石灰改良高液限土路基碾压工艺控制方法

石灰改良高液限土路基碾压工艺控制方法

董仕学 1 杨平 2 李昆 3

1 云南省元谋县交通运输局 楚雄元谋 651300 ； 2. 云南红河州地方公路管理处 云南 红河 661100 ； 3. 云南交通职业技术学院 云南 昆明 650500

摘要：基于石灰改良高液限土试验路段的现场试验，采用多元非线性回归模型对填土层的压实度进行研究，分析了填土层的松铺厚度、填料的含水率、振动碾压遍数对压实度的影响，同时分析了填土层的松铺厚度、填料含水率、压实度对振动碾压遍数的影响，所得结果对石灰改良高液限土路堤填筑施工有指导意义。

关键词：高液限土；石灰改良；路基碾压；现场试验；多元非线性回归

中图分类号：TU443 文献标识码A 文章编号

。

0引言

在参考不限于文末所列参考文献后，针对石灰改良高液限土路基的压实工艺开展研究，通过现场碾压试验，分析石灰改良高液限土的松铺厚度、含水率、振动碾压遍数，对填土的压实度的影响，进而建立压实度与三个参数、以及振动碾压遍数与其它三个参数的多元非线性回归模型，以指导路基碾压工作。

1试验

1.1 概况

通过对高液限土取样并且进行室内相关试验，其基本物理力学指标见表1。

采用石灰对高液限土进行改良处理。石灰为外购熟石灰精粉，其化学成分为：CaO含量为73%，MgO含量为7.0%，为III级钙质石灰。通过无侧限抗压强度试验，确定石灰最佳掺加量为6%。通过击实试验得到石灰改良高液限土的最佳含水率为 、最大干密度为 。

表1 高液限土样的基本物理力学指标

1.2试验方案

(1)现场试验采用分层试验方法，每一填土层分别控制填料的松铺厚度h、含水率w，然后根据振动碾压遍数n，检测压实度K。

(2)每一层石灰改良高液限土填料的松铺厚度不大于30 cm，控制填料的含水率不超过最佳含水率的±3%。

(3)对于每一填土层，首先采用推土机整平，静压一遍后再振动碾压，达到所需要的压实度后再静压一遍收光。试验计量振动碾压遍数。

(4)振动碾压3遍后开始检测压实度。

(5)检测频率为每层平均分布4个点，松铺厚度h、含水率w、压实度K等每项检测内容取其平均值。

2试验结果与分析

2.1压实度检测结果

现场碾压试验共开展了12个填土层的试验，每一填土层的压实度检测结果见表2。

表2 压实度检测结果

松铺厚度/cm	含水率/%	振动碾压遍数/遍
		3	4	5	6	7
20	14.5	91.0	94.3	97.0	98.0	98.6
	17.0	90.0	93.0	95.8	97.0	98.1
	19.6	90.5	93.0	95.8	96.2	97.2
23	15.0	89.9	92.8	95.4	97.1	97.9
	17.0	89.5	92.4	95.4	96.5	97.8
	19.0	89.2	91.5	93.5	95.0	96.5
26	14.2	88.8	91.2	93.8	96.2	97.2
	17.5	89.0	91.8	95.0	96.	97.4
	20.0	87.9	90.0	91.1	93.8	95.8
30	15.0	87.9	91.7	93.0	94.8	97.0
	18.0	88.0	91.1	92.6	95.6	96.8
	19.8	87.0	90.1	91.6	92.6	93.8

2.2试验结果分析

(1)含水率w对压实度K的影响

根据表2中的试验结果，石灰改良高液限土填料的施工含水率只要控制在最佳含水率±3%以内，相应的振动碾压遍数下对压实度的影响较小。

(2)松铺厚度h对压实度K的影响

松铺厚度h对压实度K的影响可近似为幂函数关系，回归关系式见表3。

表3 松铺厚度h与压实度K的回归关系式

振动碾压遍数/遍	松铺厚度h与压实度K的回归关系式
3
4
5
6
7

(3)振动碾压遍数对压实度的影响

振动碾压遍数n对压实度K的影响同样可近似表现为幂函数关系，回归关系式见表4。

表4 振动碾压遍数n与压实度K的回归关系式

(4)压实度与松铺厚度、含水率、振动碾压遍数的相关关系

根据表2中的压实度试验结果，采用多元非线性回归分析可以建立松铺厚度h、含水率w、振动碾压遍数n，与压实度K的相关关系。该多元非线性回归模型可表示为： 。根据表2中的试验数据，该多元非线性回归模型为：

(1)

对式(1)的回归结果进行检验：相关系数 ，经F检验， ＞ 56) 。表明回归显著，即松铺厚度h、含水率w、振动碾压遍数n，与压实度K具有很强的相关性。

为了检验回归效果，采用式(1)对表2中的数据进行回判，并将压实度的计算值与实测值进行对比，对比结果如图1所示。压实度的计算值与实测值的最大误差为1.62%。

图1 压实度的计算值与实测值对比曲线

3振动碾压遍数的多元非线性回归模型

根据式(1)，当填土层的松铺厚度h、含水量w确定后，可以根据振动碾压遍数n预测出填土层的压实度K。例如，当 cm、 %、 ，则可预测出压实度为 94.2%。

路基碾压过程中，如果能够根据填土层的松铺厚度h、含水量w，以及填土层所处压实区所需要的压实度K，然后预测出振动碾压所需要的遍数n，这样就可对整个填方填筑工程进行公式化控制，减少施工控制的盲目性、加快施工进度，并且最大限度减少检测人员的工作量，提高检测效率。

基于此，根据表2中的压实度试验结果，采用多元非线性回归分析建立松铺厚度h、含水率w、压实度K，与振动碾压遍数n的相关关系。该多元非线性回归模型可表示为：

(2)

对式(2)的回归结果进行检验：相关系数 ，经F检验， ＞ 56) 。表明回归显著，即松铺厚度h、含水率w、压实度K，与振动碾压遍数n具有很强的相关性。

4结论

通过石灰改良高液限土路基试验路段的碾压试验，分析了松铺厚度、含水率、压实度、振动碾压遍数之间的相关关系，得到如下结论：

(1)分析压实度与松铺厚度、含水率、振动碾压遍数之间的关系，石灰改良高液限土填料的含水率如果控制在最佳含水率的±3%以内，对填土层压实度的影响较小。而石灰改良高液限土填料的松铺厚度、振动碾压遍数与压实度成幂函数关系^[1]。

(2)采用多元非线性回归分析，建立压实度与松铺厚度、含水率、振动碾压遍数之间的相关关系表达式。根据该表达式计算得到的压实度与现场试验的实测值可较好吻合。

(3)根据现场试验结果，建立了松铺厚度、含水率、压实度，与振动碾压遍数之间的多元非线性回归模型。该模型预估的振动碾压遍数与实测值同样可较好吻合^[2-3]。

参考文献：

[1]JTG D30-2015，公路路基设计规范[S]. 北京：人民交通出版社，2015.

JTG D30-2015，Specifications for Design of Highway Subgrades[S]. Beijing：China Communication Press，2015.

[2]万钰菊. 生石灰处治高液限土的研究与应用[J]. 北方交通，2016，(7)：128-131.

[3]杨和平，李宏泉. 石灰改良处治高液限土的路用特性试验研究[J]. 公路工程，2013，38(4)：227-229.