论文部分内容阅读
摘要 随着我国经济的快速发展，我国在交通建设方面发展的状况日新月异。经济的发展推动了运输业的迅猛发展，这也对我国的公路交通运输网络提出了严峻的挑战。由于之前一些地区由于经济原因，舍弃了在粉土地区修建公路的方案，随着经济的发展，粉土地区修建公路逐渐成为我国交通运输网建设的重点地区。粉质土由于具有结构松散，水稳性差等特点在建设公路过程中对公路的结构强度、抗疲劳性以及结构刚度产生了极大地影响。本文通过对现有的粉土地区公路施工技术进行研究并结合试验以及实际工作经验对粉土地区路面结构以及施工技术进行了以下几点研究：1）通过对粉土地区稳定土加固技术进行相应的理论研究与分析，研究了不同的施工技术在理论上的优缺点；2）通过经验总结与数据分析，对实际工作经验进行相应的总结得到了对粉土地区路面施工技术有明显作用的施工技术；3）利用试验验证与有限元分析等技术对改进的粉土地区施工技术进行研究与分析，验证其可行性与可靠性。
关键词 粉土地区；公路施工技术；有限元分析；施工技术研究；试验验证
中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）04—0115—01
1概述
近几年来伴随着我国经济的快速发展，我国的交通运输量也逐渐增大。交通量的迅速增长直接对我国粉土地区的公路的公路的强度以及耐久性提出了巨大的挑战。粉质土地区公路路面施工技术遇到了发展瓶颈，难以在技术指标与造价指标上找到平衡点。
由于公路路面的基层与底基层是公路面层结构中的主要承重结构。如果基层与底基层的强度以及抗疲劳性偏弱，在车轮的反复荷载作用下会直接影响到公路的使用寿命。粉质土由于自身性质过于松散，粘结性差等因素。在路基施工中会由于自身特性导致路面结构层强度降低，疲劳特性衰减速度加快等问题的出现。针对这一地区，在进行公路的设计与施工过程中，主要是将水泥或者生石灰拌入粉质土中将粉质土进行改性处理。
2粉质土地区稳定层加固技术研究
随着交通量的逐渐增大，我国在汽车载重以及轴重方面也随之增加。针对这一因素对公路承重层的要求，粉土地区对稳定层的加固技术直接决定了在施工过程中公路质量的好坏。
2.1粉质土地区稳定层加固方法研究
在粉土地区施工中，会结合实际施工采用不同的施工技术对粉土土质进行处理。根据具体施工条件与土质情况有以下几种施工处理方式：1）水泥稳定土。在粉质土中掺加一定数量的水泥后，经过对混合料拌合并整形压实后进行养护。采用这种拌合方式可以采用普通水泥、硅酸盐水泥。在有时间要求的抢险工程或者军事工程中可以提高造价，采用矾土水泥与快硬早强水泥；2）石灰稳定土。石灰稳定土是在粉质土中掺加生石灰然后加水拌和，最后整形碾压养护。经过掺拌后，石灰电离出的钙离子与粉质土中的钠、钾离子发生化学反应最终絮聚现象，从而增强粉质土的强度，降低了粉质土的塑性；3）掺加固化剂、水泥与石灰拌合方式。随着我国材料技术的进步，大量的固化剂被公路施工所引用，在进行施工之前可以将设计要求的固化剂按照一定比例掺入粉质土中，拌合碾压，最终可以增强混合料的强度与刚度；4）水泥粉煤灰拌合。粉煤灰由于自身白重小、抗剪切能力强、强度大等优点常常在粉质土地区施工过程中与水泥一同掺加进粉质土中进行拌合，最终得到强度大自重小的混合料。
2.2粉质土加固方法优劣性研究
由于我国幅员辽阔，且地理环境复杂，上述粉质土加固方法在公路施工过程中均难以有效地满足施工要求。根据对理论分析并集合具体施工总结我们可以认为各种粉质土加固方法有以下几项优缺点：1）水泥稳定土加固方式。水泥稳定土在施工过程中具有稳定性好、刚度高等特点。在粉质土地区修建对承载能力要求较高的公路时，可以采用该种加固方式。但是由于水泥稳定土的自身性质，这种加固方式温缩性交差，极易产生温缩裂缝；2）石灰稳定土加固方式。采用石灰土加固的粉质土地区抗压强度、抗拉强度、刚度以及水稳性较好。但是由于石灰本身强度小，强度调节范围有限，难以有效提升加固系数；3）掺加固化剂、水泥与石灰拌和加固方式：掺加固化剂、水泥与石灰对原有粉质土进行拌合可以有效地增加原有土质的强度、刚度以及水稳性，属于较好的加固方式。主要缺点在于造价较高，只有在投资额较为宽裕的标段与一些对加固处理要求较高的地段可以采用这种加固方法，适用范围窄。4）水泥粉煤灰拌合加固法：粉煤灰作为优质的路基填料在进行粉质土加固时可以在掺加水泥后明显的增加粉质土的粘结性，并保证水稳性与整体性。但是在进行粉煤灰掺加时应当提前做防污染处理，并且在进行加固后要做封边土以保证整体性，工序较为繁琐。
3粉质土地区加固技术改进研究与验证
由于粉质土加固技术多局限于具体施工地区内的土质，并没有完整的整理出一套系统的适合大多数粉土地区土质改良的通用型图纸改进技术。本文根据常年施工经验以及理论分析研究对粉质土地区加固技术。1）粉质土地区加固技术研究。根据不同粉质土地区的不同土质结合实际施工对粉质土加固技术进行相应的改进，以保证经过改进后的粉质土加固技术可以满足我国大多数地区的粉质土处理要求。具体技术改进措施如下：（1）根据对我国大多数不同地区的粉质土进行液限指数、塑性指数以及击实效果测试，选定液限为26.6，塑性指数为8.1、内摩阻角为30.6。的粉质土作为代表土样进行处理。在实际施工过程中，如果粉质土性质相差过大时，可以按照上述粉质土性质进行标准化试验，并根据实际情况套用修改系数，修改系数参考0.9～1.1；（2）随着新材料的进步，大量新型的固化剂被引入粉质土加固技术中。为了保证对不同类型粉质土加固的效果并保证加固工作的成本控制在合理范围内，建议采用美国生产的EN-1型快速筑路剂。并保证使用剂量，且在使用固化剂时保证固化剂参数为：沸点为282，比重为1.36；（3）针对改进后的试剂品种与试剂计量，原有的拌和加固方案也需要进行相应的改进，根据长期工作经验总结可以将原有的施工加固方案进行调整。具体加固方案为石灰：粉煤灰：EN-1：粉土=8：4：4：92。按照这个质量比例进行拌合。
2）粉质土地区加固技术效果验证研究。按照改进后的技术对粉质土进行加固处理，然后根据试验结果对比得到了以下几点数据对比：（1）通过试验对比，我们可以根据试验数据的对比得到利用新方法进行粉质土公路路面改良技术处理后可以有效地改良粉质土的性质，具体试验数据满足规范要求；（2）通过利用新技术对粉质土进行改良，利用试验测试温缩系数，我们发现经过新技术进行改性处理的粉质土层的温缩系数小于传统改良技术改性处理的温缩系数；（3）经过试验对比可以发现新技术改良后的路面以及各结构层在干缩性能方面有着更好的工程特性。根据实验结果我们可以看到采用新技术进行改良后的路面结构层在稳定性方面要明显由于原有技术，并且相对稳定系数较小；（4）通过实际施工验证我们可以看到经过新技术改良后的粉质土路面结构层处理方法在造价方面比原有技术提高了5%，但是在后期养护费用方面相应的可以降低40%。总体造价方面降低了近13%，在长期经济效益方面更加具有可行性。
4结论
本文通过对粉质土地区公路路面结构层施工技术进行研究，讲理论分析与实际工作经验总结提出了相应的粉质土加固技术改良方法，并利用试验验证得到了其优于原有技术的结论。
关键词 粉土地区；公路施工技术；有限元分析；施工技术研究；试验验证
中图分类号 U4 文献标识码 A 文章编号 2095—6363（2016）04—0115—01
1概述
近几年来伴随着我国经济的快速发展，我国的交通运输量也逐渐增大。交通量的迅速增长直接对我国粉土地区的公路的公路的强度以及耐久性提出了巨大的挑战。粉质土地区公路路面施工技术遇到了发展瓶颈，难以在技术指标与造价指标上找到平衡点。
由于公路路面的基层与底基层是公路面层结构中的主要承重结构。如果基层与底基层的强度以及抗疲劳性偏弱，在车轮的反复荷载作用下会直接影响到公路的使用寿命。粉质土由于自身性质过于松散，粘结性差等因素。在路基施工中会由于自身特性导致路面结构层强度降低，疲劳特性衰减速度加快等问题的出现。针对这一地区，在进行公路的设计与施工过程中，主要是将水泥或者生石灰拌入粉质土中将粉质土进行改性处理。
2粉质土地区稳定层加固技术研究
随着交通量的逐渐增大，我国在汽车载重以及轴重方面也随之增加。针对这一因素对公路承重层的要求，粉土地区对稳定层的加固技术直接决定了在施工过程中公路质量的好坏。
2.1粉质土地区稳定层加固方法研究
在粉土地区施工中，会结合实际施工采用不同的施工技术对粉土土质进行处理。根据具体施工条件与土质情况有以下几种施工处理方式：1）水泥稳定土。在粉质土中掺加一定数量的水泥后，经过对混合料拌合并整形压实后进行养护。采用这种拌合方式可以采用普通水泥、硅酸盐水泥。在有时间要求的抢险工程或者军事工程中可以提高造价，采用矾土水泥与快硬早强水泥；2）石灰稳定土。石灰稳定土是在粉质土中掺加生石灰然后加水拌和，最后整形碾压养护。经过掺拌后，石灰电离出的钙离子与粉质土中的钠、钾离子发生化学反应最终絮聚现象，从而增强粉质土的强度，降低了粉质土的塑性；3）掺加固化剂、水泥与石灰拌合方式。随着我国材料技术的进步，大量的固化剂被公路施工所引用，在进行施工之前可以将设计要求的固化剂按照一定比例掺入粉质土中，拌合碾压，最终可以增强混合料的强度与刚度；4）水泥粉煤灰拌合。粉煤灰由于自身白重小、抗剪切能力强、强度大等优点常常在粉质土地区施工过程中与水泥一同掺加进粉质土中进行拌合，最终得到强度大自重小的混合料。
2.2粉质土加固方法优劣性研究
由于我国幅员辽阔，且地理环境复杂，上述粉质土加固方法在公路施工过程中均难以有效地满足施工要求。根据对理论分析并集合具体施工总结我们可以认为各种粉质土加固方法有以下几项优缺点：1）水泥稳定土加固方式。水泥稳定土在施工过程中具有稳定性好、刚度高等特点。在粉质土地区修建对承载能力要求较高的公路时，可以采用该种加固方式。但是由于水泥稳定土的自身性质，这种加固方式温缩性交差，极易产生温缩裂缝；2）石灰稳定土加固方式。采用石灰土加固的粉质土地区抗压强度、抗拉强度、刚度以及水稳性较好。但是由于石灰本身强度小，强度调节范围有限，难以有效提升加固系数；3）掺加固化剂、水泥与石灰拌和加固方式：掺加固化剂、水泥与石灰对原有粉质土进行拌合可以有效地增加原有土质的强度、刚度以及水稳性，属于较好的加固方式。主要缺点在于造价较高，只有在投资额较为宽裕的标段与一些对加固处理要求较高的地段可以采用这种加固方法，适用范围窄。4）水泥粉煤灰拌合加固法：粉煤灰作为优质的路基填料在进行粉质土加固时可以在掺加水泥后明显的增加粉质土的粘结性，并保证水稳性与整体性。但是在进行粉煤灰掺加时应当提前做防污染处理，并且在进行加固后要做封边土以保证整体性，工序较为繁琐。
3粉质土地区加固技术改进研究与验证
由于粉质土加固技术多局限于具体施工地区内的土质，并没有完整的整理出一套系统的适合大多数粉土地区土质改良的通用型图纸改进技术。本文根据常年施工经验以及理论分析研究对粉质土地区加固技术。1）粉质土地区加固技术研究。根据不同粉质土地区的不同土质结合实际施工对粉质土加固技术进行相应的改进，以保证经过改进后的粉质土加固技术可以满足我国大多数地区的粉质土处理要求。具体技术改进措施如下：（1）根据对我国大多数不同地区的粉质土进行液限指数、塑性指数以及击实效果测试，选定液限为26.6，塑性指数为8.1、内摩阻角为30.6。的粉质土作为代表土样进行处理。在实际施工过程中，如果粉质土性质相差过大时，可以按照上述粉质土性质进行标准化试验，并根据实际情况套用修改系数，修改系数参考0.9～1.1；（2）随着新材料的进步，大量新型的固化剂被引入粉质土加固技术中。为了保证对不同类型粉质土加固的效果并保证加固工作的成本控制在合理范围内，建议采用美国生产的EN-1型快速筑路剂。并保证使用剂量，且在使用固化剂时保证固化剂参数为：沸点为282，比重为1.36；（3）针对改进后的试剂品种与试剂计量，原有的拌和加固方案也需要进行相应的改进，根据长期工作经验总结可以将原有的施工加固方案进行调整。具体加固方案为石灰：粉煤灰：EN-1：粉土=8：4：4：92。按照这个质量比例进行拌合。
2）粉质土地区加固技术效果验证研究。按照改进后的技术对粉质土进行加固处理，然后根据试验结果对比得到了以下几点数据对比：（1）通过试验对比，我们可以根据试验数据的对比得到利用新方法进行粉质土公路路面改良技术处理后可以有效地改良粉质土的性质，具体试验数据满足规范要求；（2）通过利用新技术对粉质土进行改良，利用试验测试温缩系数，我们发现经过新技术进行改性处理的粉质土层的温缩系数小于传统改良技术改性处理的温缩系数；（3）经过试验对比可以发现新技术改良后的路面以及各结构层在干缩性能方面有着更好的工程特性。根据实验结果我们可以看到采用新技术进行改良后的路面结构层在稳定性方面要明显由于原有技术，并且相对稳定系数较小；（4）通过实际施工验证我们可以看到经过新技术改良后的粉质土路面结构层处理方法在造价方面比原有技术提高了5%，但是在后期养护费用方面相应的可以降低40%。总体造价方面降低了近13%，在长期经济效益方面更加具有可行性。
4结论
本文通过对粉质土地区公路路面结构层施工技术进行研究，讲理论分析与实际工作经验总结提出了相应的粉质土加固技术改良方法，并利用试验验证得到了其优于原有技术的结论。