水泥改性土碾压试验方案.doc

目 录一、综述11、试验目的12、试验依据1二、试验技术规划21、试验用料22、室内试验23、现场碾压试验技术规划3三、试验技术方案51、碾压试验的设备配置52、碾压试验的人员配置63、施工参数和试验组合64、试验场地的布置及要求65、碾压试验工艺7四、试验检测方案10五、试验成果整理及分析12六、附件13南水北调中线一期安阳段第一施工标段渠道换填改性土碾压填筑试验方案一、 综述1、试验目的膨胀岩渠坡处理方案中采用改性土用于部分渠坡及渠底填筑，根据要求选择在我标段对3种不同水泥掺量（4%、5%、6%）的改性土进行碾压填筑试验，通过试验达到如下目的：1.1 选定经济合理的施工参数，如：铺土方式、铺土厚度、水泥土含水量、拌和方式、碾压方式、压实遍数等；1.2 对换填土掺加特定掺量的水泥后进行碾压试验，检测其物理力学指标、粘粒含量、水泥掺量的均匀性、压实度、渗透系数、软化系数是否满足设计技术要求；1.3 研究和完善水泥土填筑施工工艺和措施，确定水泥土填筑施工压实细则和技术要求；1.4 确定有关质量控制的要求和方法，为现场施工提供依据。2、试验依据2.1 膨胀岩渠坡处理改性土碾压填筑试验技术要求；2.2 南水北调中线干线工程南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法（NSBD-ZXJ-4-04）2.3 南水北调中线干线工程南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀岩处理施工技术要求（NSBD-ZXJ-2-02）2.4 堤防工程施工规范SL260-98；2.5 土工试验规程SL237-1999；2.6 公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTG E51-2009；二、试验技术规划1、试验用料1.1水泥：选用河南孟电集团水泥有限公司生产的PO42.5普通硅酸盐水泥，水泥材料应满足相关标准要求；2.2土料：改性土所用土料同总干渠填筑用土标准，粘粒含量宜为1030，塑性指数宜为717，有机质含量不大于5，水溶盐含量不大于3，不宜用膨胀岩土。粒径不大于50mm，且不含杂质。改性土所用土料为原渠道AY1+400附近换填开挖土料（土料来源为4#取土料场）。2、室内试验2.1 原材料试验试验检测检测改性土所用土料的粘粒含量、塑性指数、有机质含量、水溶盐含量等指标。试验检测改性土所用水泥的比表面积、标准稠度、凝结时间、安定性、抗折、抗压指标。2.2 室内拌和不同剂量的水泥土混合料，试验并绘制EDTA标准曲线。2.3 击实试验包括改性土所用土料土性试验，改性土所用水泥检测，不同土源、不同掺合比状况下击实试验。因土工试验规程SL237-1999中无水泥改性土击实试验方法及要求，故参照公路工程无机结合料稳定材料试验规程JTG E51-2009中方法进行击实试验：标准击实仪，27击/层，锤重4.5kg，落距45cm，试样制备采用干法。公路工程无机结合料稳定材料试验规程(JTJ05794)明确规定在干法击实时将稳定剂(水泥)加入浸润后的土料中，拌和均匀后在1 h内完成击实试验，这主要考虑到水泥的凝结时间。由于水泥改良土属于化学改良的范畴，所以时间与结果之间的关系就相当密切。由于试验规程规定的时间和实际施工之间存在较大的差异，与膨胀岩渠坡处理改性土碾压填筑试验技术要求规定的时差就达3h，所以存在着最大干密度标准事实上的不稳定，就造成了压实度检测结果的不确定性。如果施工中从拌和到压实完成的时间间隔越大，则压实度检测的偏差就越大。为解决压实度检测结果的不确定性的问题，室内击实试验时进行延迟试验。即，对每组试样再分解成5组，在拌和均匀后在1 h、2 h、3 h、4 h、5 h完成击实试验，依据试验结果绘制最大干密度、最优含水随时间的变化曲线，与试验段现场所能达到的最大干密度对比。3、现场碾压试验技术规划3.1 试验场地布置本次试验场地的拟定面积共计2400，按水泥掺量4%、5%、6%分成3个试验区，每个试验区各占25m32m，每实验区中划分出3块20m5m分区作为3种铺土厚度实验区。见表1。表1：水泥改性土试验场区分区表1#1-1#水泥掺量4%，平碾，铺土25cm 。1-2#水泥掺量4%，平碾，铺土28cm 。1-3#水泥掺量4%，平碾，铺土32cm 。2#2-1#水泥掺量5%，平碾，铺土25cm 。2-2#水泥掺量5%，平碾，铺土28cm 。2-3#水泥掺量5%，平碾，铺土32cm 。3#3-1#水泥掺量6%，平碾，铺土25cm 。3-2#水泥掺量6%，平碾，铺土28cm 。3-3#水泥掺量6%，平碾，铺土32cm 。3.2现场碾压试验项目规划因本碾压填筑试验需要检测验证的项目、参数较多，故将碾压试验层数设定为2层。第1层主要目的为：确定不同掺量水泥改性土经济合理的施工参数，如：铺土方式、铺土厚度、水泥土含水量、拌和方式、碾压方式、压实遍数等。在第1层施工完毕后，根据选定的施工参数进行第2层的碾压施工。第2层主要目的为：检测其物理力学指标、粘粒含量、水泥掺量的均匀性、压实度、渗透系数、软化系数是否满足设计技术要求；试验验证并确定水泥改性土层间结合处理方式。通过试验施工过程中的详细记录及对试验结果的总结分析，并结合设计技术指标要求，来确定水泥土填筑施工压实细则和技术要求，并确定有关质量控制的要求和方法，为现场施工提供依据。见图1：膨胀岩渠坡处理改性土碾压填筑试验验证项目及试验方法三、试验技术方案1、碾压试验的设备配置表2：设备配置见下表设备名称单位数量1.2 m3挖掘机台120t自卸汽车辆2160HP推土机台1洛建2101光轮振动碾（22吨）台1WB21K稳定土拌和机台1平地机台1洒水车辆1旋耕机台1全站仪台1水准仪台12、碾压试验的人员配置管理人员2人，技术员2人，试验人员 3名，测量人员 2名，机械操作手8人，普工10人、班组长2人。3、施工参数和试验组合3.1 机械参数由于拌和及压实设备型号已选定，故机械参数已经确定。3.2 行车速度洛建2101光轮振动碾1.52km/h，WB21K稳定土拌和机01 km/h。3.3 铺料方法进占法铺料，推土机散料。3.4 铺料厚度分别选取25cm、28cm、32cm。3.5 拌和方式采用稳定土拌和机（路拌机）进行现场路拌法，错距搭接法拌和，错距宽度按0.3米控制。3.6 拌和遍数取1遍、2遍。3.7 碾压方式采用平碾、凸块碾，振动碾压，进退错距法错距宽度按0.5米控制。3.8 碾压遍数取5遍、6遍、7遍, 振动碾往返一次为一遍。4、试验场地的布置及要求为确保试验场地基础的平整及坚实，在试验前按规划在拟定的区域用白灰放样，将规划范围扩大0.5m进行基础清表，清表厚度不小于30cm，清表后用振动碾分别静压、振压2遍，取样测压实度，不小于85%时在清表后的场地上铺筑2030cm的找平土料，用振动碾静压2遍，振压68遍，取样检测压实度不小于98%后，用推土机及平地机扫平基础面，在已压实、找平的基础上按碾压试验计划重新用白灰放出试验场地后。并在场地内设置1m高指标桩，标示出标高。5、碾压试验工艺5.1土料开采试验填筑土料拟用主干渠AY1+400附近换填开挖料，土料用反铲挖装，自卸汽车运输。5.2 碎土因开采的土料为原渠道换填碾压后压实度达100%的土，土料中大块径较多。故需对较大的土块进行粉碎和剔除。碎土主要采用人工配合旋转松土机进行，旋转松土机对摊铺的土料进行翻拌粉碎，人工配合打碎、剔除无法粉碎的土块。粉碎结束时，80%以上的土团应少于20mm，粒径不大于50mm，且不含杂质。5.3 含水率调整现场实测含水率，土料含水率控制在最优含水率+2%+5%范围内，若含水率高，必须进行晾晒；若含水率低必须进行均匀洒水拌和闷料。含水率调整可与碎土工序合并进行。5.4 铺料按照膨胀岩渠坡处理改性土碾压填筑试验技术要求的要求，本次试验土料摊铺厚度选择25cm、 28cm、32cm三个不同铺土厚度。铺料用进占法卸料，推土机散料平整。铺料时设置周边控制标杆，以控制铺料范围及厚度。5.5轻压整平对摊铺好的素土进行轻压整平，使其表面平整厚度均匀。施工方法为：使用推土机在铺好的素土上平踩，然后使用平地机整平。该工序有利于水泥的均匀摊铺及拌合5.6 摆放和摊铺水泥(1) 用袋装水泥(每袋水泥50kg)，根据水泥改性土层的压实厚度、预定的干密度和水泥剂量，计算每一平方米水泥改性土需要的水泥用量，并计算每袋水泥的摊铺面积。(2) 然后推算出整数袋水泥的的摊铺面积，根据场地情况用白灰画出网格，以控制铺灰量。假设经计算4袋水泥摊铺面积为20平米，则用白灰画成45米的网格，铺灰时每格摆放并均匀摊铺4袋。(3) 将水泥运到摊铺场地后，按事先做好的标记摆放水泥。应检查有无遗漏和多余。将水泥袋拆开，倒出水泥后，人工用木刮板将水泥均匀摊开。应注意使每袋水泥的摊铺面积相等。水泥摊铺完毕后，表面应没有空白位置，也没有水泥过分集中的地方。5.7 拌和(1) 干拌水泥摊铺完成后，路拌机及时开始拌和，拌和机应匀速平稳行走，现场取10m/min 行走速度,确保拌合均匀、深度一致。路拌机每道拌合有效宽度为2.2m，水泥土拌合时，应注意每道搭接宽度不少于30cm，确保工作区内无漏拌。路拌机根据层厚调整拌合深度，确保本层拌合彻底，无夹层现象。设专人跟随拌和机，随时检查拌和深度并配合拌和机操作员调整拌和深度。 (2) 加水并湿拌干拌过程结束时，如果混合料含水量不足，用洒水车及时补充洒水，路拌机跟进再次拌和。加水量根据上遍拌和损失的含水量计算，使碾压前混合料含水率+1%+3%范围内。洒水要求采用喷洒方式，洒水车匀速行走，确保洒水均匀。在洒水拌和过程中，还要人工配合拣出超尺寸颗粒，消除粗细颗粒“窝”以及局部过分潮湿或过分干燥之处。（3）在第1遍、2遍拌和过程中，技术人员应在现场随机抽取若干部位，对拌合厚度、均匀程度、含水量、灰剂量等指标进行检测。（4）拌和完成的标志是：混合料没有灰条、灰团和花面，没有粗细颗粒“窝”，且水分合适和均匀。5.8轻压整平对拌和完成的混合料进行轻压整平，使其表面平整厚度均匀。施工方法为：使用推土机在铺好的素土上平踩，然后使用平地机整平。5.9 碾压采用进退错距法和“静压弱振强振”碾压方式，进退错距50cm。碾压时先静压1遍，然后弱振1遍，再强振3遍，然后进行第一次取样测定含水率和压实度及干密度。第一次取样后再强振1遍，然后进行第二次取样测定测定含水率和压实度及干密度。之后再强振1遍进行第三次测定含水率和压实度及干密度。5.10 层间结合处理(1)加深拌和：路拌深度超过松铺厚度1020mm，专人跟随路拌机实时检查拌和深度，保证填筑层之间结合紧密。(2)拉毛：在上层铺土施工前，人工用铁钩耙对下层进行拉毛施工，要求拉毛深度1020mm，且无遗漏部位。(3)洒水：在上层铺土施工前，采用洒水车对下层进行充分洒水湿润，要求洒水均匀，无漏洒或积水现象。5.11 维护养生第1层该改性土碾压完成后，不进行第2层施工的试验区采用覆盖土工布并洒水的方式进行养护；需要进行第2层施工的，不需要进行单独养护，依靠第2层施工的覆土进行养护。雨天停止试验，已铺好的水泥土应尽快碾压密实，并采取塑料彩条布遮盖的方式进行防护。为模拟现场大面积施工时，开始拌和至碾压完成需时较长（需要34小时）。在拌和及整平完成后，振动碾及时跟进静压1遍封面，防止混合料中水分的过早散失，然后等待一定时间后开始弱振、强振碾压（保证开始拌和至碾压完成控制在34小时）。四、试验检测方案1、素土物理指标检测：按土工试验规程检测改性土所用土料的粘粒含量、塑性指数、有机质含量、水溶盐含量等指标。2、 素土含水率测定：对开采并运输至试验场地的土料，取样采用酒精燃烧法快速测定含水率，取样频率每单块试验区平均取样6个。在含水调整过程中随时检测含水率，取样频率视现场实际情况确定。在土料含水率调整并铺土完成后，取样检测土样含水率，检测频率为每单块试验区平均取样6个。3、混合料灰剂量及含水率检测混合料灰剂量检测采用EDTA滴定法，含水率测定采用酒精燃烧法。第1遍及第2遍拌和完成后，单个试验小区每遍取样6组，对含水量、灰剂量指标进行检测。改性土的拌和均匀性采用水泥含量标准差进行控制，用EDTA滴定法测定水泥含量，平均值不得小于设计掺量，水泥含量标准差不大于0.7。3、压实度、含水率及碾压沉降量检测每个试验小块按拟定计划操作，碾压至设定的遍数后在填筑层下部约1/3处取样测其干密度及含水率，单个试验小区每次的取样数为6个，由试验室按规范测算出试样的干密度及填筑层体的压实度；测量人员配合对压实后土层进行测量，计算出土料在不同碾压遍数下的沉降量，观察压实土层底部有无虚土层、上下层面结合是否良好、有无光面及剪力破坏现象等，并作记录；4、改性土物理力学指标、粘粒含量、水泥掺量的均匀性、压实度、渗透系数、软化系数等指标检测。 在4%、5%、6%三种掺量的试验区，第2层碾压完成后每试验区平均取样6组送试验室标养，检测其第1天、3天、7天和28天的物理力学指标、粘粒含量、水泥掺量的均匀性、压实度、渗透系数、软化系数等指标。5、水泥改性土层间结合处理第2层碾压施工完成后，局部开挖揭露至结合面，观察并记录层间结合程度。表3：每种掺量改性土碾压填筑试验检测表每种掺量改性土碾压填筑试验检测表试验项目取样部位取样时间取样组数检测项目试验方法素土含水率用于试验的素土含水调整前后326含水率酒精燃烧法混合料灰剂量及含水率各试验区拌和的混合料拌和第1遍及第2遍后326灰剂量、含水率滴定法、酒精燃烧法压实度及含水率各试验区第1层碾压的土体碾压第5遍、第6遍及第7遍后336干密度、含水率环刀法、酒精燃烧法改性土综合指标各试验区第2层碾压完成后的土体第2层碾压完成后146物理力学指标、粘粒含量、压实度、渗透系数、软化系数指标土工试验规程层间结合各试验区第1层及第2层结合部位第2层碾压完成后116注：取样组数中326表示，每种掺量试验区分成3种不同厚度，每种厚度取样2次，每次平均取样6组。五、试验成果整理及分析试验完成后，将试验资料进行系统整理分析，绘制成图表，编