彈簧現象原因分析

彈簧現象引言

省道353線德州東延段工程項目起點位于京福高速公路德州市南聯(lián)接線立交橋, 終點位于陵縣西環(huán)。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, 屬于中、新代斷陷、凹陷強烈下沉地區(qū), 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, 采用重夯處理路基的方法, 一般地段重夯夯實兩遍, 對于高填土地段相應增加夯實遍數。本文介紹對重夯過后出現的翻漿彈簧地段, 采用換填土、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。

彈簧現象換填土

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, 重夯過后, 出現大面積的彈簧現象。經過反復論證試驗, 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, 再將挖出的較干的土回填。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?；靥詈? 再在上面加做一層10%石灰土, 從結果看效果良好。

彈簧現象加做補強層

灰土補強在魯西北地區(qū)常被用于軟土地基的處理。一般適用于處理1 ～4 m 厚的軟弱土層,灰土補強層是將地基下面一定范圍內的弱土層挖去, 用一定體積比配合的灰土在最優(yōu)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(yōu)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?；蚰z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, 采用了加做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(lián)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%, 最大干密度1.82 g /cm 。

(2) 液塑限聯(lián)合測定試驗中, 土樣的制備經風干后過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(lián)合測定試驗, 對補強石灰土做了配合比試驗。 共計做了外摻 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%補強石灰土干密度與含水量關系。試驗結果:最佳含水量 13.9 %, 最大干密度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) 將一定范圍內的弱土層挖去 , 挖出底槽后晾曬一至兩天 。這樣有利于底層水分蒸發(fā), 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(yè) , 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, 拌合后灰土里不含大于 1.5 cm 土 (灰) 塊。

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

彈簧現象水泥補強層

因受公路治理超載超限等社會環(huán)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(guī)定的時間里達到設計強度。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, 并且價格相對地便宜。

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。其干密度與含水量關系。6 %水泥土最佳含水量12.6 %,最大干密度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。

彈簧現象處理軟土地基

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, 然后再填筑土方。

(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 , 然后用較為干燥的土每 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 整平后開始拋石, 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) 拋石后再進行土方填筑。填筑 30 cm 厚加做一層 180 cm 厚 6 %水泥土, 其主要作用是隔水 。最后再進行素土的回填, 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(wěn)固、 增加強度的作用。

從省道 353線東延段工程陵縣低洼鹽堿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應用于地下水位較高的地段, 當然費用要跨河流、 沼澤地等 , 采用換填土 、 拋石結合加做石灰土較易 , 獲得成功。 2100433B

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(tài)，體積沒有壓縮，壓實度達不到規(guī)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(fā),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。