1、石灰改良土施工中的幾個(gè)問題,河海大學(xué)巖土工程研究所,王保田,1、原材料要求,2、施工機(jī)械和碾壓組合,2.1 施工機(jī)械 穩(wěn)定土拌和機(jī)、鏵犁翻拌機(jī)、中拖破碎機(jī)、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(dòng)碾。 2.2 碾壓組合 振動(dòng)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(jì)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(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)排水，保證地基和已填路基不被水浸泡。(3)現(xiàn)場(chǎng)取土進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，獲得設(shè)計(jì)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(shí)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(jì)算每車石灰的攤鋪面積，均勻攤灰。用挖土機(jī)將土料挖起堆放“燜灰”3天。在取土坑燜灰過程中，每天對(duì)燜料進(jìn)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(shí)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(dāng)土料含水量降低到最優(yōu)含水量+5%左右時(shí)，進(jìn)行第二次摻灰。對(duì)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(jī)把填土壓平，地面上打方格，方格面積以每個(gè)方格內(nèi)堆放一車消石灰控制，再用推土機(jī)或人工的

4、方法把石灰攤平。用穩(wěn)定土拌和機(jī)進(jìn)行粉碎，至少粉碎兩遍；檢測(cè)粉碎兩遍后灰土的土塊大小。土塊大小控制標(biāo)準(zhǔn)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(cè)試。土塊粉碎后，及時(shí)進(jìn)行灰劑量和含水量測(cè)試。檢測(cè)灰劑量合格標(biāo)準(zhǔn)為：所有檢測(cè)點(diǎn)的灰劑量≧設(shè)計(jì)灰劑量-1%。若灰劑量偏低，馬上補(bǔ)灰并再用穩(wěn)定土拌和機(jī)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(dāng)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(cè)的灰劑量都滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求時(shí)，連續(xù)碾壓到規(guī)定的壓實(shí)度。每層土的碾壓時(shí)間不能超過一天。各種壓路機(jī)的碾壓行駛速度開始時(shí)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(duì)振動(dòng)壓路機(jī)一般重疊 0.4～0.5m，三輪壓路機(jī)重疊后輪的1/2。,(10)橋臺(tái)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(dòng)夯壓實(shí)。壓實(shí)度分層檢查，每50m2檢查1點(diǎn)，不足50 m2時(shí)至少檢查1點(diǎn)。從路基到路床壓實(shí)度均為95%。(11)壓實(shí)質(zhì)量檢測(cè)。主要檢測(cè)項(xiàng)目：壓實(shí)度和灰劑量；適量抽查壓實(shí)土的CBR值、自由膨脹率和膨脹力。(12)當(dāng)填土壓實(shí)度合格后，繼續(xù)下一層填土施工。,4、質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn),附錄：改良膨脹土質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)方法灰劑量檢測(cè)方法快速含水量測(cè)試方法石灰改良土的膨脹性和強(qiáng)度,附錄1

7、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)方法,(一) 擊實(shí)試驗(yàn)方法1.公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ013-95） 規(guī)定高速公路路基填土壓實(shí)度檢測(cè)的最大干密度使用“重型標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)”方法。2.公路土工試驗(yàn)規(guī)程（JTJ051-93）規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)可以用干土法或者濕土法兩者之一進(jìn)行，根據(jù)土的天然含水量高低選擇。3.公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程(JTJ057-94)對(duì)于石灰、水泥穩(wěn)定土規(guī)定采用風(fēng)干或50℃烘干土進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)。,,,,,,,,,,,,,,,,,

8、,公路土工試驗(yàn)規(guī)程（JTJ051-93） 擊實(shí)試驗(yàn)的條文說明（第337頁）中介紹“對(duì)高含水量粘質(zhì)土進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，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(duì)于最大干密度，前者大，后者?。粚?duì)于最佳含水量，前者小，后者大。對(duì)于這種高含水量的土，如仍按干土法作擊實(shí)試驗(yàn)，則無形中增大了對(duì)土基壓實(shí)的要求，施工中實(shí)際上是達(dá)不到的，因而采用濕土法比較符合實(shí)際”。,,四個(gè)試驗(yàn)段干密度和壓實(shí)度分布,,表5-1 NH-MW4標(biāo)95區(qū)壓實(shí)度統(tǒng)

9、計(jì)表,,結(jié) 論,干法和濕法標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)獲得的最大干密度和最佳含水量有明顯差別現(xiàn)場(chǎng)石灰改良土的含水量變化過程與濕法標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)的含水量變化過程一致建議選用濕法標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果作為質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。,(二) 擊實(shí)試驗(yàn)步驟,關(guān)鍵點(diǎn)：試樣準(zhǔn)備過程需要模擬施工工藝 本工程的石灰改良土標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)步驟如下： (1) 取樣：先將取土點(diǎn)位置處的表層耕植土挖除，用挖土機(jī)進(jìn)行開挖，挖至將來大面積取土?xí)r的開挖底

10、面，然后用挖機(jī)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(yùn)回試驗(yàn)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(cè)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(chǎng)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(duì)5%的灰土摻3%消石灰，對(duì)6%的灰土摻4%消石灰，對(duì)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(fēng)干：第一次摻灰后的第5天將土樣過5mm篩，然后風(fēng)干制備成7個(gè)不同含水量的試樣（保證最優(yōu)含水量上下至少各有2點(diǎn)以上），每個(gè)試樣間含水量相差2%左右，風(fēng)干必須在室內(nèi)一天內(nèi)完成。,(3) 擊實(shí) 在第一次摻灰后的第6天，將備好的7個(gè)試樣按照重型擊實(shí)的試驗(yàn)方法進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，擊實(shí)試驗(yàn)操作步驟如下：

12、 （a）使用體積997cm3的擊實(shí)筒，將擊實(shí)筒內(nèi)壁涂一薄層凡士林或潤(rùn)滑油，將擊實(shí)筒固定在擊實(shí)儀的底板上并裝好護(hù)筒。 （b）取某含水量的土樣370～400g倒入擊實(shí)筒內(nèi)，然后按規(guī)定的每層27擊分5層擊實(shí)。擊實(shí)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(shí)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(shí)筒內(nèi)，再按規(guī)定的每層27擊分層擊實(shí)。重復(fù)本步驟，直至五層全部擊實(shí)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(dòng)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(shí)筒的容積。擦凈筒外壁，稱量筒+土樣總質(zhì)量，準(zhǔn)確至1g，并計(jì)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(cè)其含量，計(jì)算至0.1％，當(dāng)2個(gè)含水量的差值小于2％時(shí)，計(jì)算得到試樣的平均含水

14、量，并計(jì)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(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，得到其含水量和干密度。 （e）畫出擊實(shí)曲線，得到最大干密度和最優(yōu)含水量。,附錄2 灰劑量檢測(cè)方法,公路工程無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ057-94）規(guī)定用EDTA標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn):規(guī)范給定的方法沒有考慮一定石灰含量的土，隨時(shí)間延長(zhǎng)

15、，不同時(shí)間滴定時(shí)EDTA標(biāo)準(zhǔn)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(cè)方法改進(jìn)內(nèi)容,檢測(cè)方法：改進(jìn)的EDTA滴定法改進(jìn)內(nèi)容（1）考慮了二次摻灰工藝； （2）考慮了EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量隨時(shí)間衰減的問題。,（二）改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)取40kg土作為制作標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)試樣模擬現(xiàn)場(chǎng)土場(chǎng)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)樣進(jìn)行EDTA滴定。每次滴定時(shí)，取120g的標(biāo)準(zhǔn)樣作為滴定試樣，同時(shí)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)樣的含水量。獲得各標(biāo)準(zhǔn)樣100g干土

18、的EDTA消耗量。繪制成以時(shí)間為橫坐標(biāo)、100g干土的EDTA標(biāo)準(zhǔn)液消耗量為縱坐標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)樣灰劑量為參數(shù)的的石灰劑量標(biāo)準(zhǔn)曲線，如附圖1所示，稱作改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。,素土,,4%灰土,5%灰土,6%灰土,8%灰土,10%灰土,,,,,,附圖1 改進(jìn)的石灰劑量測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)曲線,附錄3 灰劑量檢測(cè),由附圖1的改進(jìn)石灰劑量測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)曲線，采用如下步驟測(cè)試灰土的石灰劑量： （1）在需要檢測(cè)的點(diǎn)取樣，收集取樣點(diǎn)第二次摻灰時(shí)間，計(jì)算第二次摻灰

19、時(shí)間到灰劑量檢測(cè)時(shí)間間隔； （2）將試樣粉碎，過2mm篩，用快速法測(cè)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(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)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(cè)定方法進(jìn)行EDTA滴定； （4）  由100g干灰土的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液消耗量，查附圖1，確定檢測(cè)灰土樣處于哪兩個(gè)灰劑量標(biāo)準(zhǔn)樣之間，然后按公式（1）計(jì)算被檢測(cè)灰

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

21、標(biāo)準(zhǔn)的含水量以微波爐烘干15分鐘為快速測(cè)試的含水量建立相關(guān)關(guān)系，將快速測(cè)試結(jié)果修正到標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果,,附圖2 微波爐測(cè)定含水量與烘箱測(cè)定含水量對(duì)比關(guān)系圖,,,結(jié) 論,微波爐快速法測(cè)定的含水量與烘箱法標(biāo)準(zhǔn)含水量測(cè)試結(jié)果有很好的相關(guān)性用微波爐快速測(cè)定含水量?jī)H要15min,5%石灰改良填土的CBR和膨脹性指標(biāo),結(jié) 論,從CBR測(cè)試結(jié)果看第二試驗(yàn)段盡管壓實(shí)度偏低，因?yàn)榛覄┝窟_(dá)到要求，CBR仍然很高。,建