂(HEC)固化三峡工程弃渣试验[J].人民长江,1999,30(7):4-8.

[3]陈士强,罗春燕,苏珠琨,等.HEC海砂混凝土性能及其在康熙岭海堤建设中的应用