石灰改良土填筑試驗段方案

于義

摘 要：紅黏土具有吸水膨脹、失水收縮的特性，常導致建筑物地基脹縮變形，對低荷載淺基礎建筑物影響較大。用石灰對紅黏土進行改良填筑施工，編制石灰改良土填筑工藝性試驗方案，以確定相關參數(shù)，指導后續(xù)施工。

關鍵詞：地鐵車輛段 紅黏土石灰改良 試驗段方案

中圖分類號：U416.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（c）-0034-02

1 工程概況

武漢市軌道交通11號線東段長嶺山車輛段位于11號線中段，光谷七路站與鄭家路站之間，地勢起伏較大，地面平均高程為40.2～104 m。段址內有紅黏土地層，紅黏土自由膨脹率接近或超過60%。如不對紅黏土填料進行改良土施工，會造成場內土石方挖方與填方不平衡。采用石灰對紅黏土進行改良填筑施工，編制石灰改良土填筑工藝性試驗方案，確定相關參數(shù)，以指導后續(xù)施工。

2 試驗目的

主要確定以下施工參數(shù)及相關工藝。

（1）通過試驗確定填料的松鋪厚度和最佳含水量。

（2）通過試驗確定合理的改良土拌合遍數(shù)、碾壓遍數(shù)。

（3）通過試驗確定合理的機械、人員配置。

3 試驗段準備工作

3.1 測量工作

填筑前先放出填筑邊線，根據(jù)填土厚度和運輸車輛裝載量用石灰畫方格，每格卸一車，試驗段四邊用標桿掛線嚴格控制每層填土厚度。

3.2 填料的選擇和試驗

按照設計提供摻灰量進行室內試驗，確定施工摻灰量。經第三方檢測單位配制混合料，按設計要求分別做擊實試驗和7 d無側限抗壓強度試驗，強度必須符合設計要求。以確定石灰改良土的最大干密度和最佳含水率。

石灰檢測有效鈣、氧化鎂含量，送檢代表批量為4 000 t。7%石灰改良土做擊實試驗和7 d無側限抗壓強度試驗，送檢代表批量為2 000 m2（或土性明顯變化）。

3.3 基層檢測

試驗段下部為高填方填筑層，試驗段基層表面應平整、堅實，應有不小于2%的排水坡。試驗段基層經檢測滿足壓實標準后，再進行路基分層石灰改良土填筑試驗段施工。

4 試驗段的施工

4.1 施工工藝

試驗段填筑按“三階段、四區(qū)段、八流程”的施工工藝組織施工，三階段即：施工準備階段、施工階段、竣工階段，四區(qū)段即：填筑區(qū)、拌合區(qū)、碾壓區(qū)、檢測區(qū)，八流程即：“施工準備→基層檢驗→素土填筑→攤鋪平整→灰土拌合→整平碾壓→檢驗簽證→路基修整”。試驗段路基填筑采用挖掘機開挖土方，自卸汽車運輸填料，路拌機就地拌和，縱向分段、水平分層布料，推土機初平，平地機精平，振動壓路機振動碾壓。

試驗段分1個鋪層，總長為100 m，寬為20 m，改良土分層壓實厚度分別取25 cm和30 cm。

4.2 施工方法

4.2.1 運輸、攤鋪

采用2臺1.2 m?挖掘機進行土方的挖裝，由10輛載重16 t的自卸汽車運輸填料至試驗段現(xiàn)場，按測量放樣寬度和松鋪厚度進行控制卸土量?，F(xiàn)場采用2臺SD160推土機進行初平，控制填筑層初期的平整度及攤鋪厚度，并設4%的人字排水坡。粗平后檢測填料的含水量，填料含水量應控制在最優(yōu)含水量的-3%～+2%范圍以內。

4.2.2 整平、初壓

粗平后由人工對填料進行檢查，對植被、樹根、雜物進行清除，對于粗平后路基局部欠土的部位需人工填平。粗平后用壓路機快速靜壓一遍，然后采用1臺平地機進行初平，保證填筑成型后的平整度和厚度均勻。

4.2.3 摻灰拌合

打格卸灰：計算出每車石灰攤鋪的面積，事先在路基上用石灰打出方格，每格中卸一車石灰，用推土機配合人工將石灰攤鋪均勻。根據(jù)7%摻量的石灰土擊實試驗，檢測出以下數(shù)據(jù)：最大干密度ρ灰土=1.75 g/cm3，最優(yōu)含水率ω最佳=22.7%。

（1）每平方米石灰土的壓實體積（按25 cm壓實厚度計算）及填料虛鋪厚度為：

v灰土1=0.25×1×1×0.93=0.233 m3

m灰土1=ρ灰土×v灰土1=（1.75×1 000）×0.233=407.75 kg

m石灰∶m干土=0.07∶1

m灰土=m干土+m石灰=m石灰（1+1/0.07） 即：

m石灰1=m灰土1/（1+1/0.07）=407.75/（1+14.286）=26.66 kg

v石灰1=m石灰1/ρ石灰=26.66/550=0.048 m 即：

石灰虛鋪厚度：h石灰1=v石灰1/（1×1）=0.048/（1×1）=0.048 m

m干土1=m灰土1-m石灰1=407.75-26.66=381.09 kg

現(xiàn)場檢測素土填料的密度ρ素土1和含水率ω素土1 ，則每平方米素土填料虛鋪厚度為：

m素土1=m干土1/（1-ω素土1）

v素土1=m素土1/ρ素土1

h素土1=v素土1/（1×1）

根據(jù)以上計算結果，每平方米布設石灰質量為26.66 kg。

（2）每平方米石灰土的壓實體積（按30 cm壓實厚度計算）及填料虛鋪厚度為：

v灰土2=0.3×1×1×0.93=0.279 m3

m灰土2=ρ灰土×v灰土2=（1.75×1 000）×0.279=488.25 kg

m石灰∶m干土=0.07∶1

m灰土=m干土+m石灰=m石灰（1+1/0.07） 即：

m石灰2=m灰土2/（1+1/0.07）=488.25/（1+14.286）=31.94 kg

v石灰2=m石灰2/ρ石灰=31.94/550=0.057 m 即：

石灰虛鋪厚度：h石灰2=v石灰2/（1×1）=0.057/（1×1）=0.057 m

m干土2=m灰土2-m石灰2=488.25-31.94=456.31 kg

現(xiàn)場檢測素土填料的密度ρ素土2和含水率ω素土2，則每平方米素土填料虛鋪厚度為：

m素土2=m干土2/（1-ω素土2）

v素土2=m素土2/ρ素土 2

h素土2=v素土2/（1×1）

改良土分層壓實厚度為25 cm時，自卸車卸素土填料網格為6 m×6 m；改良土分層壓實厚度為30 cm時，自卸車卸料（素土）網格為6 m×5 m。每個方格網內用人工將石灰撒布均勻。

拌合采用穩(wěn)定土拌合機拌合，拌合兩遍。使用穩(wěn)定土拌合機拌合時，第一遍不宜翻拌到底，應留2～3 cm，以防止石灰下沉集中在底部翻拌不上來，形成灰夾層；第二遍翻拌時，一定要翻拌到底，拌和深度應深入下層承的表面1 cm左右（不宜過深）。翻拌過程中，應跟人隨拌合機隨時檢查翻拌深度是否滿足要求，并配合拌和機操作員調整拌和深度，嚴禁在拌和層底部留有夾層。翻拌兩遍后，試驗人員應跟班檢查含水量和灰劑量，石灰摻量采用EDTA滴定法檢測。

4.2.4 碾壓

石灰改良土拌好后，先用壓路機快速靜壓一遍，然后再用平地機精平，對局部凹坑欠土不平整處及時人工補土。攤鋪整平后，松鋪厚度、平整度和含水率滿足要求后進行碾壓，碾壓采用2臺26 t重型振動壓路機碾壓。兩臺壓路機以中線為界，從兩側向中心碾壓，分別記錄各自的碾壓遍數(shù)。按照初壓、復壓、終壓三步驟進行。初壓宜低速，復壓宜中速、終壓應快速。

碾壓的方法為：靜壓1遍，弱振1遍，強振按2、3、4遍控制，在壓路機強振2、3、4遍后進行壓實系數(shù)檢測，如檢測不合格，應強振一遍進行一次檢測直至合格，碾壓合格后測量人員測出標高，算出各點的壓實厚度和松鋪系數(shù)，做好記錄。最后再靜壓1遍消除輪跡。碾壓行駛開始使用慢速（宜為2～3 km/h），最大速度不超過4 km/h。壓路機相鄰縱向行碾壓輪跡至少重疊0.3 m，橫向同層接頭處重疊1 m，相鄰兩區(qū)域縱向重疊2 m，上下兩層填筑接頭應錯開不小于3 m，保證不漏壓，確保碾壓的均勻性。

4.2.5 試驗檢測

在強振兩遍后采用灌砂法進行壓實系數(shù)檢測，檢測頻率為每遍（自碾壓四遍后開始，前三遍是靜壓、弱振、強振各一遍）6個點，直至滿足設計要求，最后采用平板載荷測試儀檢測地基系數(shù)K30。試驗過程中安排技術人員、檢測人員記錄壓路機的碾壓速度、碾壓組合順序、碾壓遍數(shù)及壓實度檢測等情況。

基床以下路堤改良土壓實標準采用地基系數(shù)K30、壓實系數(shù)K和無側限抗壓強度三項指標控制。

壓實系數(shù)K檢驗數(shù)量：沿試驗段壓實層縱向每100 m抽樣檢驗壓實系數(shù)6點，其中：左、右距試驗段邊線1 m處各2點，試驗段中部2點。

地基系數(shù)K30檢驗數(shù)量：試驗段壓實層每層沿縱向每100 m檢查2個斷面4點，距試驗段邊緣2 m處2點、中間2點。

無側限抗壓強度檢測試件數(shù)量：試驗段石灰改良土拌合均勻滴定檢測石灰摻量合格后，現(xiàn)場取拌和料做6個徑高比1∶1的Φ50圓柱試件。

5 試驗結果分析和總結

試驗段施工中詳細記錄填料松鋪厚度、壓實厚度、碾壓遍數(shù)及含水量。根據(jù)填筑工藝參數(shù)試驗測試的滴定摻灰量、壓實系數(shù)K、K30、7 d無側限抗壓值通過相關分析，研究填料壓實指標（如壓實系數(shù)K、K30）之間的相關關系，通過記錄、整理、分析各種變換參數(shù)情況的數(shù)據(jù)，確定施工參數(shù)，并編寫相應的施工工藝報告。

通過此次試驗段的試驗，整理試驗結果如下。

（1）對不同填層厚度的摻灰拌合效果進行技術經濟分析比較，確定最優(yōu)的摻灰拌合填層厚度。

（2）對不同填層厚度的合理碾壓遍數(shù)進行技術經濟分析比較，確定最優(yōu)的填層厚度和碾壓遍數(shù)。

（3）將各種施工記錄和檢測數(shù)據(jù)整理分析歸納總結，寫出試驗報告，報監(jiān)理審批，以指導全場地石灰改良土路基填筑施工。

參考文獻

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