改良土施工中的几个问题.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,石灰改良土施工中的几个问题,河海大学岩土工程研究所,王保田,1、,原材料要求,项 目,质量标准,检验规定,石 灰,CaO+MgO,含量,70%,时间：每批石灰的进场后；,堆放10天以上的石灰使用前,按照,JTJ057-94,规范的,T08011,和,T08012,执行,未消化残渣含量(5,mm,圆孔筛余率),17%,时间：每批石灰的进场后,按照,JTJ051-93,规范的,T0115-93,执行,素土,有机质含量,5%,当土的颜色较深，有臭味，有植物杂质时抽查,按照,JTJ051-93,规范的,T0151-93,执行,塑性指数,40,联合测定仪法试验,按照,JTJ051-93,规范的,T0118-93,执行,石灰改良土,最大干密度,重型击实试验,按照,JTJ051-93,规范的,T0131-93,执行,灰剂量,压实前检测，大于设计值-1%,按照,JTJ057-94,规范的,T0809-94,执行,2,、施工机械和碾压组合,2.1 施工机械,稳定土拌和机、铧犁翻拌机、中拖破碎机、20吨以上静压碾（可用羊足碾、气胎碾、凸块碾和三轮平碾）、振动碾。,2.2,碾压组合,振动碾碾压,2-3,遍,然后用静压碾碾压,4-6,遍,3、施工工艺,(1),编写施工组织设计书，经审批后开始施工。,(2)按照施工技术规范(,JTJ033-95),的要求，本路基施工应避开雨季作业，加强现场排水，保证地基和已填路基不被水浸泡。,(3)现场取土进行标准击实试验，获得设计灰剂量的石灰改良膨胀土的最大干密度和最优含水量，分别用于控制填土的压实度和碾压前的含水量。,(4),在取土坑加2%生石灰，使土体,“,砂化,”,并初步降低含水量。,在地面上打方格计算每车石灰的摊铺面积，均匀摊灰。用挖土机将土料挖起堆放“焖灰”3天。在取土坑焖灰过程中，每天对焖料进行翻拌。,(5),土料上路后，首先保证摊铺均匀，为使含灰量均匀且压实后的厚度不大于20,cm，,松铺厚度要求不大于25,cm,。,摊铺后用铧犁翻拌和中拖破碎，有效降低含水量。,(6),当土料含水量降低到最优含水量+5%左右时，进行第二次掺灰。,对于含灰量5%的灰土第二次掺3%消石灰、含灰量6%的灰土第二次掺4%消石灰、含灰量8%的灰土第二次掺6%消石灰。,(7)灰土拌和与粉碎。首先保证掺灰量，其次掺灰一定要均匀。掺灰前，用轻型压路机把填土压平，地面上打方格，方格面积以每个方格内堆放一车消石灰控制，再用推土机或人工的方法把石灰摊平。用稳定土拌和机进行粉碎，至少粉碎两遍；检测粉碎两遍后灰土的土块大小。土块大小控制标准为：,大于5,cm,的颗粒含量低于5%，大于2,cm,的颗粒含量低于20%,。,(8),灰剂量和含水量测试。土块粉碎后，及时进行灰剂量和含水量测试。,检测灰剂量合格标准为：,所有检测点的灰剂量设计灰剂量-1%。,若灰剂量偏低，马上补灰并再用稳定土拌和机拌和一遍；碾压前填土的含水量不应高于最优含水量+3%，若含水量偏高，用铧犁连续翻拌加快降低含水量。,(9)碾压。,当路铺填土的含水量降低到最优含水量+3%的范围内，,且检测的灰剂量都满足设计和规范要求时，连续碾压到规定的压实度。每层土的碾压时间不能超过一天。各种压路机的碾压行驶速度开始时宜用慢速，且最大速度不超过4,km/h。,直线段由两边向中间碾压；小半径曲线段由由内侧向外侧碾压。横向接头对振动压路机一般重叠 0.40.5,m，,三轮压路机重叠后轮的1/2。,(10)桥台背后、涵洞两侧与顶部、锥坡与挡土墙等构造物背后的填土应分薄层(松铺厚度20,cm),用夯锤或手扶振动夯压实。压实度分层检查，每50,m,2,检查1点，不足50,m,2,时至少检查1点。从路基到路床压实度均为95%。,(11)压实质量检测。主要检测项目：压实度和灰剂量；,适量抽查压实土的,CBR,值、,自由膨胀率和膨胀力。,(12)当填土压实度合格后，继续下一层填土施工。,4、质量验收标准,压实度,（%）,路床080,cm,95,上路堤80150,cm,93,下路堤150,cm,以下,90,涵洞顶和结构物后,95,灰剂量,（%）,路床080,cm,8%,上路堤80150,cm,6%,下路堤150,cm,以下,5%,CBR,值,（%）,路床080,cm,20,上路堤80150,cm,15,下路堤150,cm,以下,10,附录：改良膨胀土质量检测标准,标准击实试验方法,灰剂量检测方法,快速含水量测试方法,石灰改良土的膨胀性和强度,附录1 标准击实试验方法,(一)击实试验方法,1.公路路基设计规范（,JTJ013-95）,规定高速公路路基填土压实度检测的最大干密度使用“重型标准击实试验”方法。,2.公路土工试验规程（,JTJ051-93）,规定标准击实试验可以用干土法或者湿土法两者之一进行，根据土的天然含水量高低选择。,3.公路工程无机结合料稳定材料试验规程(,JTJ057-94),对于石灰、水泥稳定土规定采用风干或50烘干土进行重型击实试验。,公路土工试验规程（,JTJ051-93,）,击实试验,的条文说明（第,337,页）中介绍“对高含水量粘质土进行对比试验，发现按干土法与按湿土法求得的结果有很大差别，对于最大干密度，前者大，后者小；对于最佳含水量，前者小，后者大。对于这种高含水量的土，如仍按干土法作击实试验，则无形中增大了对土基压实的要求，施工中实际上是达不到的，因而采用湿土法比较符合实际,”。,取土坑编号,土类,试验方法,最大干密度（,g/cm3）,湿法比干法,最大干密度降低,最优含水量,（%）,马武9标,6#取土坑,素土,干法,1.88,3.2%,12.6,湿法,1.82,14.9,5%灰土,干法,1.69,4.3%,15.4,湿法,1.62,18.6,马武9标,7#取土坑,素土,干法,1.89,3.8%,12.8,湿法,1.82,15.3,5%灰土,干法,1.72,4.2%,15.8,湿法,1.65,18.3,雍马1标,K93+250,5%灰土,干法,1.70,3.6%,18.5,湿法,1.64,21.5,雍马2标,K101+350,5%灰土,干法,1.74,4.6%,18.0,湿法,1.66,19.3,雍马3标,K112+230,5%灰土,干法,1.68,3.6%,16.8,湿法,1.62,19.5,试验段,序号,含水量,范围,（,%,）,干密度范围,（,g/cm3,）,按干法击实结果判断的压实度,（,%,）,按湿法击实结果判断的压实度,（,%,）,备 注,第一试验段,(,K173+600-K173+740),17.5-21.5,平均：,19.8,1.269-1.616,平均：,1.509,75.0-95.5,平均：,89.2,合格点百分数：,55%,78.6-100,平均：,93.5,合格点百分数：,85%,1段和,2,段,6#,取土坑,湿法最大干密度,dmax,=1.614g/cm,3,干法最大干密度,dmax,=1.692g/cm,3,3,段和,4,段,7#,取土坑,湿法最大干密度,dmax,=1.648g/cm,3,干法最大干密度,dmax,=1.717g/cm,3,压实度,90%称为合格。,第二试验段,(,K170+680-K170+840),18.9-22.8,*平均：,21.2,1.396-1.552,平均：,1.466,82.5-91.7,平均：,86.7,合格点百分数：,10%,86.5-96.2,平均：,90.8,合格点百分数：,70%,第三试验段,(,K174+020-K174+150),18.7-21.8,平均：,19.7,1.475-1.568,平均：,1.510,86.1-91.3,平均：,88.0,合格点百分数：,10%,89.5-95.2,平均：,91.6,合格点百分数：,100%,第四试验段,(,K173+120-K173+300),17.1-20.2,平均：,18.6,1.518-1.607,平均：,1.564,88.4-93.5,平均：,91.1,合格点百分数：,69.5%,92.1-97.5,平均：,94.9,合格点百分数：,100%,四个试验段干密度和压实度分布,检测单位,施工单位,设计灰剂量,6%,三轮碾压遍数,1,2,3,4,5,6,含水量,最大值,20.4,20.3,20.3,20.2,20.2,20.3,最小值,18.9,18.7,18.7,18.8,18.9,18.8,灰剂量,最大值,7.2,7.1,7.2,7.2,7.1,7.1,最小值,5.4,5.4,5.3,5.3,5.4,5.3,压实度,湿法,最大值,90.1,92.0,94.2,95.3,96.0,96.9,最小值,85.7,90.2,92.8,93.9,95.1,95.7,平均值,88.4,91.2,93.6,94.5,95.6,96.3,合格率,0.0,0.0,0.0,16.7,100.0,100.0,干法,最大值,87.5,89.3,91.4,92.5,93.2,94.1,最小值,83.2,87.5,90.1,91.1,92.3,92.9,平均值,85.8,88.5,90.8,91.7,92.8,93.4,合格率,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,统计点数,6,6,6,6,6,6,NH-MW4,标,95,区试验段,湿法最大干密度：,1.65g/cm3,，,最佳含水量：,18%,干法最大干密度：,1.69,g/cm3,，最佳含水量：,18%,表,5-1 NH-MW4,标,95,区压实度统计表,检测单位,施工单位,监理单位,总监办,设计灰剂量,6%,8%,6%,8%,8%,含水量,最大值,21.7,21.3,21.3,21.2,最小值,17.0,17.2,18.3,17.3,灰剂量,最大值,6.6,8.2,8.7,7.8,9.9,最小值,5.0,7.0,5.0,7.2,3.3,压实度,湿法,最大值,97.4,96.9,96.9,96.9,104.5,最小值,95.0,95.2,95.0,95.4,94.6,平均值,95.9,96.1,95.9,96.1,97.5,合格率,100.0,100.0,100.0,100.0,96.2,干法,最大值,96.2,95.8,95.8,95.4,102.9,最小值,93.2,93.5,93.2,93.7,91.7,平均值,94.4,94.6,94.4,94.6,95.7,合格率,22.3,35.5,23.0,37.5,38.5,统计点数,744,141,126,8,26,结 论,干法和湿法标准击实试验获得的最大干密度和最佳含水量有明显差别,现场石灰改良土的含水量变化过程与湿法标准击实试验的含水量变化过程一致,建议选用湿法标准击实试验结果作为质量控制标准。,(二)击实试验步骤,关键点：试样准备过程需要模拟施工工艺,本工程的石灰改良土标准击实试验步骤如下：,(1)取样：先将取土点位置处的表层耕植土挖除，用挖土机进行开挖，挖至将来大面积取土时的开挖底面，然后用挖机自下向上均匀地挖起一铲土，每一层土都要取到，按四分法取30,kg,土样运回试验室后，把大土块切碎(,d,max,5cm,)，,并将土料拌匀备用。,(2)试样制备,第一次掺灰：测定土样的含水量，按干土质量掺加2（每100,g,干土加2,g,生石灰）的生石灰模拟现场第一次掺灰“砂化”过程。将掺灰后的土样放置在大塑料桶内焖3天，第2天和第3天各拌和一次；,第二次掺灰：在第一次掺灰后的第4天将塑料桶内的土料倒出、拌匀。对5%的灰土掺3%消石灰，对6%的灰土掺4%消石灰，对8%的灰土掺6%消石灰。消石灰掺入土样中拌匀后放置一昼夜；风干：第一次掺灰后的第5天将土样过5,mm,筛，然后风干制备成7个不同含水量的试样（保证最优含水量上下至少各有2点以上），每个试样间含水量相差2%左右，风干必须在室内一天内完成。,(3)击实,在第一次掺灰后的第6天，将备好的7个试样按照重型击实的试验方法进行击实试验,，,击实试验操作步骤如下：,（,a）,使用体积997,cm,3,的击实筒，将击实筒内壁涂一薄层凡士林或润滑油，将击实筒固定在击实仪的底板上并装好护筒。,（,b）,取某含水量的土样370400,g,倒入击实筒内，然后按规定的每层27击分5层击实。击实过程中，击锤应自由垂直落下，锤迹必须均匀分布于土样面。每一层击实完后，量余高，要求每层余高不超过3,mm，,然后将土样层面“拉毛”。,（,c）,根据各层土的余高，合理调整下一层应装入土样的质量，称量所需要的土质量，倒入击实筒内，再按规定的每层27击分层击实。重复本步骤，直至五层全部击实完毕。要求最后的余高要求不超过5,mm。,（e）,用修土刀沿套筒内壁削刮，使试样与套筒脱离后，扭动并取下套筒。削平筒顶，拆除底板，削平筒底，使试样的体积等于击实筒的容积。擦净筒外壁，称量筒+土样总质量，准确至1,g，,并计算湿密度。,（,f）,用推土器推出筒内试样，从试样中心处取2份试样测其含量，计算至0.1，当2个含水量的差值小于2时，计算得到试样的平均含水量，并计算试样的干密度。,（,g）,重复步骤（,a）（f），,将备好的不同含水量的试样依次进行击实试验，得到其含水量和干密度。,（,e）,画出击实曲线，得到最大干密度和最优含水量。,附录2 灰剂量检测方法,公路工程无机结合料稳定材料试验规程（,JTJ057-94,）,规定用,EDTA,标准液滴定法确定水泥、石灰稳定土中的水泥、石灰剂量,规范方法的缺点,:,规范给定的方法没有考虑一定石灰含量的土，随时间延长，不同时间滴定时,EDTA,标准溶液的消耗量不断降低，将得出石灰含量不断减小的结果,规范也没有考虑二次掺灰等施工工艺问题,（一）灰剂量检测方法改进内容,检测方法：改进的,EDTA,滴定法,改进内容,（1）,考虑了二次掺灰工艺；,（2）考虑了,EDTA,标准溶液消耗量随时间衰减的问题。,（二）改进的标准曲线制作步骤,（1）在取土坑铲除表面土体，挖排水沟排水；,（2）现场取40,kg,土作为制作标准试样用土。剔除土中石块，将土样切碎成小于5,cm,的小块后分成6份，每份土质量各为5,kg。,其中一份土样保持为素土，其余各份分别掺入2的生石灰后密封于塑料袋中。,（3）标准试样模拟现场土场焖料3天，每天翻拌1次。,（4）第1次掺灰后的第4天，向已经加了生石灰的标准样添加消石灰（如4的灰土掺入2%消石灰，5的灰土掺入3%消石灰，6的灰土掺入4%消石灰，8的灰土掺入6%消石灰，10的灰土掺入8%消石灰），消石灰掺匀后把土料堆放1天。,（5）第2次掺灰后的第2天，在室内将素土样和不同含灰量的试样粉碎拌和，使最大粒径小于2,mm，,并使所有试样的含水量降低到最优含水量+3%的范围内。,（6）在第2次掺灰后的第2天、第3天、第5天、第7天、第14天、第21天、第41天分别取素土样和不同石灰含量的标准样进行,EDTA,滴定。每次滴定时，取120,g,的标准样作为滴定试样，同时测定标准样的含水量。获得各标准样100,g,干土的,EDTA,消耗量。绘制成以时间为横坐标、100,g,干土的,EDTA,标准液消耗量为纵坐标、标准样灰剂量为参数的的石灰剂量标准曲线，如附图1所示，称作改进的标准曲线。,素土,4%灰土,5%灰土,6%灰土,8%灰土,10%灰土,附图1 改进的石灰剂量测定标准曲线,附录3 灰剂量检测,由附图1的改进石灰剂量测试标准曲线，采用如下步骤测试灰土的石灰剂量：,（1）在需要检测的点取样，收集取样点第二次掺灰时间，计算第二次掺灰时间到灰剂量检测时间间隔；,（2）将试样粉碎，过2,mm,筛，用快速法测试试样的含水量，取100,g,干灰土样湿土质量100（1+,W）g,作为,EDTA,滴定用试样；,（3）按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程（,JTJ057-94）,中的水泥或石灰稳定土中水泥或石灰剂量的测定方法进行,EDTA,滴定；,（4）,由100,g,干灰土的,EDTA,标准溶液消耗量，查附图1，确定检测灰土样处于哪两个灰剂量标准样之间，然后按公式（1）计算被检测灰土样的灰剂量。,V,t,表1 两个试验段不同时间灰剂量检测成果,试验段,编 号,第2次掺灰后2天,(碾压前),第2次掺灰后25天,(无压膨胀量测试同时),第2次掺灰后41天,(,CBR,现场测试同时),测点数,（个）,含灰量（%）,测点数,（个）,含灰量（%）,测点数（个）,含灰量（%）,范围,均值,范围,均值,范围,均值,K170+680K170+840,10,4.7-6.0,5.4,7,4.0-6.9,5.3,11,4.0-5.2,4.6,K173+600K173+740,8,3.2-6.0,4.6,10,3.8-6.3,4.7,13,3.4-5.6,4.3,结 论,灰剂量检测仍采用规范给定的,EDTA,滴定法,将标准曲线改进使其能够考虑二次掺灰工艺和不同检测时间等问题,检测结果表明同一土层含灰量平均值基本不随时间改变，样本值分布范围也一致,附录4 快速含水量测试方法,现场需要大量测试填土含水量，要求在尽量短的时间内获得含水量测试结果。,以烘箱在105-110 条件烘干8小时以上为标准的含水量,以微波炉烘干15分钟为快速测试的含水量,建立相关关系，将快速测试结果修正到标准试验结果,附图2,微波炉测定含水量与烘箱测定含水量对比关系图,结 论,微波炉快速法测定的含水量与烘箱法标准含水量测试结果有很好的相关性,用微波炉快速测定含水量仅要15,min,试验段位置,CBR,值,(%),自由膨胀率,(%),无压膨,胀量,(%),备注,第一试验段(,K173+600-K173+740),23.9-90.1,平均：46.1,(41天),1.0-16.3,平均：8.7,-0.235-0.185,平均：0.066,CBR,值和自由膨胀率13组，无压膨胀量9组。,第二试验段(,K170+680-K170+840),31.1-100,平均：60.5,(41天),1.0-10.0,平均：5.6,0.0-0.065,平均：0.021,CBR,值和自由膨胀率10组，无压膨胀量6组。,第三试验段(,K170+680-K170+840),18.6-29.5,平均：24.3,(7天）,0.6-17.6,平均：7.8,0.0-0.082,平均：0.024,CBR,值和自由膨胀率10组，无压膨胀量6组。,5%石灰改良填土的,CBR,和膨胀性指标,结 论,从,CBR,测试结果看第二试验段尽管压实度偏低，因为灰剂量达到要求，,CBR,仍然很高。,建 议,加强现场施工质量控制，采用综合控制体系，保证关键施工各环节质量,（1）含灰量 （2）含水量,（3）土块大小 （4）松铺厚度,（5）碾压机械和碾压遍数,（6）压实度,谢,谢！,