彈簧現象

彈簧現象是指的路基土在碾壓時，受壓處下陷，周邊彈起，如彈簧般地上下抖動，路基土形成軟塑狀態，體積沒有壓縮，壓實度達不到規定要求。原因分析：1．填料系粘性土，且含水量過大，而水分又無法散發,幾經粘壓就出現彈簧現象.2.下臥層軟弱,含水量過大在上層碾壓過程中，下層產生彈簧反映到上層引起彈簧；或者下層水分通過毛細作用，滲入上層路堤，增加了上層土的含水量，引起彈簧。3．過度碾壓，土的顆粒間空隙減小，水膜增厚，抗剪力減小引起彈簧.

基本介紹

• 中文名：彈簧現象
• 外文名：springing
• 物理現象：受壓力發生
• 所屬類別：交通
• 定義：路基土在碾壓時，受壓處下陷
• 涉及領域：各行各業

現象處理

引言

省道353線德州東延段工程項目起點位於京福高速公路德州市南聯接線立交橋, 終點位於陵縣西環。中間主要控制點有張申、 馬頰河、 薛莊、 時樓, 全長14.188 km, 終點與國道104線相交處設一支線, 長0.595 km。路線經魯北沖積平原, 地形平坦, 屬於中、新代斷陷、凹陷強烈下沉地區, 表面覆蓋第四系沉積物, 沿線地表由粉砂、亞粘土、粘土組成, 表層為耕植土。沿途穿越馬頰河、岔河、魚塘, 靠近丁東水庫和仙人湖, 地下水位高, 陵縣段開挖1 m左右即見明水, 路基處理翻漿彈簧現象相當嚴重。施工中, 採用重夯處理路基的方法, 一般地段重夯夯實兩遍, 對於高填土地段相應增加夯實遍數。本文介紹對重夯過後出現的翻漿彈簧地段, 採用換填土、下挖填生石灰塊、加做10 %石灰土、6 %水泥土、拋石擠淤等處理方法的點滴經驗。

換填土

K13 +230 以東及支線1.48 km 的路段地下水位高, 開挖1 m左右即見明水, 重夯過後, 出現大面積的彈簧現象。經過反覆論證試驗, 決定沿線路每隔2.0 m 沿路基橫斷面開挖一條寬2.0 m,深1.0 m 的溝,使土壤里的水分積聚在溝里。挖出的土均攤在路肩上晾曬, 以做回填用, 溝底填放0.3m 厚的生石灰塊。生石灰塊吸水反應,生成熟石灰, 晾曬三天后, 再將挖出的較乾的土回填。每回0.3 m 厚用2 t振動壓路機碾壓兩遍,使其達到一定的密實度。以上生成的熟石灰(Ca(OH)2) 與土壤里的S iO2反應生成質地堅硬的C aS iO3,有效地阻止了地下水的反涌, 起到了隔水層的效果。回填後, 再在上面加做一層10%石灰土, 從結果看效果良好。

加做補強層

灰土補強在魯西北地區常被用於軟土地基的處理。一般適用於處理1 ～4 m 厚的軟弱土層,灰土補強層是將地基下面一定範圍內的弱土層挖去, 用一定體積比配合的灰土在最優含水量情況下分層回填夯實或壓實, 根據以往經驗, 8%灰土只能改善土和壓實性能, 10%和12%灰土一般作為最優含灰率, 灰土中的土不僅作骨料用, 而且參與化學作用, 尤其是土中的粘粒或膠粒具有一定活性和膠結性, 含量越多, 灰土強度越高。針對一般地段的翻漿處理, 採用了加做10%石灰土補強層的處理方法。

2.1 補強石灰土最佳灰劑量的確定

經對沿線土樣做擊實試驗和液塑限聯合測定試驗。

(1) 擊實使用的擊實筒容積997 m l, 擊錘重4.5 kg,落距45 cm ,每次擊實27次。試驗結果:最佳含水量12.4%, 最大幹密度1.82 g /cm 。

(2) 液塑限聯合測定試驗中, 土樣的製備經風乾後過0.5 mm 篩。試驗結果:液限wL=31.0% 塑限wP=19.2 %。

(3) 根據土樣擊實及液塑限聯合測定試驗, 對補強石灰土做了配合比試驗。 總計做了外摻 8 %、9 %、10 %、11 %、12 %五組配合比試驗。補強石灰土的擊實試驗擊實筒容積997 m l,擊錘重4.5 kg,落距45 cm ,每次擊實27次。試驗結果表明, 外摻灰劑量達到10%即能達到要求, 綜合考慮費用及質量要求, 決定選用10%石灰土作補強層。

(4) 10%補強石灰土乾密度與含水量關係。試驗結果:最佳含水量 13.9 %, 最大幹密度1.73 g /cm3 。

2.2 補強石灰土的施工

具體施工中 , 注意事項如下。

(1) 將一定範圍內的弱土層挖去 , 挖出底槽後晾曬一至兩天 。這樣有利於底層水分蒸發, 降低土壤里的含水量。同時也使人力、 機械能夠得到合理的調配, 各工序間進行合理的穿插作業 , 達到最佳的配合。

(2) 所有石灰均需充分消解 。

(3) 拌合時注意接頭處要拌合均勻, 拌合後灰土裡不含大於 1.5 cm 土 (灰) 塊。

(4) 壓路機行進時的速度要均勻 , 保證碾壓後不起浮皮。 K13 250之間做了兩層補強灰土, 效果良好。

水泥補強層

因受公路治理超載超限等社會環境的影響, 生石灰供應不足, 且當時正值雨季, 六七月份平均有1/2的天氣降雨。因天氣影響,加做的補強石灰土很難在規定的時間裡達到設計強度。結合當時的情況, 決定改用水泥土代替10%石灰土。水泥在當地容易買到, 在很短的時間內就能達到強度, 並且價格相對地便宜。

3.1 水泥土最佳水泥劑量的確定

經選用山東臨邑水泥廠生產的P.032.5M Pa水泥, 經山東省公路技工學校試驗室測定, 其初凝時間為245 m in,終凝370 m in,完全符合施工時間的要求。試驗室做了水泥劑量為5 %、6 %、7 %、8 %四組試驗。結果表明6 %劑量的水泥土完全能取代10 %石灰土。其乾密度與含水量關係如圖4。6 %水泥土最佳含水量12.6 %,最大幹密度1.78 g /cm。

3.2 施工效果

水泥土處理軟路基, 原材料很容易買到, 價格相對便宜。成型時間短, 強度高, 適合雨季施工。拌合較石灰土均勻, 不含大的顆粒。水泥土處理軟路基具有較高的推廣價值。

處理軟土地基

拋石擠淤處理軟土地基造價高, 但處理效果也是較為明顯的一種。這種方法主要是在彈簧土以及有積水的路段填石頭, 填石的高度以露出原有土層(或積水) 高度為宜 。填石一定要把石塊壓實, 不能出現軟彈現象, 然後再填築土方。

(1) K6 +911 ～ K7 +900、 K9 +600 ～ K10+200段為跨河流及魚塘段, 當地政府因時間原因直接用土將魚塘及河流填塞 。為保證工程質量, 對該路段路基處理先下挖 2.5 m , 然後用較為乾燥的土每 30 cm 回填一層, 回填過程中用推土機整平,18 ～ 21 t三輪壓路機壓實, 一層層碾壓至路槽高程以下 1.5 m 整平後開始拋石, 拋石厚度 1.0 m 。在拋石過程中注意把石塊排列整齊、 壓實。經實際施

(2) 拋石後再進行土方填築。填築 30 cm 厚加做一層 180 cm 厚 6 %水泥土, 其主要作用是隔水 。最後再進行素土的回填, 回填至路槽高程時 ,在路槽上再加做一層 180 mm 厚 6 %水泥土 , 這層水泥土主要起穩固、 增加強度的作用。

結束語

從省道 353線東延段工程陵縣低洼鹽鹼地帶路基翻漿彈簧處理施工來看, 根據魯西北地質氣候水文條件, 比較有推廣價值的就是加做石灰土補強層。若在雨季施工 , 改做水泥土為好, 因為水泥土有成型快、 價格低、 強度高等特點。下挖回填生石灰塊主要套用於地下水位較高的地段, 當然費用要跨河流、 沼澤地等 , 採用換填土 、 拋石結合加做石灰土較易 , 獲得成功。