石灰改良土填筑试验段方案

2016-05-30于义

科技创新导报 2016年3期

关键词：素土灰土试验段

于义

摘要：红黏土具有吸水膨胀、失水收缩的特性，常导致建筑物地基胀缩变形，对低荷载浅基础建筑物影响较大。用石灰对红黏土进行改良填筑施工，编制石灰改良土填筑工艺性试验方案，以确定相关参数，指导后续施工。

关键词：地铁车辆段红黏土石灰改良试验段方案

中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（c）-0034-02

1 工程概况

武汉市轨道交通11号线东段长岭山车辆段位于11号线中段，光谷七路站与郑家路站之间，地势起伏较大，地面平均高程为40.2～104 m。段址内有红黏土地层，红黏土自由膨胀率接近或超过60%。如不对红黏土填料进行改良土施工，会造成场内土石方挖方与填方不平衡。采用石灰对红黏土进行改良填筑施工，编制石灰改良土填筑工艺性试验方案，确定相关参数，以指导后续施工。

2 试验目的

主要确定以下施工参数及相关工艺。

（1）通过试验确定填料的松铺厚度和最佳含水量。

（2）通过试验确定合理的改良土拌合遍数、碾压遍数。

（3）通过试验确定合理的机械、人员配置。

3 试验段准备工作

3.1 测量工作

填筑前先放出填筑边线，根据填土厚度和运输车辆装载量用石灰画方格，每格卸一车，试验段四边用标杆挂线严格控制每层填土厚度。

3.2 填料的选择和试验

按照设计提供掺灰量进行室内试验，确定施工掺灰量。经第三方检测单位配制混合料，按设计要求分别做击实试验和7 d无侧限抗压强度试验，强度必须符合设计要求。以确定石灰改良土的最大干密度和最佳含水率。

石灰检测有效钙、氧化镁含量，送检代表批量为4 000 t。7%石灰改良土做击实试验和7 d无侧限抗压强度试验，送检代表批量为2 000 m2（或土性明显变化）。

3.3 基层检测

试验段下部为高填方填筑层，试验段基层表面应平整、坚实，应有不小于2%的排水坡。试验段基层经检测满足压实标准后，再进行路基分层石灰改良土填筑试验段施工。

4 试验段的施工

4.1 施工工艺

试验段填筑按“三阶段、四区段、八流程”的施工工艺组织施工，三阶段即：施工准备阶段、施工阶段、竣工阶段，四区段即：填筑区、拌合区、碾压区、检测区，八流程即：“施工准备→基层检验→素土填筑→摊铺平整→灰土拌合→整平碾压→检验签证→路基修整”。试验段路基填筑采用挖掘机开挖土方，自卸汽车运输填料，路拌机就地拌和，纵向分段、水平分层布料，推土机初平，平地机精平，振动压路机振动碾压。

试验段分1个铺层，总长为100 m，宽为20 m，改良土分层压实厚度分别取25 cm和30 cm。

4.2 施工方法

4.2.1 运输、摊铺

采用2台1.2 m?挖掘机进行土方的挖装，由10辆载重16 t的自卸汽车运输填料至试验段现场，按测量放样宽度和松铺厚度进行控制卸土量。现场采用2台SD160推土机进行初平，控制填筑层初期的平整度及摊铺厚度，并设4%的人字排水坡。粗平后检测填料的含水量，填料含水量应控制在最优含水量的-3%～+2%范围以内。

4.2.2 整平、初压

粗平后由人工对填料进行检查，对植被、树根、杂物进行清除，对于粗平后路基局部欠土的部位需人工填平。粗平后用压路机快速静压一遍，然后采用1台平地机进行初平，保证填筑成型后的平整度和厚度均匀。

4.2.3 掺灰拌合

打格卸灰：计算出每车石灰摊铺的面积，事先在路基上用石灰打出方格，每格中卸一车石灰，用推土机配合人工将石灰摊铺均匀。根据7%掺量的石灰土击实试验，检测出以下数据：最大干密度ρ灰土=1.75 g/cm3，最优含水率ω最佳=22.7%。

（1）每平方米石灰土的壓实体积（按25 cm压实厚度计算）及填料虚铺厚度为：

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：

石灰虚铺厚度：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

现场检测素土填料的密度ρ素土1和含水率ω素土1 ，则每平方米素土填料虚铺厚度为：

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）

根据以上计算结果，每平方米布设石灰质量为26.66 kg。

（2）每平方米石灰土的压实体积（按30 cm压实厚度计算）及填料虚铺厚度为：

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：

石灰虚铺厚度：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

现场检测素土填料的密度ρ素土2和含水率ω素土2，则每平方米素土填料虚铺厚度为：

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）

改良土分层压实厚度为25 cm时，自卸车卸素土填料网格为6 m×6 m；改良土分层压实厚度为30 cm时，自卸车卸料（素土）网格为6 m×5 m。每个方格网内用人工将石灰撒布均匀。

拌合采用稳定土拌合机拌合，拌合两遍。使用稳定土拌合机拌合时，第一遍不宜翻拌到底，应留2～3 cm，以防止石灰下沉集中在底部翻拌不上来，形成灰夹层；第二遍翻拌时，一定要翻拌到底，拌和深度应深入下层承的表面1 cm左右（不宜过深）。翻拌过程中，应跟人随拌合机随时检查翻拌深度是否满足要求，并配合拌和机操作员调整拌和深度，严禁在拌和层底部留有夹层。翻拌两遍后，试验人员应跟班检查含水量和灰剂量，石灰掺量采用EDTA滴定法检测。

4.2.4 碾压

石灰改良土拌好后，先用压路机快速静压一遍，然后再用平地机精平，对局部凹坑欠土不平整处及时人工补土。摊铺整平后，松铺厚度、平整度和含水率满足要求后进行碾压，碾压采用2台26 t重型振动压路机碾压。两台压路机以中线为界，从两侧向中心碾压，分别记录各自的碾压遍数。按照初压、复压、终压三步骤进行。初压宜低速，复压宜中速、终压应快速。

碾压的方法为：静压1遍，弱振1遍，强振按2、3、4遍控制，在压路机强振2、3、4遍后进行压实系数检测，如检测不合格，应强振一遍进行一次检测直至合格，碾压合格后测量人员测出标高，算出各点的压实厚度和松铺系数，做好记录。最后再静压1遍消除轮迹。碾压行驶开始使用慢速（宜为2～3 km/h），最大速度不超过4 km/h。压路机相邻纵向行碾压轮迹至少重叠0.3 m，横向同层接头处重叠1 m，相邻两区域纵向重叠2 m，上下两层填筑接头应错开不小于3 m，保证不漏压，确保碾压的均匀性。

4.2.5 试验检测

在强振两遍后采用灌砂法进行压实系数检测，检测频率为每遍（自碾压四遍后开始，前三遍是静压、弱振、强振各一遍）6个点，直至满足设计要求，最后采用平板载荷测试仪检测地基系数K30。试验过程中安排技术人员、检测人员记录压路机的碾压速度、碾压组合顺序、碾压遍数及压实度检测等情况。

基床以下路堤改良土压实标准采用地基系数K30、压实系数K和无侧限抗压强度三项指标控制。

压实系数K检验数量：沿试验段压实层纵向每100 m抽样检验压实系数6点，其中：左、右距试验段边线1 m处各2点，试验段中部2点。

地基系数K30检验数量：试验段压实层每层沿纵向每100 m检查2个断面4点，距试验段边缘2 m处2点、中间2点。

無侧限抗压强度检测试件数量：试验段石灰改良土拌合均匀滴定检测石灰掺量合格后，现场取拌和料做6个径高比1∶1的Φ50圆柱试件。

5 试验结果分析和总结

试验段施工中详细记录填料松铺厚度、压实厚度、碾压遍数及含水量。根据填筑工艺参数试验测试的滴定掺灰量、压实系数K、K30、7 d无侧限抗压值通过相关分析，研究填料压实指标（如压实系数K、K30）之间的相关关系，通过记录、整理、分析各种变换参数情况的数据，确定施工参数，并编写相应的施工工艺报告。

通过此次试验段的试验，整理试验结果如下。

（1）对不同填层厚度的掺灰拌合效果进行技术经济分析比较，确定最优的掺灰拌合填层厚度。

（2）对不同填层厚度的合理碾压遍数进行技术经济分析比较，确定最优的填层厚度和碾压遍数。

（3）将各种施工记录和检测数据整理分析归纳总结，写出试验报告，报监理审批，以指导全场地石灰改良土路基填筑施工。