宁淮高速公路改良膨胀土填筑路堤施工工艺初步指导意见.doc

宁淮高速公路改良膨胀土填筑路堤施工工艺初步指导意见膨胀土作为高速公路路堤填筑材料已经有较多的成功经验，但也有失败的教训，同时，不同环境下形成的膨胀土性质有较大差别。根据公路路基施工技术规范，结合以前施工经验和九个标段两个试验段现场施工工艺试验结果，围绕膨胀土施工过程和质量检验问题，对膨胀土路基施工提出以下指导性意见。一、 施工工序和要求1、所有取土坑的土料均应揭除表层有机质含量高的土层，黑色和深灰色的有机质含量高的土层不能作为路堤填料。取土坑要求尽早挖排水沟排水，降低含水量。在取土坑铺灰焖土之前,测试取土坑原状土的密度和含水量,由此比较准确计算取土坑每平方米面积的铺灰量。2、石灰进场之前应该有石灰等级报告，石灰进场以后，需要检测其中有效CaO和MgO含量，消解后由试验获得石灰中的杂质含量，从而得到实际的石灰等级。按照设计要求，石灰符合三级或三级以上标准才能使用。石灰在现场堆放期间要防止淋雨，且不宜保存过长时间。对于在现场堆放时间较长的石灰，使用前需要再进行石灰质量复测。3、工程经验，取土坑焖料用设计掺灰剂量40的生石灰拌和。方法是将取土坑地表推平，由原状土的平均干密度计算每车石灰的摊铺面积，在地面打方格，在每个方格内把石灰摊平，然后用挖机推土焖料。为了保证土料含水量及掺灰均匀，焖灰的第二天、第三天在取土坑各翻拌1遍，然后才能上路。4、土料在取土坑焖料3天(72h)后，运到路基上摊铺，按照试验段测试的松铺土料密度，要求压实后的土层厚度不大于20cm。在摊铺后用推土机推平，然后用铧犁不断耕翻，同时用中拖破碎土块，使整个土层均匀降低含水量并使土块破碎。5、当土块粒径小于8cm且土层含水量降到23左右时进行第二次掺灰。在第二次掺灰前，用轻型压路机把土层表面压平，再用平地机粗平一遍。按照该土层碾压后的设计干密度和厚度，计算每平方米二次掺灰重量和每车灰摊铺的面积，在地面上打方格，然后摊铺干状消石灰。将消石灰摊平。6、用稳定土拌和机进行粉碎至少两遍，使石灰和含水量均匀。当最大土块小于5cm（大于5cm的土块含量不超过5），测试粉碎后土体石灰剂量和含水量。当每一测点的石灰剂量均达到设计剂量（1）且所有测点的含水量在大于最佳含水量2左右（不得低于最佳含水量），快速连续压实到设计压实度。7、若某测点的石灰剂量低于设计值-1，在该点控制的范围内加灰到设计值+0.5%，然后再用稳定土拌和机粉碎拌和一遍。若测试的含水量过高或非常不均匀（超出最佳含水量03的范围），需要继续采取拌和的方法降低含水量，对局部含水量过低的点要采用洒水措施。8、尽量缩短二次掺灰至碾压结束的时间，每个作业段的长度不宜大于150m。9、机械组合：每个施工作业队除配备正常的土方机械外，还应配备稳定拌和机，振级在30T、50T的振动压路机各一台。10、路基施工横坡不小于2，且表面无坑洼现象。11、碾压超宽宽度3050cm，超宽部分多压12遍。12、路基压实度检验采用灌砂法，检验频率比正常土路堤规定增加一倍。二、 保证质量的措施和试验方法1、 施工期间做好防水工作膨胀土遇水以后有状况迅速变化，因此整个施工期间需要做好防水措施，加强排水，避免雨淋。在连续进行路堤施工期间，应采用路堤两侧排水沟排水或用机器排水，不容许在排水沟中大量积水。路基上土后，若在碾压前降雨，要抢在降雨前整平碾压一遍，保持不低于2的横坡，以利于地表水迅速排泄。在冬季停工期间和路堤修筑到设计高程后若不迅速进行路面施工，需要超填一层保护层，保护层的厚度20cm，压实度不低于85。2、 石灰改良土控制最大粒径建议施工时控制最大粒径为5cm，且大于5cm颗粒含量不高于5。要做到该控制指标，土料上路以后，需要用铧犁连续翻拌并用中拖破碎，使碾压土体含水率均匀降低，在二次掺灰前，土块粒径小于8cm；二次拌灰后用稳定土拌和机粉碎至少两遍。3、碾压前石灰剂量、含水量控制检测石灰剂量达到设计标准，拌和均匀是保证改良土性质的条件。为此，在加强石灰剂量检测的同时，需要严格控制施工过程，保证添加的石灰总量达到设计要求、石灰质量达到要求的等级，两次拌灰都要均匀。如经检测石灰剂量不足，计算缺少的石灰量，由监理现场监督补足石灰，然后再拌匀。建议碾压含水量控制在最佳含水量Wop03范围，同时一个碾压段内含水量变化范围控制在3以内。含灰量最低值高于设计值-1%、最大值与最小值的差值控制在2以内；连续碾压到需要的压实度。碾压含水量太高和含水量、含灰量不均匀都会使碾压后的压实土的压实度不均匀，造成检测压实度不合格。在二次施工工艺的两次掺灰时，应该准确的计算掺灰量并充分拌和使含灰量、含水量均匀。第一次在取土坑掺灰前，用环刀法测试土层在0.5m，1.5m，2.5m等深度的密度，同时测试含水量，计算土层平均干密度，然后得到第一次掺灰量和每一车灰摊铺的面积；第二次在路面掺灰，根据每层土碾压后的设计干密度，计算第二次掺灰量和每一车灰摊铺的面积。掺消石灰时，注意进行石灰含水量修正和考虑实际干密度比设计干密度可能稍高的修正、压实后的土层厚度修正等。尽量做到不补灰。附件：1、灰剂量标准曲线试验方法2、石灰剂量衰减曲线试验方法3、击实试验方法4、快速测试含水量方法 宁淮高速公路总监办2003年9月7日附件：1、 石灰剂量标准曲线试验方法石灰剂量达到设计标准，拌和均匀是保证改良土性质的条件。为此，在加强石灰剂量检测的同时，需要严格控制施工过程，保证添加的石灰总量达到设计要求、石灰质量达到要求的等级，两次拌灰都要均匀。公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ057-94）中建议采用EDTA滴定法（T0809-94）确定水泥或石灰稳定土中水泥或石灰剂量。但该方法测定的石灰剂量受龄期影响比较大，也是施工单位和检测单位对结果产生分歧的主要争论点。本次石灰剂量试验方法在规范规定方法的基础上进行改进，采用模拟施工现场的方法来进行试验，具体试验步骤如下：（1）、石灰剂量标准曲线的共做四组不同的石灰剂量，分别为：素土（素土可直接按规范规定进行试验）、3灰土、5灰土、7灰土。（2）、取土坑取土测出天然含水量（一般数值应在25以上）。（3）、准备土样，按比例掺入第一次石灰，3灰土先掺1.2灰、5灰土先掺2灰、7灰土先掺2.8灰，石灰为碾压通过2.5mm筛的烘干生石灰（要求为级灰），土块作适当粉碎，并与石灰充分拌匀（第一次掺烘干生石灰，第二次掺烘干消石灰）。（4）、焖灰3天，模拟取土坑焖灰，将试样装入塑料袋扎紧，第二天及第三天各拌和一次。（5）、掺入剩下的石灰（烘干消解灰），拌匀，模拟施工现场，敞开口袋口，让土样表面与空气接触，再焖灰2天，每天拌和23次，在第二天使试样含水量小于16。（6）、将试样粉碎，通过2.5mm筛，充分拌匀，检测含水量，将含水量配置到19，然后焖灰24小时。（7）、按规范方法做石灰剂量试验，土样称重为150g，做平行试验，以两次试验的平均值为试验结果。2、5石灰土石灰剂量衰减曲线试验方法（1）、取土坑取土测出天然含水量（一般数值应在25以上）。（2）、土样按干土重10kg准备（可分成23等份），按比例掺入第一次灰，先掺2灰，石灰为碾压通过2mm筛的烘干生石灰（要求为级灰），土块作适当粉碎，并与石灰充分拌匀（第一次掺烘干生石灰，第二次掺烘干消解石灰）。（3）、焖灰3天，模拟取土坑焖灰，将试样装入塑料袋扎紧，第二天及第三天各拌和一次。（4）、掺入剩下的石灰，拌匀，模拟施工现场，敞开口袋口，让土样表面与空气接触，再焖灰2天，每天拌和23次，在第2天使试样含水量小于16。（5）、将试样粉碎，通过2.5mm筛，充分拌匀，检测含水量，将含水量配制到19，然后焖灰24小时。（6）、按90压实度计算成型10cm中试件（用压力机法），装入塑料袋，埋入土内510cm，做2天后、5天后、8天后、14天后、20天后的EDTA消耗量试验，以两次试验的平均值为试验结果。（7）、与前面第1条作出的5灰土EDTA消耗量共同绘制一条石灰剂量衰减曲线。3、灰土的击实试验方法 通过击实试验获得的最佳含水量和最大干密度，两者都是控制填土压实质量的重要参数。击实试验方法按照土体含水量的变化过程分干法、湿法以及干湿结合法三种。主要差别是制样过程中土体含水量变化方式，简述如下：（1） 干法击实试验方法：、在取土坑取30kg土样到试验室，并将土样风干到含水量2-4然后粉碎并过5mm筛；、将土样分成7份（每份2.5kg），在每份土样中加入不同的水量使其含水量分别达到最优含水量+10%、+8、+6、+4、0、-2、-4%左右，然后密封于塑料袋中备用；、土样加水后的第二天（24小时后）在每份土样中加入2烘干生石灰并密封于塑料袋中；、掺加2生石灰三天（72小时）后在每份土壤中加入3的烘干消石灰；、在加水后如果土样粘结成直径大于5mm的土团则在加入3的烘干消石灰的第二天（24小时后）把每份土样分别粉碎、拌匀并过5mm筛；、在加入3的烘干消解灰的第三天按规范规定进行击实试验。（2）湿法击实试验方法：、取土坑取30kg土样到试验室，并测其含水量；、将土样风干到含水量分别达到最优含水量+10%、+8、+6、+4、0、-2、-4%左右，并在上述每个含水量下各取2.5kg土样密封于塑料袋中备用；、土样全部风干到预定的含水量后在每份土样中掺加2的烘干生石灰并密封于塑料袋中；、掺加2生石灰三天（72小时）后在每份土壤中加入3的烘干消石灰；、在加入3的烘干消石灰的第二天（24小时后）把每份土样分别粉碎、拌匀并过5mm筛；、在加入3的烘干消解灰的第三天按规范规定进行击实试验。（3）、干湿结合法击实试验方法（石灰剂量分别为3、5、7）、取土坑取土测出天然含水量（一般数值应在25以上）。、每一个灰剂量试样按干土重20kg左右准备土样（可分成45等份），按比例掺入第一次灰3灰土先掺1.2灰、5灰土先掺2灰、7灰土先掺2.8灰，石灰为碾压通过2.5mm筛的烘干生石灰（要求为级灰），土块作适当粉碎，并与石灰充分拌匀（第一次掺烘干生石灰，第二次掺烘干消石灰）。、焖灰3天，模拟取土坑焖灰，每天应拌和两次。、将试样晾晒至含水量为10以下（要求在24小时内完成），将试样粉碎、过5mm筛后充分拌匀，测风干含水量。、然后按2含水量间隔配水并加入剩下的灰，再焖料24小时。按规范规定进行击实试验，要求做平行试验。 经实际操作，第三种干湿结合法基本与现场施工工艺一致，土颗粒易粉碎、掺灰均匀、含水量易控制，试验周期短。4、快速测试含水量的方法路堤填土在碾压前需要频繁测试土体的含水量，以便获得合适的第二次掺灰时机和碾压时机，并要求快速得到测试结果，满足施工进度的要求。直接用烘箱法测试含水量的烘干时间要求在12小时以上，不能满足要求，需要采用快速含水量测试方法。由于路堤填土中基本不含有机质，可以用微波炉烘干法快速测试含水量，并修正到烘箱法的结果。含水量快速测定法的方法为：建立微波炉快速烘干法和烘箱烘干法的对应关系图；采用微波炉快速烘干15min的方法测定试样含水量；根据微