改良土施工中的幾個問題

1、石灰改良土施工中的幾個問題,河海大學巖土工程研究所,王保田,1、原材料要求,2、施工機械和碾壓組合,2.1 施工機械 穩(wěn)定土拌和機、鏵犁翻拌機、中拖破碎機、20噸以上靜壓碾（可用羊足碾、氣胎碾、凸塊碾和三輪平碾）、振動碾。 2.2 碾壓組合 振動碾碾壓2-3遍,然后用靜壓碾碾壓4-6遍,3、施工工藝,(1) 編寫施工組織設(shè)計書，經(jīng)審批后開始施工。(2)按照施工技術(shù)規(guī)范(JTJ033-95)的要求，本路基施工應(yīng)避開

2、雨季作業(yè)，加強現(xiàn)場排水，保證地基和已填路基不被水浸泡。(3)現(xiàn)場取土進行標準擊實試驗，獲得設(shè)計灰劑量的石灰改良膨脹土的最大干密度和最優(yōu)含水量，分別用于控制填土的壓實度和碾壓前的含水量。(4)在取土坑加2%生石灰，使土體“砂化”并初步降低含水量。在地面上打方格計算每車石灰的攤鋪面積，均勻攤灰。用挖土機將土料挖起堆放“燜灰”3天。在取土坑燜灰過程中，每天對燜料進行翻拌。,(5) 土料上路后，首先保證攤鋪均勻，為使含灰量均勻且壓

3、實后的厚度不大于20cm，松鋪厚度要求不大于25cm。攤鋪后用鏵犁翻拌和中拖破碎，有效降低含水量。(6)當土料含水量降低到最優(yōu)含水量+5%左右時，進行第二次摻灰。對于含灰量5%的灰土第二次摻3%消石灰、含灰量6%的灰土第二次摻4%消石灰、含灰量8%的灰土第二次摻6%消石灰。(7)灰土拌和與粉碎。首先保證摻灰量，其次摻灰一定要均勻。摻灰前，用輕型壓路機把填土壓平，地面上打方格，方格面積以每個方格內(nèi)堆放一車消石灰控制，再用推土機或人工的

4、方法把石灰攤平。用穩(wěn)定土拌和機進行粉碎，至少粉碎兩遍；檢測粉碎兩遍后灰土的土塊大小。土塊大小控制標準為：大于5cm的顆粒含量低于5%，大于2cm的顆粒含量低于20%。,(8) 灰劑量和含水量測試。土塊粉碎后，及時進行灰劑量和含水量測試。檢測灰劑量合格標準為：所有檢測點的灰劑量≧設(shè)計灰劑量-1%。若灰劑量偏低，馬上補灰并再用穩(wěn)定土拌和機拌和一遍；碾壓前填土的含水量不應(yīng)高于最優(yōu)含水量+3%，若含水量偏高，用鏵犁連續(xù)翻拌加快降低含水

5、量。 (9)碾壓。當路鋪填土的含水量降低到最優(yōu)含水量+3%的范圍內(nèi)，且檢測的灰劑量都滿足設(shè)計和規(guī)范要求時，連續(xù)碾壓到規(guī)定的壓實度。每層土的碾壓時間不能超過一天。各種壓路機的碾壓行駛速度開始時宜用慢速，且最大速度不超過4km/h。直線段由兩邊向中間碾壓；小半徑曲線段由由內(nèi)側(cè)向外側(cè)碾壓。橫向接頭對振動壓路機一般重疊 0.4～0.5m，三輪壓路機重疊后輪的1/2。,(10)橋臺背后、涵洞兩側(cè)與頂部、錐坡與擋土墻等構(gòu)造物背后的填土應(yīng)分薄層(松

6、鋪厚度≦20cm)用夯錘或手扶振動夯壓實。壓實度分層檢查，每50m2檢查1點，不足50 m2時至少檢查1點。從路基到路床壓實度均為95%。(11)壓實質(zhì)量檢測。主要檢測項目：壓實度和灰劑量；適量抽查壓實土的CBR值、自由膨脹率和膨脹力。(12)當填土壓實度合格后，繼續(xù)下一層填土施工。,4、質(zhì)量驗收標準,附錄：改良膨脹土質(zhì)量檢測標準,標準擊實試驗方法灰劑量檢測方法快速含水量測試方法石灰改良土的膨脹性和強度,附錄1

7、標準擊實試驗方法,(一) 擊實試驗方法1.公路路基設(shè)計規(guī)范（JTJ013-95） 規(guī)定高速公路路基填土壓實度檢測的最大干密度使用“重型標準擊實試驗”方法。2.公路土工試驗規(guī)程（JTJ051-93）規(guī)定標準擊實試驗可以用干土法或者濕土法兩者之一進行，根據(jù)土的天然含水量高低選擇。3.公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程(JTJ057-94)對于石灰、水泥穩(wěn)定土規(guī)定采用風干或50℃烘干土進行重型擊實試驗。,,,,,,,,,,,,,,,,,

8、,公路土工試驗規(guī)程（JTJ051-93） 擊實試驗的條文說明（第337頁）中介紹“對高含水量粘質(zhì)土進行對比試驗，發(fā)現(xiàn)按干土法與按濕土法求得的結(jié)果有很大差別，對于最大干密度，前者大，后者小；對于最佳含水量，前者小，后者大。對于這種高含水量的土，如仍按干土法作擊實試驗，則無形中增大了對土基壓實的要求，施工中實際上是達不到的，因而采用濕土法比較符合實際”。,,四個試驗段干密度和壓實度分布,,表5-1 NH-MW4標95區(qū)壓實度統(tǒng)

9、計表,,結(jié) 論,干法和濕法標準擊實試驗獲得的最大干密度和最佳含水量有明顯差別現(xiàn)場石灰改良土的含水量變化過程與濕法標準擊實試驗的含水量變化過程一致建議選用濕法標準擊實試驗結(jié)果作為質(zhì)量控制標準。,(二) 擊實試驗步驟,關(guān)鍵點：試樣準備過程需要模擬施工工藝 本工程的石灰改良土標準擊實試驗步驟如下： (1) 取樣：先將取土點位置處的表層耕植土挖除，用挖土機進行開挖，挖至將來大面積取土時的開挖底

10、面，然后用挖機自下向上均勻地挖起一鏟土，每一層土都要取到，按四分法取30kg土樣運回試驗室后，把大土塊切碎(dmax<5cm)，并將土料拌勻備用。 (2) 試樣制備 第一次摻灰：測定土樣的含水量，按干土質(zhì)量摻加2％（每100g干土加2g生石灰）的生石灰模擬現(xiàn)場第一次摻灰“砂化”過程。將摻灰后的土樣放置在大塑料桶內(nèi)燜3天，第2天和第3天各拌和一次；,第二次摻灰：在第一次摻灰后的第4天將塑料桶內(nèi)的土料倒出、拌勻

11、。對5%的灰土摻3%消石灰，對6%的灰土摻4%消石灰，對8%的灰土摻6%消石灰。消石灰摻入土樣中拌勻后放置一晝夜； 風干：第一次摻灰后的第5天將土樣過5mm篩，然后風干制備成7個不同含水量的試樣（保證最優(yōu)含水量上下至少各有2點以上），每個試樣間含水量相差2%左右，風干必須在室內(nèi)一天內(nèi)完成。,(3) 擊實 在第一次摻灰后的第6天，將備好的7個試樣按照重型擊實的試驗方法進行擊實試驗，擊實試驗操作步驟如下：

12、 （a）使用體積997cm3的擊實筒，將擊實筒內(nèi)壁涂一薄層凡士林或潤滑油，將擊實筒固定在擊實儀的底板上并裝好護筒。 （b）取某含水量的土樣370～400g倒入擊實筒內(nèi)，然后按規(guī)定的每層27擊分5層擊實。擊實過程中，擊錘應(yīng)自由垂直落下，錘跡必須均勻分布于土樣面。每一層擊實完后，量余高，要求每層余高不超過3mm，然后將土樣層面“拉毛”。,（c）根據(jù)各層土的余高，合理調(diào)整下一層應(yīng)裝入土樣的質(zhì)量，稱量所需要的土質(zhì)量，倒入

13、擊實筒內(nèi)，再按規(guī)定的每層27擊分層擊實。重復(fù)本步驟，直至五層全部擊實完畢。要求最后的余高要求不超過5mm。 （e）用修土刀沿套筒內(nèi)壁削刮，使試樣與套筒脫離后，扭動并取下套筒。削平筒頂，拆除底板，削平筒底，使試樣的體積等于擊實筒的容積。擦凈筒外壁，稱量筒+土樣總質(zhì)量，準確至1g，并計算濕密度。,（f）用推土器推出筒內(nèi)試樣，從試樣中心處取2份試樣測其含量，計算至0.1％，當2個含水量的差值小于2％時，計算得到試樣的平均含水

14、量，并計算試樣的干密度。 （g）重復(fù)步驟（a）～（f），將備好的不同含水量的試樣依次進行擊實試驗，得到其含水量和干密度。 （e）畫出擊實曲線，得到最大干密度和最優(yōu)含水量。,附錄2 灰劑量檢測方法,公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程（JTJ057-94）規(guī)定用EDTA標準液滴定法確定水泥、石灰穩(wěn)定土中的水泥、石灰劑量規(guī)范方法的缺點:規(guī)范給定的方法沒有考慮一定石灰含量的土，隨時間延長

15、，不同時間滴定時EDTA標準溶液的消耗量不斷降低，將得出石灰含量不斷減小的結(jié)果規(guī)范也沒有考慮二次摻灰等施工工藝問題,（一）灰劑量檢測方法改進內(nèi)容,檢測方法：改進的EDTA滴定法改進內(nèi)容（1）考慮了二次摻灰工藝； （2）考慮了EDTA標準溶液消耗量隨時間衰減的問題。,（二）改進的標準曲線制作步驟,（1）在取土坑鏟除表面土體，挖排水溝排水； （

16、2）現(xiàn)場取40kg土作為制作標準試樣用土。剔除土中石塊，將土樣切碎成小于5cm的小塊后分成6份，每份土質(zhì)量各為5kg。其中一份土樣保持為素土，其余各份分別摻入2％的生石灰后密封于塑料袋中。 （3）標準試樣模擬現(xiàn)場土場燜料3天，每天翻拌1次。 （4）第1次摻灰后的第4天，向已經(jīng)加了生石灰的標準樣添加消石灰（如4％的灰土摻入2%消石灰，5％的灰土摻入3%消石灰，6％的灰土摻入4%消石灰，8％的灰土摻入6%消石灰，10％的

17、灰土摻入8%消石灰），消石灰摻勻后把土料堆放1天。,（5）第2次摻灰后的第2天，在室內(nèi)將素土樣和不同含灰量的試樣粉碎拌和，使最大粒徑小于2mm，并使所有試樣的含水量降低到最優(yōu)含水量+3%的范圍內(nèi)。 （6）在第2次摻灰后的第2天、第3天、第5天、第7天、第14天、第21天、第41天分別取素土樣和不同石灰含量的標準樣進行EDTA滴定。每次滴定時，取120g的標準樣作為滴定試樣，同時測定標準樣的含水量。獲得各標準樣100g干土

18、的EDTA消耗量。繪制成以時間為橫坐標、100g干土的EDTA標準液消耗量為縱坐標、標準樣灰劑量為參數(shù)的的石灰劑量標準曲線，如附圖1所示，稱作改進的標準曲線。,素土,,4%灰土,5%灰土,6%灰土,8%灰土,10%灰土,,,,,,附圖1 改進的石灰劑量測定標準曲線,附錄3 灰劑量檢測,由附圖1的改進石灰劑量測試標準曲線，采用如下步驟測試灰土的石灰劑量： （1）在需要檢測的點取樣，收集取樣點第二次摻灰時間，計算第二次摻灰

19、時間到灰劑量檢測時間間隔； （2）將試樣粉碎，過2mm篩，用快速法測試試樣的含水量，取100g干灰土樣[濕土質(zhì)量100（1+W）g]作為EDTA滴定用試樣； （3）按照公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程（JTJ057-94） 中的水泥或石灰穩(wěn)定土中水泥或石灰劑量的測定方法進行EDTA滴定； （4）  由100g干灰土的EDTA標準溶液消耗量，查附圖1，確定檢測灰土樣處于哪兩個灰劑量標準樣之間，然后按公式（1）計算被檢測灰

20、土樣的灰劑量。,,,,,,,V,t,表1 兩個試驗段不同時間灰劑量檢測成果,,結(jié) 論,灰劑量檢測仍采用規(guī)范給定的EDTA滴定法將標準曲線改進使其能夠考慮二次摻灰工藝和不同檢測時間等問題檢測結(jié)果表明同一土層含灰量平均值基本不隨時間改變，樣本值分布范圍也一致,附錄4 快速含水量測試方法,現(xiàn)場需要大量測試填土含水量，要求在盡量短的時間內(nèi)獲得含水量測試結(jié)果。以烘箱在105-110 ℃條件烘干8小時以上為

21、標準的含水量以微波爐烘干15分鐘為快速測試的含水量建立相關(guān)關(guān)系，將快速測試結(jié)果修正到標準試驗結(jié)果,,附圖2 微波爐測定含水量與烘箱測定含水量對比關(guān)系圖,,,結(jié) 論,微波爐快速法測定的含水量與烘箱法標準含水量測試結(jié)果有很好的相關(guān)性用微波爐快速測定含水量僅要15min,5%石灰改良填土的CBR和膨脹性指標,結(jié) 論,從CBR測試結(jié)果看第二試驗段盡管壓實度偏低，因為灰劑量達到要求，CBR仍然很高。,建