填料改良以及填筑压实质量检测关键技术和重点施工工艺

1、客客运专线路基运专线路基填料改良和填筑质量检测技术介绍填料改良和填筑质量检测技术介绍 1.2.1 1.2.1 添加剂的选用：常用的添加剂有石灰、水泥、粉煤灰、添加剂的选用：常用的添加剂有石灰、水泥、粉煤灰、沥青、合成固化剂、合成树脂等。一般情况下，塑性指数较高的沥青、合成固化剂、合成树脂等。一般情况下，塑性指数较高的粘性土采用石灰；粉（砂）土采用水泥。粘性土采用石灰；粉（砂）土采用水泥。 1.2.2 1.2.2 改良步骤：改良步骤： 1 1 原土各类物理、力学、水稳性试验。原土各类物理、力学、水稳性试验。 2 2 各类添加剂改良土相关试验，确定添加剂及配方（经济、各类添加剂改良土相关试验，确定

2、添加剂及配方（经济、技术、控制性指标改善情况）。技术、控制性指标改善情况）。 3 3 现场工况试验，确定现场添加剂用量及工艺。现场工况试验，确定现场添加剂用量及工艺。 1.2.3 1.2.3 改良效果控制：综合考虑各类物理力学性质的改善，以改良效果控制：综合考虑各类物理力学性质的改善，以满足路基各部位填筑压实标准为目的。无侧限抗压强度为改良土满足路基各部位填筑压实标准为目的。无侧限抗压强度为改良土控制性的力学指标。控制性的力学指标。CBRCBR值可作为重要参考指标。对于膨胀土填值可作为重要参考指标。对于膨胀土填料改良，则还应注意其胀缩性（膨胀力、无荷膨胀率、有荷膨胀料改良，则还应注意其胀缩性（

3、膨胀力、无荷膨胀率、有荷膨胀率、收缩系数）的改善。如基床底层率、收缩系数）的改善。如基床底层K K3030=110MPa=110MPa相应要求无侧限相应要求无侧限抗压强度为抗压强度为600-800kPa600-800kPa，饱和无侧限抗压强度，饱和无侧限抗压强度300-400kPa 300-400kPa 。现。现场强度与室内强度关系：场强度与室内强度关系：f fu u（现场）（现场）=0.6-0.7 =0.6-0.7 f fu u（室内），（室内），1.3 1.3 黏性土化学改良实际效果黏性土化学改良实际效果 1.3.1 1.3.1 颗粒粒径变化：粘性土改良后其粒径组成发生明显变化，颗粒粒径变

4、化：粘性土改良后其粒径组成发生明显变化，粘粒粘粒( (0.005mm0.005mm含量从含量从40-60%40-60%下降至下降至10-15%10-15%；粉粒；粉粒(0.005-(0.005-0.075mm)0.075mm)含量从含量从30-45%30-45%增加至增加至50-60%50-60%；砂粒（；砂粒（0.075mm0.075mm）从）从1-1-10%10%增加至增加至20%20%。 1.3.2 1.3.2 崩解试验：崩解试验：4848小时无崩解，长期饱和强度无变化。小时无崩解，长期饱和强度无变化。 1.3.3 1.3.3 膨胀土经石灰改良后，其胀缩特性明显改善膨胀土经石灰改良后，其

5、胀缩特性明显改善 。 1.3.4 1.3.4 现场现场K K3030值一般在值一般在150150220MPa/m220MPa/m之间。现场检测应注意之间。现场检测应注意改良土强度随时间的变化，通常水泥改良土强度增长快于石灰改改良土强度随时间的变化，通常水泥改良土强度增长快于石灰改良土的强度增长。良土的强度增长。1.3 1.3 黏性土化学改良实际效果黏性土化学改良实际效果改良剂掺和比颗粒级配 % （mm）无侧限抗压强度（）饱和无侧限抗压强度（）收缩自由膨胀率0.050.05-0.0050.005体缩%缩限%夯实土14.152.033.9779破坏9.79.915.00水泥318.664.516.

6、912474648.96.61.05水泥518.664.516.915629697.210.30.32生石灰536.751.312.08795216.713.00.33生石灰749.244.09.89555626.810.91.52熟石灰546.244.09.88597037.312.10.04熟石灰749.418.132.59217486.112.20.121.3 1.3 黏性土化学改良实际效果黏性土化学改良实际效果试验结果表明膨胀土经石灰改良后完全满足客运专线填料要试验结果表明膨胀土经石灰改良后完全满足客运专线填料要求。求。 项 目原状土夯实土改良土生石灰（5%）熟石灰（5%） 有荷膨胀率

7、 50kPa011.800100kPa08.200150kPa05.700无荷膨胀率（%）1.8-5.230.1-3200.8膨胀力（kPa）32-54392-4331229无侧限强度（kPa）224-384720-800909987饱和无侧限强度（kPa）48-6030-37548545收缩系数（%）0.49-0.590.41-0.810.390.411.4 1.4 细粒土化学改良土施工方法及施工工艺细粒土化学改良土施工方法及施工工艺1.5 1.5 郑西客运专线路基黄土填料改良郑西客运专线路基黄土填料改良 以粉粒为主属于低液限粉土C组填料。W最佳11.013.7，天然密度1.381.76g/

8、cm3,最大干密度1.812.01g/cm3,饱和fcu仅1216.1kPa,重塑土样在水中8h后呈粒状完全崩解。因此al、pl、col Q3砂质黄土填料在天然状态下W和d与W最佳和dmax差别明显,填料在施工填筑时不易被压实,填料饱和抗压强度较低,水稳定性差,不能直接作为路基基床以及基床下部路堤本体填料 。 1 1）alal、plpl、colQcolQ3 3砂质黄土填料砂质黄土填料 1.5.1 1.5.1 郑西沿线为郑西沿线为al+pl+colQal+pl+colQ3 3黄土和黄土和dl+plQdl+plQ2 2黄土填料黄土填料 2）al+plQ3黏质黄土和dl+plQ2黏质黄土填料 1.5

9、.1 1.5.1 郑西沿线为郑西沿线为al+pl+colQal+pl+colQ3 3黄土和黄土和dl+plQdl+plQ2 2黄土填料黄土填料 以粉粒、粘粒为主，砂粒含量较少，以粉粒、粘粒为主，砂粒含量较少，属属C C组填料组填料。IpIp为为10.710.719.719.7，W W最佳最佳12.312.315.015.0，d d为为1.621.621.90g/cm1.90g/cm3 3，dmaxdmax为为1.781.781.97g/cm1.97g/cm3 3，饱和，饱和f fcucu仅仅6.56.5116kPa116kPa，重塑土样在水中，重塑土样在水中2h2h后呈粒状完全崩解，后呈粒状完

10、全崩解，部分土样部分土样具有弱膨胀性具有弱膨胀性。总之，黏质黄土填料，天然。总之，黏质黄土填料，天然状态下状态下W W和和d d与与W W最佳和最佳和dmaxdmax差别明显差别明显, ,填料在施工填填料在施工填筑时不易被压实筑时不易被压实; ;且填料饱和抗压强度低且填料饱和抗压强度低, ,水稳定性差水稳定性差, ,局部具有弱膨胀性，不能作为路基基床以及基床下部局部具有弱膨胀性，不能作为路基基床以及基床下部路堤填料。路堤填料。 1.5.2 设计单位勘察设计阶段黄土填料的改良试验 黄土改良试验样品黄土改良试验样品 注：改良土改良剂掺入量：石灰为注：改良土改良剂掺入量：石灰为5 58%8%，水水泥

11、为泥为3 35 5% %，养护时间养护时间14142828天。天。 1.5.2 设计单位勘察设计阶段黄土填料的改良试验砂质黄土改良前后物理力学指标统计表砂质黄土改良前后物理力学指标统计表砂粒0.25-0.075粉粒0.075-0.005粘粒0.005天 然含水量%天然密度g/cm3比重天然孔隙比液限%塑限%塑性指数%液性指数备 注9.4510.669.7573.511.418.816.9218.01.701.762.712.740.820.8924.626.215.619.66.69.400.30砂质黄土14.620.870.777.08.48.533.334.124.325.68.59.0石

12、灰改良土29.480.36.931.926.35.6水泥改良土内摩擦角（度）凝聚力C（kPa）200kPa湿陷性系 数渗透性无侧限抗压强度击实试验崩解情况蒙脱石含量（%）备 注最佳含水量（kPa）饱和（kPa）最佳含水量（%）最大干密度（g/cm3）27.5738.173.72770.030.038231.48991216.111.013.71.882.018小时粒状完全崩解4.56粘质黄土36.5538.4192不透水6351489.630133813.914.01.811.9248小时无崩解石灰改良土39.6378不透水1956158613.01.9248小时无崩解水泥改良土1.5.2 设

13、计单位勘察设计阶段黄土填料的改良试验黏质黄土改良前后物理力学指标统计表黏质黄土改良前后物理力学指标统计表砂粒0.25-0.075粉粒0.075-0.005粘粒0.005天然含水量%天然密度g/cm3比重天 然孔隙比液限%塑限%塑性指数%液性指数备 注2.821.266.377.612.224.812.223.21.621.902.692.750.701.0627.842.014.318.510.019.700.44粘质黄土9.722.672.177.15.312.533.641.022.628.59.413.4石灰改良土8.322.270.278.17.611.934.136.426.928.

14、75.49.5水泥改良土夯后内摩擦角 （度）夯后凝聚力 C（kPa）200kPa湿陷性系 数渗透性无侧限抗压强度击实试验崩解情况蒙脱石（%）备 注最佳含水量（kPa）饱和（kPa）最佳含水量（%）最大干密度（g/cm3）22.341.41482300.0070.068不透水64915876.511612.315.01.781.972小时粒状完全崩解4.567.26粘质黄土34.152.594167不透水13012025628175812.819.31.721.8848小时无崩解石灰改良土40.953.3115262.3不透水154627751352179915.015.81.8848小时无崩解

15、水泥改良土2 2 客运专线路基压实质量检测客运专线路基压实质量检测2.1 2.1 填料质量控制填料质量控制2.2 2.2 填筑厚度检测填筑厚度检测 2.2.2 2.2.2 勘探法勘探法 1 1 坑探：多采用探槽确定填土分界线坑探：多采用探槽确定填土分界线 2 2 钻探：选择有代表性的点，填筑完成后，通过钻探取芯分析判钻探：选择有代表性的点，填筑完成后，通过钻探取芯分析判断，并与填筑前的勘探地层柱状图比较，确定原地表深度，进而得到断，并与填筑前的勘探地层柱状图比较，确定原地表深度，进而得到填筑厚度。填筑厚度。 3 3 对于素填土路堤，亦可用静力触探或轻型动力触探方法测得。对于素填土路堤，亦可用静

16、力触探或轻型动力触探方法测得。当填筑前有测试资料时，可与之比较得到填筑厚度。当填筑前缺乏这当填筑前有测试资料时，可与之比较得到填筑厚度。当填筑前缺乏这些资料时，通过分析填土的均匀性和力学特性，推测填筑厚度。些资料时，通过分析填土的均匀性和力学特性，推测填筑厚度。 另外可通过工程物探对现场实测曲线进行分析和解释求得观测点另外可通过工程物探对现场实测曲线进行分析和解释求得观测点各电性层的厚度和电阻率的大小，进而推测填筑厚度。各电性层的厚度和电阻率的大小，进而推测填筑厚度。2.3 2.3 压实度检测介绍压实度检测介绍2.3 2.3 压实度检测介绍压实度检测介绍 2.4.1 2.4.1 核子射密度仪是

17、利用放射性同位素作放射源，根据射线透核子射密度仪是利用放射性同位素作放射源，根据射线透过被测物体后放射性粒子数量或速度的变化，来检测被测物体的过被测物体后放射性粒子数量或速度的变化，来检测被测物体的密度和含水量的一种方法。具有体积小、重量轻，测试速度快，密度和含水量的一种方法。具有体积小、重量轻，测试速度快，检测数据准确、可靠，尤其是它对同一测位可以进行重复检测的检测数据准确、可靠，尤其是它对同一测位可以进行重复检测的特点，是其它压实度检测方法所不具备的。特点，是其它压实度检测方法所不具备的。 2.4.2 2.4.2 仪器设备：核子湿度密仪器设备：核子湿度密度仪主机由放射源、探测器、度仪主机由

18、放射源、探测器、微处理器、测深定位装置等组微处理器、测深定位装置等组成。附件有标准块、导板、钻成。附件有标准块、导板、钻杆、充电管。仪器设备需符合杆、充电管。仪器设备需符合国家规定的关于健康保护和安国家规定的关于健康保护和安全使用标准，密度的测定范围全使用标准，密度的测定范围为为1.121.122.73g/cm2.73g/cm3 3，测定误差，测定误差不大于不大于0.03g/cm0.03g/cm3 3。含水量测。含水量测定范围为定范围为0 00.64g/cm0.64g/cm3 3，测定，测定误差不大于误差不大于0.004g/cm0.004g/cm3 3。2.5 2.5 地基系数地基系数K K3

19、030检测检测 2.5.1 2.5.1 试验原理：试验原理：K K3030试验是铁试验是铁路和公路部门在现场确定路基填路和公路部门在现场确定路基填筑层的地基系数的试验方法，也筑层的地基系数的试验方法，也可用其确定建筑物基础的地基系可用其确定建筑物基础的地基系数。数。K K3030仪器装有精密的压力表和仪器装有精密的压力表和百分表，可在现场提供准确可靠百分表，可在现场提供准确可靠的数据，并且操作简便。的数据，并且操作简便。K K3030试验试验原理是在地基土上用直径原理是在地基土上用直径30cm30cm的的刚性荷载板垂直分级加荷，测得刚性荷载板垂直分级加荷，测得下沉量下沉量S S与荷载强度与荷载

20、强度P P的关系曲线，的关系曲线，取取1.25mm1.25mm下沉量下沉量S S1.251.25对应的荷载对应的荷载强度强度P P1.251.25，计算，计算K K3030值，即地基系值，即地基系数：数： K K3030= = 25. 125. 1SP2.5 2.5 地基系数地基系数K K3030检测检测 2.5.2 2.5.2 试验仪器的主要组成部分试验仪器的主要组成部分 K K3030试验仪器主要由荷载板、千斤顶、百分表、基准支架及试验仪器主要由荷载板、千斤顶、百分表、基准支架及反力装置组成。反力装置组成。 荷载板为厚度大于荷载板为厚度大于22mm22mm，直径，直径30cm30cm的刚制

21、圆板。千斤顶选用的刚制圆板。千斤顶选用5 5吨带有紧密压力表（精度吨带有紧密压力表（精度1 1）的千斤顶。百分表的最小刻度为）的千斤顶。百分表的最小刻度为0.01mm0.01mm，量程大于，量程大于30mm30mm。基准支架由长。基准支架由长3m3m的杆和支脚组成，基准的杆和支脚组成，基准支架的杆上安装固定百分表。反力装制可利用汽车或其它反力设支架的杆上安装固定百分表。反力装制可利用汽车或其它反力设备，其支点应距荷载板备，其支点应距荷载板1m1m以外。以外。2.5 2.5 地基系数地基系数K K3030检验检验2.5 2.5 地基系数地基系数K K3030检验检验)/(4 .1311.25(m

22、m)k(16425. 125. 130mMPaPaSPKK30 试 验 记 录 表载荷板直径30cm试验日期 年 月 日荷载板面积706.5cm2试验编号 时 间荷 载下 沉总荷载荷载强度百 分 表 度 数下沉量NkPa左表右表平均mm000000576005052470353028290.2310034950706052560.50145874301058580830.77184298901401191091141.082230123601751481321401.342602148402101771611691.632915173102452041841941.88314519780280

23、2362162262.203510222503152682462572.513830247303503052772912.852.5 2.5 地基系数地基系数K K3030检验检验)/(4 .131)(25. 1)(16425. 125. 130mMPammkPaSPK2.5 2.5 地基系数地基系数K K3030检验检验2.5 2.5 地基系数地基系数K K3030检验检验2.6 2.6 动态变形模量动态变形模量E Evdvd检验检验动态变形模量动态变形模量EvdEvd起源于德国，是德国二十世纪起源于德国，是德国二十世纪9090年代开始年代开始采用的新型路基压实质量标准。采用的新型路基压实质

24、量标准。 我国对我国对EvdEvd的引进与研究开始于的引进与研究开始于19991999年年, ,经过了经过了5 5年的研究和应用，年的研究和应用，动态变形模量动态变形模量EvdEvd的检测方法已纳入了的检测方法已纳入了20042004年年4 4月月1 1日起开始实施日起开始实施的的铁路工程土工试验规程铁路工程土工试验规程（TB10102-2004TB10102-2004）。）。 动态平板荷载实验是近期开始应用的路基压实质量新型检测方法，动态平板荷载实验是近期开始应用的路基压实质量新型检测方法，是属于动力荷载实验，是一种快速、方便检测反映路基动荷载特是属于动力荷载实验，是一种快速、方便检测反映路

25、基动荷载特性的承载力指标性的承载力指标动态变心形模量（动态变心形模量（EvdEvd）值的新的实验方法，）值的新的实验方法，该方法是直接检测动态变形模量（该方法是直接检测动态变形模量（EvdEvd）值，也可根据某种条件）值，也可根据某种条件下同类性质土的动态变形模量下同类性质土的动态变形模量EvdEvd值与地基系数值与地基系数K30K30的相关关系，的相关关系，推算出推算出K30K30值。由于既有线路基的特殊性，要求检测平定路基质值。由于既有线路基的特殊性，要求检测平定路基质量的技术手段要安全、快速、准确、定量且不影响行车。量的技术手段要安全、快速、准确、定量且不影响行车。EvdEvd动动态平板

26、载荷实验检测速度快（约态平板载荷实验检测速度快（约3 3分钟），仪器体积小，重量轻，分钟），仪器体积小，重量轻，能在狭小地段检测；很适合检测和评定既有线提速路基的质量状能在狭小地段检测；很适合检测和评定既有线提速路基的质量状态。态。2.6 2.6 动态变形模量动态变形模量E Evdvd检验检验2.6 2.6 动态变形模量动态变形模量E Evdvd检验检验2.6 2.6 动态变形模量动态变形模量E Evdvd检验检验2.6.6 2.6.6 动态变形模量值动态变形模量值检测步骤检测步骤1.检测前的准备工作：1) 整平测试面，选择倾斜度不大于5的测试面，并确保其平整无坑洞。为使荷载板与地面良好接触，必要时可用少量的细中砂来补平；2）将荷载板置于整平的测试面上并与测试面充分接触；3）加载装置安装在荷载板上方就位；4）用电缆线将荷载板与沉陷测定仪连接起来，并松开搬运锁；5）将落锤提升至挂（脱）钩装置上挂住，然后使落锤脱钩并自由落下，当落锤弹回后将其抓住并挂在挂（脱）钩装置上，按此操作对测试面进行三次预冲击。 检测步骤检测步骤 2.检测：打开沉陷测定仪电源开关；调整水准泡，使导向杆与荷载板保持垂直；按上述（5）的方式进行三次冲击测试；沉陷测定仪屏幕上将显示检测结果，其中包括：三次冲击测试的沉陷值及其平均值Sm（以mm计）和