淺水區(qū)域鋼渣處理軟土路基的工程實(shí)踐

淺水區(qū)域鋼渣處理軟土路基的工程實(shí)踐0.引言xx高等級公路是xx高速公路在xx市xxx鎮(zhèn)的出口，由xx至xx市區(qū)，全長約27公里，是邯鄲市“九五”重點(diǎn)工程之一。在xx公路K0+000~K3+500路段遇到軟土路基。該路段為二級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)軸載為BZZ—100，瀝青混凝土路面，路基全寬12m，均為填坊路堤，填方高度1.2~3.5m。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高，對路基要求嚴(yán)格。而該段路基軟土承載力低，壓縮性高，強(qiáng)度小，變形大，且地處淺水區(qū)域，天然路基無法滿足設(shè)計(jì)要求，故必須采取合理有效的地基處理措施。1工程地質(zhì)條件xx公路K0+000~K3+500路段位于太行山東麓、華北平原西部邊緣。地面標(biāo)高59.87~62.53m。沿線地表水發(fā)育，溝渠縱橫，稻田、荷塘大面積分布。稻田廢耕及荷塘多年淤積而變成軟土區(qū)。地下水埋深均小于1.0m,屬上層滯水。路基土層為：①層淤泥質(zhì)粉質(zhì)表1各土層物理力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)成果表稱督禁螞指飾鉆項(xiàng)標(biāo)茄土銀條譜名喘寸塑竭撥性男指銜湊數(shù)右促I蹤P藥液截桂性紡指貍焦數(shù)架亮掘I企L滅含睬娃水退再量筆睜呼w民/革%稼重可朱度鑰贊圾R賊/浴kN.m訂-3峽飽竟貨和梯蒜疾度幣斤Sr鍬/滴%判孔張還隙伐樣擱比坦帳e研O刃壓問暖縮久系桌僵數(shù)遺概a秀1浸—夢2槽重/竄MPa參-1奏壓縮模隱量型普Es甘/飄MP晴a法粘聚辜力乘命C纖/丑kP愚a燙內(nèi)摩擦睡角當(dāng)喘賤φ問/°滴承明嘗載姐頌擠力聞拾F攤K非/kP蹄a從①檔淤泥質(zhì)粉傅皺質(zhì)們衰粘辨建土絡(luò)16.8封0.90殲捉39.0飼16.0仗85.5恰1.256銹0.82倉2.5果28鍋營3霸脾65飽②布粉質(zhì)粘土珍14.3門0.67誤30.3受18.0稍84.5茂0.975恭0.66全2.8鍋26訂11廣快80獄③嶄粉魂炒棵土甩訂9.5漁0.88濾24.3絲19.3扁92.1駐0.715纏0.17舒9.9彼19鬼21會慘125桐④首粉質(zhì)粘土融11.2犬0.71穿24.7健19.4扁94.2聽0.780上0.23桿7.1蓄22淺17構(gòu)駐130粘土，灰黑色，飽和，軟塑~流塑，高壓縮性，層厚0.8~1.2m。②層粉質(zhì)粘土，灰褐色，很濕~飽和，軟塑。夾灰黒色粘土薄層或團(tuán)塊。土質(zhì)不均勻，高壓縮性，厚1.1~1.8m。③層粉土，黃褐色，很濕，稍密~中密，中等壓縮性，厚2.4~4.2m。④粉質(zhì)粘土，灰褐色，很濕，可塑~硬塑，土質(zhì)均勻，中等壓縮性，厚度大于4.0m。各土層物理力學(xué)性質(zhì)見表1。由上所述，該路段第①、②層土含較多有機(jī)物，含水量高，呈飽和，軟塑~流塑狀態(tài)，壓縮性高，承載力低，沉降變形大，抗剪強(qiáng)度小，屬軟弱土層。為保證路基工程質(zhì)量，必須對其進(jìn)行加固處理。2路基處理方案比選根據(jù)有關(guān)規(guī)范［1］,考慮到本淺水區(qū)域軟土層厚度（＜3m）、填料來源、工程造價(jià)、工期及施工難易程度等因素，先后共提出拋石擠淤、砂樁擠密、粉煤灰換填、鋼渣換土墊層及砂石墊層等五種處理方案。其中鋼渣換土墊層具有較多優(yōu)點(diǎn)，該方案是將路基上部①、②層軟土全部挖除后，采用鋼廠排出的鋼渣廢料作回填料，進(jìn)行換土回填。該材料運(yùn)距近，料源豐富，成本低廉（16元/m3），又可廢物回收利用，既能降低工程造價(jià)，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，又可防止污染，保護(hù)環(huán)境。鋼渣屬無粘性粗粒散體材料，壓實(shí)后承載力高，沉降變形小，滲水性及抗凍性較好，且含水量變化對壓實(shí)干密度影響小，雨季施工不受影響。經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、工期等多方面綜合分析比較和充分論證后，決定采用鋼渣換土墊層處理方案。3鋼渣材料工程特性3.1顆粒組成特征作為墊層材料，其顆粒組成、顆粒形狀及化學(xué)成分等是決定材料工程性質(zhì)的重要因素，也是選擇墊層材料的科學(xué)依據(jù)。選用鋼渣是某鋼廠排出的工業(yè)廢料，為研究顆粒組成與最大干密度之間的關(guān)系，采用自然級配和人工級配分別進(jìn)行顆粒分析，針對鋼渣顆粒組成特征進(jìn)行重型Ⅱ.2法擊實(shí)試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表2，顆粒級配曲線如圖1所示。表2鋼渣顆粒分析和擊實(shí)試驗(yàn)成果超補(bǔ)繳很顆粒組成百分料含量元（類%蛛）科擊實(shí)試取驗(yàn)群召臨揀業(yè)飄?？肺方M疲(m房m)距＞炸80蒙80敢~片60勞60~后40你40~欠20感20~簡10接2重0~5戀5~弄0.5爸0.5~廊0.跌074提＜嚷0.074暖最大干密度理g/cm緒3旁最佳含水量洽%把自然級配組1肉#衛(wèi)1揉1.5冷9.3椅19.3贏22.3最10.0鵝6.4斥10.5罰7.9妥2.8逼2.37飯7.5瓦2焦#袋10.0仁8.7挑16.7霸19.3皺8.5住4.0品14.6乎13.7軍4.5抓2.25葉7.9犬過博4越0mm燭篩后級配坑3盲#席37.2業(yè)16.7鹿10.7鉤17.6切13.2格4.6蘭2.15逃8.0談唇炊洋頓圖受1死恐鋼渣顆粒級配葡曲線魔由轟表箱2輛和臉圖可1脊可見，自然鋼域渣主要有兩種障粒組，即直徑仔大于圣5吳mm微的粗粒和小于村5巾mm亞的細(xì)粒穩(wěn)［司2靜］編。三種鋼渣級架配曲線均較平凡緩，其均勻系棚數(shù)都遠(yuǎn)大攔于駝1墨0劫，說明材料顆求粒極不均勻，緒各種粒組成分藝連續(xù)級配，均虎屬級配良好，凱用于填方工程式可以獲得較大煤的干密度。宣試驗(yàn)研究表明桌［飄2慘］圣，影響粗粒土賢工程特性的主瞞要因素是材料村的顆粒組成、藍(lán)粗料（另d>圣5非mm米）含量、細(xì)料謠（陳d<招5拆mm民）性質(zhì)等。顆耕粒組成不同時(shí)袍，性質(zhì)差別甚來大。在粗粒含銷量月P慨5杏≤傷3券0辨％范圍內(nèi)，細(xì)主料占絕大多數(shù)桿，粗料顆粒被秀細(xì)料顆粒所包偽裹，干密度仍風(fēng)決定于細(xì)料，寇粗料只起影響錫作用，故在此念范圍密度增長浮率較??；當(dāng)情P下5孩＞臟3組0桌％以后，粗料惜開始起骨架作僻用就，在粗細(xì)陽料彼此充填的治聯(lián)合作用下，熔干密度值增長繭較快；當(dāng)娛P堵5部達(dá)臂7綁0吩％左右時(shí)，粗建料形成完整骨澡架，細(xì)料又能賊填滿空隙，干侮密度值最大；刑而福P桐5請＞胡7滑0帥％以后，由于誤細(xì)料含量減少桌，填不滿粗料朝的空隙，故粗謎料起主要作用三，細(xì)料只起影士響作用，出現(xiàn)密干密度隨粗料院增加而減少的塊現(xiàn)象。當(dāng)拜P卻5尤為拾7減0這％左右時(shí)，細(xì)妖料和粗料相互駱充填密實(shí)，空替隙最小，沉降掠變形最小，填代料抗剪強(qiáng)度由呈三部分組成，桌即細(xì)料本身的斬強(qiáng)度，粗料間寬的強(qiáng)度和粗、軌細(xì)料間的強(qiáng)度流；當(dāng)懼P蛋5頭＜擺3弊0釋％時(shí)，抗剪強(qiáng)葛度隨粗料含量沾的增加稍有增膊大，但基本上萍仍決定于細(xì)料呈；當(dāng)么P掛5敗在麻30~7杜0舌％時(shí)，抗剪強(qiáng)緊度隨粗料含量目增加而顯著增刑大；當(dāng)伸P吵5跟＞乞7玻0桐％時(shí)，因細(xì)粒系填不滿粗粒空敵隙，抗剪強(qiáng)度罰主要取決于粗昨料之間的摩擦沉力和咬合力，王因而強(qiáng)度不再超提高。粗粒土掛中小于制0貼.棚1往mm四的細(xì)料含量大妖于因10%睜以后，內(nèi)摩擦糖角及滲透系數(shù)傳都有明顯減少環(huán)。腔根據(jù)上述研究教資料和見表善2努試驗(yàn)數(shù)據(jù)，本棚工程擬采用自認(rèn)然級配鋼渣責(zé)（槳1獵#串、逝2院#合），其粗料含吧量鋤67帶.2~78.首8%,吵平辰均哈73紀(jì).鈔0拼%瞇，接卡近攻70敬%,銳只要保證施工豪質(zhì)量，可望獲待得較大干密度亭和較小沉降變徐形，并達(dá)到較拉大的抗剪強(qiáng)度殼值。另外，其販粒徑小于燥0片.正1腫mm覆的細(xì)料含量肺為辣2驅(qū).港8謀%盟~4欲.旋5伍%獸，小佛于荒10像%響，這也使其具從有較高的抗剪月強(qiáng)度和較大的五滲透系數(shù)，具雹有良好的工程版性質(zhì)。相對而傘言，過倉40輔mm匪篩的人工級配午鋼渣，因葉P撥5降降廉至糟64艘.許6紫%雪，掃比膝70吧%濟(jì)偏低較多，因眨而其最大干密捐度較小（見甚表腫2蠻），滲透系數(shù)胞較低，工程性促質(zhì)稍差。歉3.2皂鋼渣的化學(xué)特乒性礎(chǔ)舉夾禍塞猜表釋3肺勿鋼渣與粉煤灰踐化學(xué)成分分析脈成稻果肯稍騎聰剃煌室成凈觸分陰效幣類富橡盤別套SiO染2裝Fe域2飄O腥3書CaO常MgO擊Al什2犬O喪3嘆燒失量分合計(jì)收PH回值雨鋼標(biāo)掏襖號渣科24.53獸3.56酬30.6寨6.67陣32.36窄6.81岔94.6昂10.5好粉脅脖煤僚爽灰探49.68斤4.49忙8.15棉1.34短24.08麥10.37聞98.1閘11.0枯本地產(chǎn)鋼渣及資粉煤灰的化學(xué)趁成分及其含量紐如蹄表攔3斧。由賭表泳3路可見，組成鋼插渣的化學(xué)成分駛是高溫煅燒產(chǎn)得生的多種氧化香物，因此在吸詞水條件下可表期現(xiàn)出火山灰活谷性氏［摟3為］召，發(fā)生如下化羊?qū)W反應(yīng)：治CaO+H障2纏O概——叛Ca(OH)逮2家+究熱量墓Ca(OH)急2蹈+SiO調(diào)2抄+H貧2喜O捎——擺CaOSiO辰2趨H益2忌O養(yǎng)Ca(OH)女2享+Al番2象O櫻3攪+H饞2棋O恥——妻CaOAl習(xí)2贊O旨3犬H占2勵O漠上述反應(yīng)的產(chǎn)噸物如水化硅酸濕鈣、水化鋁酸凝鈣均具有較高亭的強(qiáng)度，但反雜應(yīng)的進(jìn)行有賴完于筐CaO趁的含量。實(shí)踐臣證明腔［鷹3決］天［癥4康］廈只有當(dāng)活性詢CaO洽含量高木于宏5奧%葡時(shí)，廢渣才表扣現(xiàn)出一定的水刑硬性，而活性身CaO菜大知于僑10懼%耳時(shí)，廢渣才有沃較好的水硬性攀。從舒表帝3灣看出，該地區(qū)結(jié)粉煤灰的愈CaO躲含量虜僅象8桐.斗15緊%亞，遠(yuǎn)低于鋼渣葵，顯然其水硬瓶性不如鋼渣好婚。從廢渣浸提譜液的秧PH材值可見廢渣均盈屬堿性，不會效對鋼筋砼結(jié)構(gòu)土物（橋、涵等惑）造成腐蝕。誕按鋼渣的粒度葉成分和有機(jī)質(zhì)狗含量，可定名碌為工業(yè)無機(jī)碎爐石土。虜3.3川鋼渣的水穩(wěn)定熟性耀因該路段地下砍水埋深很淺，干加之地表稻田資、荷塘、溝渠侮積水的影響，陽作為路基填料饞應(yīng)具有足夠的立水穩(wěn)定性。由點(diǎn)于鋼渣主要為傍粗顆粒材料組堂成，含水量的牢變化對其強(qiáng)度兩影響很小，在循水的浸濕或浸上泡下不會產(chǎn)生窄超限的沉降變命形。同時(shí)，該扒填料屬粗顆粒哲碎石土，不會否產(chǎn)生凍脹，具哈有足夠的水穩(wěn)線定性。北4耕鋼渣墊層工藝?yán)U設(shè)計(jì)與施工滲4.1疫工藝設(shè)計(jì)嬌該路基處理采抄取先夯實(shí)，后開振動碾壓，夯包實(shí)、振動與碾稅壓聯(lián)合作用的后施工工藝。經(jīng)油試驗(yàn)性施工確蠶定施工參數(shù)為番：夯錘銷重怒2啟噸，落高億1虧0帝米咬；壓路機(jī)采棄用身21盛t向振動壓路機(jī)。卸自然級配鋼渣僅，為確保壓實(shí)茫的均勻性，填控筑前清除粒徑益大于誼20窗cm客的塊體。因含而水量對粗粒填取料的壓實(shí)效果踐影響很小，且螞本工程使用鋼席渣的天然含水接量與擊實(shí)試驗(yàn)?zāi)ψ罴押枯^現(xiàn)接近，因此可沈采用天然含水袋量的鋼渣?？赜H制鋼渣的含泥槳量不超墾過修5通%俗。分層虛鋪厚經(jīng)度為微50山cm拉刻。夯實(shí)（搭夯氏）一遍并整平山后再碾遣壓倉4~具5栗遍。鋼渣最大疤干密度為洪2駁.37g焦/cm英3蜓,踢施工控制干密玉度不小于便2.21g附/cm燥3問，即墊層的壓子實(shí)度不小于招0.93顆。路基彎沉值濁不超過沉2.5mm至。偷4.2譽(yù)路基處理施工杜云怠根據(jù)施工工藝字設(shè)計(jì)參數(shù)，于隱9鋒8勾年展8度月袖1栽6啊日關(guān)開始全面施工再。首先將上拼部樣①缸、勵②讀兩層軟土挖除誤，必要時(shí)應(yīng)配墓合人工降低地通下水位，每層灰虛捕鋪胞5翻0鍛厚鋼渣，先用棗重錘搭夯一遍桑，整平后再用艘振動壓路機(jī)碾最壓鎖4~幫5私遍，檢測干密旗度合格后再施乳工上一分層。川對含泥量較大狼的鋼渣，須用乏清水沖洗干凈惜后方可填筑。時(shí)施工期間質(zhì)檢述人員認(rèn)真檢查峽，嚴(yán)格空制施攤工質(zhì)量，確保蔑每一道工序均繼達(dá)到設(shè)計(jì)要求目。振建5攻讀路基處理效果姻檢測及評價(jià)拳5.欣1芽礎(chǔ)干密度檢測而施工過程中對乏鋼渣墊層每分聰層采用灌水法斜檢測干密度，暢檢測結(jié)果見安表略4趣。表中數(shù)據(jù)為抖每個(gè)測點(diǎn)各碾紹壓分層干密度匆的平均值，測貼得干密度甘為呼2漠.集22~挪矮2陳.拴65遼g及/cm揀3求。壓實(shí)系數(shù)糾在憂0上.挖94~1機(jī).辰1濕2右之間，均滿足鑄設(shè)計(jì)要求。由漂于鋼渣材料含刷有超尺寸顆粒尖（擊實(shí)試驗(yàn)時(shí)稍被篩除），使央部分施工壓實(shí)梳干密度大于室咽內(nèi)擊實(shí)干密度剩，壓實(shí)系數(shù)出?，F(xiàn)大妻于爺1生的情況。制鉛杯摸塌煉禾墳表早4牢辯干密度檢測結(jié)湖果咱姓四舟測點(diǎn)號易1概#稀2趴#踐3咳#雹4叛#昂5補(bǔ)#攤6關(guān)#肆7仆#夕8木#哪干密度站(奮g/cm掌3血)立2.51武2.47桑2.65鼠2.63鳴2.65讓2.51勺2.50君2.52旋壓實(shí)系數(shù)虹1.06瘦1.04翠1.12坡1.11蜂1.12膽1.06砍1.05肢1.06劉測點(diǎn)號溫9眨#逢10尊#約11乖#粉12奔#華13諷#抱14擱#獵15仍#類16訂#綿干密度執(zhí)(舞g/cm蛛3仍)菌2.43彎2.35鹽2.45柔2.33鑼.22吧2.32暮2.25移2.33嘴壓實(shí)系數(shù)庭1.03墾0.99外1.03蹈0.98拍0.94貿(mào)0.97稅0.95省0.98霧5.2刊園重鷹（座Ⅱ篩）型動力觸探?jīng)_試驗(yàn)謊為檢測處理路叛段整體施工質(zhì)臨量，全部鋼渣丹墊層完工后，臘布置動力觸探弓檢測點(diǎn)，從地藝面向下連續(xù)進(jìn)蛾行重龜（汽Ⅱ京）型動力觸探辣，記錄每貫入傅10蓋cm并的錘擊數(shù)，檢己測結(jié)果如刻表籃5揀。鐘由需表棒5家可知，鋼渣路驟基水平方向壓禍密較均勻，垂駕直方向上貫入于擊數(shù)與墊層厚繼度有關(guān)，對墊腔層較厚路段饞（盜1~軟9誠號點(diǎn)），擊數(shù)逃隨深度增加而倒增大，至一定抹深度（障約鍋0銹.背9苗~勁1.1m魚）幅,廢因墊層已變得絮極為密實(shí)，探權(quán)頭阻力與錘擊焦能量接近或達(dá)減到平衡，使進(jìn)詠尺很慢甚至不躲進(jìn)尺。這說明鍛：除擊數(shù)深度怎效應(yīng)以外，上戰(zhàn)層碾壓夯實(shí)對全下伏各分層的綢密實(shí)度仍有疊具加影響。墊層齒較薄路段桐（柏10~1惡5頑點(diǎn)）貫入擊數(shù)而則先隨深度增遷加而增大，而沫后因下伏較軟法的地基土層影必響，使擊數(shù)又德隨深度不斷下駐降，產(chǎn)生超前逃反映。從動探永結(jié)果可以看出孝，貫入擊數(shù)水本平向穩(wěn)定，雖賠然沿深度變化踢，但平均擊數(shù)嘆大客于義4棗0槍擊，最催小框2呆6囑擊，說明墊層澡強(qiáng)度和密實(shí)度劃均很高。烏窄吐牛掙葬表酒5加更重痛（搭Ⅱ恩）型動力觸探山檢測結(jié)傭果滑筍（擊斯）悼蘋同紐是撐點(diǎn)登暮號籠穿迷深度紅（奏m怕）催1喉2對3面4讀5研6訂7植8揀9伸10龍11鉤12題13艱14膏15拋平均羞擊數(shù)塊（擊認(rèn)0.0~0.芽1泡27客35笨31究38匆35撥32爸26沿32惹29誰26爪33早31掙26公32犬27聚30.7為0.1~0.鵲2籌36脊40裹32舉35尋38除37府33柳27庭35奴30棍28梅35紅31忌28池39征33.6碼0.2~0.晶3嘆45猾42垂35板43旦46烘41與38浙37壩43疑34幣36嫌38單42刃41帖30唇39.4唇0.3~0.畫4耳46雹45到39仰43塑43效46稍46肝41般45叮34面52添30蝴42功48崗46掏43.1止0.4~0.蠻5據(jù)50誦44怠42閑53洽45冠54板35輕46宗53租40嶄45堪47直46稱55僵46監(jiān)46.7僚0.5~0.別6攀56舞51膜50猜56迷47剩53無45鍛54江42啞49醒46鏡51浮58悠69諷68抬53.0敞0.6~0.塞7切52謙56枝57鋤52就52艱57塊47陰57繞46蒙58悼54魂58辜66鳴66傅63拌56.1灘0.7~0.菌8它58靠45開54滲57作56乘48明58樓68重56城73墨79翻69捉41下56崖47爺57.7泡0.8~0.珠9套69興68犯65侮62很51擇54吹64伙116多67板68械71積55延30擇38太29宋67.5撒0.9~1.志0搜88弟99橋70鴿73革67德66歉98棍—步119盞62沒62