石灰改良膨胀土路基填筑质量控制

石灰改良膨胀土路基填筑质量控制浅析1工程概述宁淮高速公路淮安段石灰改良膨胀土路基有77.3公里，据地质勘探资料说明：沿线地表以下大多为高液限粘土。天然含水量介于25.6%～37.4%，液限为44.2%～62.8%，塑性指数为21.0～33.9；自由膨胀率为40%～70%，膨胀总率为0.72%～1.98%；膨胀土CBR承载比1.5%～2.8%，综合判断为中弱膨胀土。膨胀土中含较多的亲水性很强的蒙脱石或伊利石等粘土矿物成分，是一种遇水膨胀、强度骤减、失水干缩坚硬而又有收缩裂隙的高塑性粘土，用这种土来填筑路堤必须采取防护措施和进行改性处理，否则膨胀土问题造成的危害损失是难以估量的。据资料介绍在美国由于膨胀土问题造成的损失，是洪水、风和地震所造成的损失总和的两倍多。我国遇到的膨胀土引起工程地质问题有关资料虽介绍的很少，但其危害损失是不可低估的，必须予以高度重视。掺石灰改良膨胀土改性机理分析膨胀土的液限、塑限和塑性指数都较大，在含水量变化时具有明显的膨胀和收缩性能。含水量大时体积变大强度低，含水量小时体积变小土体致密、坚硬，使之作为填料填筑路基会带来颗粒粉碎困难、胀缩性破坏和强度降低等严重的质量问题。利用一定剂量的石灰进行膨胀土改性，主要是通过石灰溶解在土体自由水中电离出来的钙离子（Ca2+）与土中的低价阳离子（Na+、H+、K+）产生离子交换作用，减小粘粒的电位，同时通过离子交换作用增强伊利石和蒙脱石粘土矿物晶层的连接力，不能使水分子进入其间。从总体上降低膨胀土颗粒的表面能和亲水能力，从而降低膨胀土的胀缩性能，提高土体强度；同时掺石灰后降低了膨胀土的粘性和塑性指数使膨胀土得到“砂化”，颗粒粉碎比较容易，且改性膨胀土的最佳含水量变大，也可缩短翻耕晾晒降低含水量的时间。原材料质量要求3.1石灰钙镁含量要求达到Ⅲ级以上，规范要求未消解残渣含量≤17%，必须按批次检查石灰质量，石灰进场后尽量缩短存放时间并进行覆盖防止雨淋，尽量降低石灰中有效钙镁含量的损失。3.2土料：取土坑掺灰闷料时，首先把表层有机质土层揭除，现场测试原状土的含水量、干密度和有机质含量，有机质含量超过5%的土不能作为路堤填料。3.3石灰改良土要求：胀缩总率≤0.7%，CBR≥8%，自由膨胀率＜90%。掺灰改良膨胀土工艺控制要点4.1膨胀土含水量大于最佳含水量7%以上时，宜采用二次掺灰施工工艺。第一次在取土坑掺灰，以使膨胀土达到“砂化”的目的。即在取土坑原地面上用石灰线打出方格，按2%剂量的生石灰在方格内均匀摊灰。然后用挖机将土挖起、堆放焖灰3天，其间坚持每天翻拌一遍，即达到“砂化”后运往路基。第二次掺灰在路基断面上进行，当含水量降到最佳含水量+5%左右时，先用轻型压路机稳压一遍，再用刮平机粗平一遍，按计算好的每平方米石灰剂量在路基面上打方格，将要加入的石灰均匀摊铺（消石灰）最好人工布灰；当膨胀土天然含水量在最佳含水量+3%～+5%时，可采用路拌法一次掺灰的施工工艺，即一次掺足设计石灰剂量的消石灰，连续粉碎后即碾压。4.2旋耕粉碎要严格控制颗粒细度，要求大于5cm的颗粒小于5%，大于2cm的颗粒含量小于20%，否则土体碾压成型后这部分较大的颗粒仍可吸收土体中的水份膨胀，危害路基安全，还可导致土体压实度随时间的衰减。4.3控制好碾压前的灰剂量、含水量，及时检测，当灰剂量大于设计灰计量-1%，且所有测点的含水量大于最佳含水量1%～3%时，及时连续碾压到规定的压实度，碾压时间不宜大于24小时，这就要求碾压机具必须配套合理，成型断面宜合适不宜太长，皆可通过做试验段选择确定。质量检测控制方法5.1压实度质量控制：路槽底面以下0～80cm的路床和80cm～150cm的上路堤95区、93区压实度质量控制采用湿法标准击实；路基部分90区压实度质量控制采用干法击实标准，实际施工过程证明全部按照干法击实标准控制是不合理的，取土坑填料掺灰后对比试验表明两者的结果悬差很大（见表1），模拟现场施工采用湿法击实标准控制压实度质量比较合理实际，苏高技（2004）70号文件也予认可。恐石灰剂量南（柳%荒）梨试验方法珍最大干密凉度骑（络g/cm道3叼）耐最佳含水缴量贵（割%姻）拜干法与湿夫法击实绪最大干密玉度差值抗（薯g/cm握3关）是干法与湿蓄法击实最鞭佳含水量顾差值断（即%峰）哄素土阳干法优1.84悠14.2疫0.03千0.4定湿法敌1.81国13.8解3划干法每1.74透18.6鞠0.06腰3.0处湿法馋1.68总15.6落5亩干法鸟1.70扛19.2腹0.05钥2.9验湿法钟1.65杨16.8懒7得干法葵1.66德20.0虽0.04洒2.7御湿法没1.62逼17.3妨9滋干法押1.64点20.1贼0.04蛾2.9晚湿法碗1.60介17.8表11#取土坑灰土干法和湿法击实试验结果对照表表2试验段压实度检测结果统计表猴18凳T日压路机振解动碾压遍匙数束（昌n亭）站试验段桩开号妖设计灰剂肾量切（什%剥）搅干法最驻大干密度害（貌g/cm逝3微）欲湿法最暑大干密度糟（辉g/cm汇3梯）戒试验点数坑（剧n纵）性实测平专均干密度魔（协g/cm伤3挺）疗实测善含水量浴（王%深）晶按干法击衰实标准判咽断压实度旗（刘%勉）滴按湿法击压实标准判辫断压实度旬（梅%沃）肤3恢K149络+500辈~600晓5饥1.70反1.65康24非1.53饺0弃16.8漏~21.详0芹90.0嗓92.7滚5以K149丢+500斯~600童5叠1.70与1.65贡24续1.58笑4设17.0乓~21.射5颗93.2透96.0侮7兄K149弃+500村~600引5和1.70捕1.65栏18够1.60球2划16.9汪~21.雀9延94.2蛋97.1爆9榨K149油+500防~600贫5需1.70刃1.65貌12牙1.61阿0撒16.5捡~22.所0惹94.7邀97.6熊备魂注华静畜压蛙1晚遍熄+付弱炭振碰1狱遍录+姑强沟振深1舱遍吗=迎3祖遍检查压搁实度（干逢法唱90.0梨%适；湿光法捧92.7稠%委）约+言强捡振访2娃遍丸=生5疯遍检查压饼实度（干注法庆93.2桌%客；湿峰法勾96.0沿%励）士+构弱载振纱1连+眨强瑞振棕1=虚7排遍检查压息实度（干暑法绢94.2方%衡；湿阿法品97.1梦%洲）饮+惭弱刷振款1勤+计强酬振健1=场9苹遍检查压映实度（干青法直94.7胖%众；湿阳法悟97.6兴%瑞），最后滤三轮压路筑机收面。距从筑表垒2菜可以看出章当一定范芝围内的含坛水量时，躲碾侦压背3连遍，用干点法击实标普准判断压讨实度绒为们90建%缸，用湿法遍击实标准钩判断压实溉度达到汽了词92.7挨%朽。随着压芽实遍数的览提高，碾更压培到绳5猛遍时用干磁法击实判拥断达两到犁9光3争区滤（皂93.2炼%桥）已很困捐难，而用铅湿法击实肝标准已达榜到嗓96.0根%瓣，且符合椒现场实际善情况，从灵表面检测支情况也可朝以看出，龙振激压隶5踏遍后轮迹痒已很难看础出，且表于面光滑平涨整；挖坑喷检测坑壁砖稳定、密壁实，此时旋再传压转2房遍，总碾立压遍数达矿到愿第偷7弯遍时检臭测绞1奥8累点平均干告密纹度偷1.60芹2g/c共m巨3吗用干法击渔实标准判点断只达卡到剥94.2海%傅，用湿法钞击实标准甩判断却达俱到落了刚97.1吃%饰，当压实拣到养第芳8晒遍，筒第托9筒遍时，共衡检爪测复1塘2混点，平均高干密歼度拴1.61善0g/c坛m辜3锋压实度几凳乎没有增搬长，平均局压实度只住达肤到播94.7杠%扭而且个别乓测点还有煤下降的趋琴势，这说凡明干法击思实的制样驱步骤与现南场不一致撤，票9至5馒区压实度千很难达到竭要求，而嘴湿法击实大的制样步凶骤与实际凑施工过程歪接近，平倚均压实度愁达到什了阅97.6翻%乳，（见下暂图）印K149竟+50拆0薄—述K149惕+60鸣0叛试验垦段尖5洲%补石灰土实蒙测压实度惨与碾压遍液数曲线图饭1济3吸90.0剥破92.7饭5孙93.2漂96.0中掠7悟94.2鹊97.1淘9械94.7卖97.6株5.央2虾含水量检斯测控制方控法：葡规范规定夸可以采用歉烘箱烘干太法和酒精捐燃烧法测灰定石灰土殊含水量，获但这两种悬方法都不典能满足安粉全快速的淋要求，因钢在碾压前坦需要频繁环测试土体输的含水量并，并要求美快速得到奋测试结果吸，以便及切时碾压或决翻耕晾晒煤。试验表或明采用河鸟海大学推严荐的微波哑炉快速烘批干稿1挠5孕分钟的方则法测定试凤样含水量段比较快速溪简便，完袋全可以满临足快速安获全检测的凡需要，但撤需事先建稠立微波炉寻快速烘干糕法和烘箱商烘干法测们定含水量恭对应关系炭，从而快叉速准确判珍断试样的看含水量。枣河海大学专通过试验喊建立的微股波炉法与住烘箱烘干捧法测定土塌样含水量泄的直线关铃系式为：利y袄1壳=0.9炼7x-1滔.59缠瓶；析y塔2乞注恶：炕y晒1剂---贱-哭石灰土采鹿用烘箱烘价干法测定蛛的含水量割（惕%蚂）卷y绳2炕----丙-流-枪素土采用俱烘箱烘干径法测定的鹿含水量敢（叙%纯）疮x---意---伴-杜微波炉快搅速仪测事15mi闲n笋的含水量袭（筐%役）油通过现场鸭对比试验形，该关系唤式相关性吗显著相关向系肉数划r=0.太98隆8阵使用安全凑可靠。检松测工作效脏率可以得失到很大的洗提高，为鹊施工带来诞了极大的群方便。蝇5.意3废石灰剂量业检测控制轰方法絮石灰剂量慕做为石灰鲜改良膨胀脂土中的一帐个主要检喜测指标，组路基填筑耕质量好坏个与此关系探重大，评谅价膨胀土已的改良效醒果首先检炎查石灰剂济量是否达稠到设计要友求，检测尾方法也就山尤为重要券。根据规最范要求采层用祖EDT叶A交滴定法测予试石灰改找良土中的搬石灰剂量纹，但规范杯中没有给想出相同石货灰剂量的珍土样随拌良灰时间的化延长试验掀时消杠耗已EDT惨A广溶液降低丝的规律。轻膨胀土是赏一种高液慌限粘土，同在掺加石轿灰改性后门，石灰中姿的筑Ca没2+喇不仅与土夺中的低价青阳离子产京生离子交希换，还与愈土中亲水党性较强的价矿物成份瓶发生物理大化学反映森、导致石既灰剂量衰巨减较大。幅故需建姜立傲EDT造A蹈消耗量与锹时间关系软衰减曲线旬。馋以珍5拆%喷石灰含量书衰减曲线守做基准，吐模拟现场呈情况做一鲁份标准试打样，其掺爆灰工序及浅放置时间卖与现场保夹持一致，肥间隔几天农滴定一次乏最好每天序测一次摩，瓦2炎0裕天以后将忙每次滴定枝的蔽EDT炸A激消耗量与激时间对应胁做一曲线诞检查灰剂且量使用。哀自检灰剂抢量时在碾胶压前进行竭，不考差虑胆EDT政A诵的消耗量摇随时间衰狸减的问题班，监理或钢上级质量农检测部门幼抽检灰剂砍量时，将绕批复的灰棚剂量衰减盆曲线提供纪检测人员车参考，便正可准确判政断改良膨盏胀土施工赌质量。宁续淮高速公黎路普NH-M辰W牺5介标所建立联的锋EDT纺A兵消耗与时皮间关系衰雾减曲线见粱下图：醋5鸡%踪灰土消镜耗威EDT角A滴溶液与时踪间关系曲醒线图颠3插5匀7滩9愈90.0作裁93.2蛙94.2株94.7压92.7略96.0掩悲97.1对97.6绍0庄18.6罪5侮2取16.7持5负5稼14.5舰5霉8霸13醋5辱14短12.1哨5博20耕11搭5种膨胀土掺宏灰改良后正的试验结宝果分析夸6.1册杜掺灰改良浑土现场取浩样进抚行塔CB档R剖强度试验喘：款掺梨5腿%将石灰改良庙膨胀土，哭碾压鸭后丰7乐天测耻试叠CB匪R犬最低值超甘过拴了艇18茧%脑，最高值岁平均值达屋到锋52挡%弦，远远大梁于规范要拌求色的晚9详5拐区填料最脊小强因度轰CB瞧R带为与8第%剧。纲6.2美婚膨胀土掺霞灰改性后秒的自由膨鸟胀率试验图：为了检捷验压实后蜓路基膨胀量土的改良软效果，踪在夹K149汤+10禽0使～拉26拔0芝段做试验第段，现场贤取谅样阳1早8志点进行自往由膨胀率阔试验。试政验结果自化由膨胀率哑平均值鹿为接15.2康%跳＜杠40介%理～织65鲜%溉（规范规障定弱膨胀合土自由膨旱胀率概为顽40叠%小～绢65患%摇），压实鹅胀缩总率葱试汇验惩0.20层%室～振0.35持%视＜届0.7歉%角《公路路骗基设计规仇范》要求宽压实胀缩榴总率不超酬过早0.7赖%测，符合规苍范要求。鱼6.3色9碎5严区顶朽层箩8删%狮灰土弯沉述试姥验怠L赢r卵代表值最唯高狸为膀5忠0屑（贫0.01医m简m猪）轧,咐最低陵为慢1枪0葬（旋0.01斤m抖m劲），远远礼小于设计租值蛇28字0答（捏0.01祥m居m授）爱，登7含d筒无侧限抗析压强度试斤验全部达房到规范及叼设计要求刷。眯6.4课悼掺灰改良幼土的液限述试验均籍在垒40筹%拒以下，塑颤性指牛数挖I剪P刑均小访于南1宰7汇，现场检目验土样粘鸡性降低颗掠粒粉碎容返易说明土际样已经砂茧化，达到嗓了改性目罩的。律结论与建芹议携7.速1腥高速公路睡路基施工选大量的全免面采用石湖灰改良膨丸胀土填筑带在全国并悲不多见，秤仅在江苏吊、安徽等地省分布较于广。如何卡控制好掺拨灰质量使忆压实后的潮石灰改良版土能够均扎匀密实检爸查灰剂量卧时一次达塑标，除在盆取土坑第棉一次竟掺止2垮%正生石灰闷此料外，第让二次掺灰蜂首先保证稼掺灰量是疤以生石灰棕为计量标洒准，掺熟廊石灰时要杜乘修正系虑数砍1.撑2冶～狡1.姑3球。颗粒粉帝碎最大颗验粒小柏于罚8cm忍,料大紫于合2c垂m求颗粒含量资不宜大动于般20汇%付；大鹿于落5c证m箱的颗粒含均量不大宏于冤5赌%柳。必须对给灰剂量和浆含水量进虚行快速测绪定，否则室将失去最狗佳碾压成值型时间出燃现反复碾子压，压实有度也难达躲到要求，然压实度达堤到了要求抛灰剂量检鸣测又不合半格（石灰拌剂量衰减爷）造成恶胶性循环。拘若灰剂量呆偏低应立斥即补灰，秆若含水量腐偏高，宜昂用铧犁连上续翻拌加枕快降低含源水量，确秒保最佳时拴机碾压成税型一次到沸位。课7.罚2纯试验证债明境9园0骑区用干法钱击实标准为，萌9责3返、筒9店5棚区施工模药拟现场实河际用湿法冲击实标准翁控制压实仪度质量是蜻符合实际源的也是可伞行的，若剃用干法击朵实标准控竟制蜜9承3从区坚、须9教5怀区压实度法质量是不犁现实的。哪7.梅3槐快速检测衣含水量