改良土在各类工程建设中的应用

改良土在工程建设中的应用【摘要】本论文结合武夷山至邵武高速公路、贵广高速铁路及南水北调水利工程改良土的实际应用情况，通过对高液限土的工程力学研究，结合工程路基填筑技术要求，对高液限改良土的性能特点及控制要求进行研究；通过对水泥土及膨胀土水泥土（化学改良土）的力学试验及碾压后压实度的检测，验证不同掺量水泥土的性能；通过对低压缩性土夹石（物理改良土）碾压后的压实度及含水率的研究，指导不同质量要求下不同的碾压参数。公路工程中高液限土的应用、铁路及水利工程中水泥土的应用、水利工程中对膨胀土和低压缩性土的应用研究，结合工程实际中的应用成果及带来的效应，为今后各类工程建设应用类似改性土提供参考。【关键词】改良土；高液限；水泥土；膨胀土；低压缩性；1．总述2．改良土在公路工程中的应用2.1概况2.2高液限土基本工程特性2.3试验方案2.3.1室内试验2.3.2室外试验2.4试验研究2.4.1土样采集土样采集信息及试验内容表2-1 取样地点土样编号试验内容K39+930CY（2008）I-001全套备注：1、基本试验：液塑限、塑性指数，颗粒分析，土粒比重，分类、定名，天然含水率，天然稠度，常规重型击实功下最大干密度、最佳含水率。2、全套：除上述基本试验外，另加以下试验。①泡水后承载比、相应密实度、泡水膨胀率、吸水量。②调整含水率与击实功，找到高液限土满足浸水CBR≥3.0的“最佳状态”。2.4.2室内试验及数据分析K39+930土的基本物理指标表2-2土的分类土名代号液限wL(%)塑限wP(%)塑性指数IP天然含水率(%)天然稠度wC土粒比重G标准击实颗粒分析（%）最大干密度(g/cm3)最佳含水率(%)＞2mm2～0.074mm<0.074mm含砂高液限粉土MHS70.036.034.026.11.292.671.7218.016.817.066.2K39+930土在不同含水率、击实功下试验结果表2-3 击实功含水率（%）CBR（%）膨胀量（%）吸水量（g）干密度ρd（g/cm3）压实度(%)饱和度（%）3×9822.520.50.333481.61393.891.73×7022.517.90.452601.60593.390.53×5622.516.70.558761.59292.688.73×4022.512.10.6311221.55790.584.13×9819.722.60.494771.67897.588.93×7019.719.20.569981.66396.786.93×5619.718.50.6561231.64695.784.63×4019.713.50.8311741.60993.579.73×9817.124.00.8601061.71599.781.93×7017.121.20.9831191.69898.779.73×5617.119.21.0951391.68097.777.43×4017.115.81.2091951.63595.172.1图2-1强度与含水率、击实功的关系图2-2干密度与含水率、击实功的关系图2-3膨胀量与含水率、击实功的关系图2-4饱和度与含水率、击实功的关系图2-5干密度与含水率的关系图2-6 强度与含水率的关系图2-7 饱和度与含水率的关系图2-8膨胀量与含水率的关系图2-9 强度与干密度的关系图2-10强度与饱和度的关系图2-11 压实度与含水率、击实功的关系图2-12压实度与含水率的关系3×40击实功干密度（压实度）与饱和度对应值表2-4 含水率（%）22.519.717.1干密度（g/cm3）1.5571.6091.635压实度（%）90.593.194.6饱和度（%）84.179.772.1图2-13干密度与含水率关系及拟合曲线图2-14 饱和度与含水率关系及拟合曲线图2-15压实度与含水率关系及拟合曲线干密度（压实度）与饱和度室内试验控制标准表2-5 含水率（%）23222120191817控制指标干密度（g/cm3）1.5461.5681.5881.6041.6181.6281.636压实度（%）90.091.192.092.993.694.294.6饱和度（%）84.483.682.280.47875.171.8理论干密度（g/cm3）1.6541.6821.7111.7411.7711.8031.836相对理论干密度的压实度（%）93.593.292.892.291.390.389.12.4.3试验路填筑及结果分析K40+020～+100试验路填筑检测结果表2-6碾压工艺含水率（%）湿密度（g/cm3）干密度(g/cm3)压实度(%)饱和度(%)静1小1大2静1（碾压不足，仅用于分析比较）19.91.9421.61994.281.923.81.8721.51287.983.0平均21.91.9071.56691.082.5静1小3静1（碾压不足，仅用于分析比较）24.31.8571.49386.882.5静1小4静222.01.9641.61093.689.122.81.9071.55290.284.721.91.9441.59592.783.4平均22.21.9381.58692.285.7静1小2大2静222.71.9381.58091.987.721.41.9181.57991.883.022.61.9241.56991.386.0平均22.21.9271.57691.785.6K40+020～+100试验路检测结果统计表2-7含水率范围个数含水率（%）湿密度（g/cm3）干密度（g/cm3）压实度（%）饱和度（%）≥22%422.51.9331.57891.886.921%～22%221.71.9311.58792.383.2≤21%0/////总数或均值622.11.9321.58392.185.12.5小结3．改良土在铁路工程中的应用3.1概况3.2试验目的3.3取土场选择和室内试验3.4水泥土填筑工艺简述图3-1图3-1改良土试验段工艺流程3.5试验成果第一层压实系数及地基系数最不利实测值表3-1试验项目第一遍（静压）第二遍（弱振）第三遍（强振）第四遍（强振）第五遍（强振）第六遍（强振）压实系数K≥0.92///0.870.90.92地基系K30≥90（MPa/m）///78113124图3-2碾压遍数与压实系数K和地基系数K30的变化曲线图第二层压实系数及地基系数最不利实测值表3-2试验项目第一遍（静压）第二遍（弱振）第三遍（强振）第四遍（强振）第五遍（强振）第六遍（强振）压实系数K≥0.92///0.820.94/地基系K30≥90（MPa/m）///79106/图3-3碾压变数与压实系数K和低级系数K30的变化曲线图3.6小结4．改良土在水利工程（南水北调）中的应用4.1改良膨胀土在南水北调中的应用4.1.1概况4.1.2基础面处理弱膨胀改性土试验区基础面压实度检测统计表表4-1试验区编号含水率（%）湿密度（g/cm3）干密度（g/cm3）压实度Ⅷ非膨胀土改性试验区基础面压实度检测统计表表4-2试验区编号含水率（%）湿密度（g/cm3）干密度（g/cm3）压实度Ⅴ4.1.3室内试验4.1.4试验结果分析EDTA滴定标准曲线4%、5%水泥改性土击实试验统计表表4-3检测项目弱膨胀土非膨胀土设计标准检测结果水泥掺量（%）4.15.24.25.14%、5%满足要求粘聚力C(Kpa)5152.350.851.450合格内摩擦角φ(度）2122.420.721.620合格压缩系数3.02×10-51.67×10-52.27×10-51.78×10-5≤0.1合格(0.1Mpa-1）渗透系数(cm/s)5.5×10-79.8×10-71.7×10-78.9×10-8≤1.0×10-5合格弱膨胀水泥改性土中水泥含量均匀性试验成果表4-4拌和次数水泥剂量5%123平均水泥剂量（%）标准差EDTA水泥EDTA水泥EDTA水泥用量（ml）剂量用量（ml）剂量用量（ml）剂量（%）（%）（%）拌和次数水泥剂量4%123平均水泥剂量（%）标准差EDTA水泥EDTA水泥EDTA水泥用量（ml）剂量用量（ml）剂量用量（ml）剂量（%）（%）（%）非膨胀水泥改性土中水泥含量均匀性试验成果表4-5拌和次数水泥剂量5%123平均标准差EDTA水泥EDTA水泥EDTA水泥水泥剂量用量（mL）剂量用量（mL）剂量用量（mL）剂量（%）（%）（%）（%）拌和次数水泥剂量4%123平均标准差EDTA水泥EDTA水泥EDTA水泥水泥剂量用量（ml）剂量用量（ml）剂量用量（ml）剂量（%）（%）（%）（%）4.1.5铺土厚度与碾压遍数试验成果分析Ⅳ～Ⅶ区碾压试验成果汇总表表4-6Ⅰ～Ⅳ区碾压试验成果汇总表表4-74.1.6确定水泥掺量、最佳铺土厚度、碾压遍数区4.1.7含水率调整试验成果分析含水率调整试验结果（水泥掺量为5%）表4-8试验区铺土厚度（cm）含水率（%）干密度（g/cm3）碾压遍数平均干密度（g/cm3）平均含水率（%）压实度平均压实度Ⅷ-1Ⅷ-2Ⅷ-3含水率调整试验结果（水泥掺量为5%）表4-9试验区铺土厚度（cm）含水率（%）干密度（g/cm3）碾压遍数平均干密度（g/cm3）平均含水率（%）压实度平均压实度Ⅴ-1Ⅴ-2Ⅴ-34.1.8拟定施工参数4.1.8.1弱膨胀水泥改性土施工参数弱膨胀水泥改性土碾压施工技术参数表表4-10碾压机械水泥掺量（%）铺土厚度（%）碾压遍数碾压方式含水率（%）行车速度（km/h）23t5358静压1遍后振压8遍20.7～22.72.04.1.8.2非膨胀水泥改性土施工参数非膨胀水泥改性土碾压施工技术参数表表4-11碾压机械水泥掺量（%）铺土厚度(cm)碾压遍数碾压方式含水率(%)行车速度（km/h）23t5358静压1遍后振压8遍18.6～20.62.04.1.9小结4.2低压缩性土（土夹石）在南水北调中的应用4.2.1项目概况4.2.2试验目的4.2.3试验用料外委试验结果表4-12项目最优含水率最大干密度压缩系数av1-2压缩模量ES1-2渗透系数K20单位%g/cm3Mpa-1Mpacm/s结果8.92.130.04432.339.67*10-64.2.4碾压试验4.2.4.1碾压机械组合主要施工设备表表4-13机械名称单位数量用途装载机辆1转用并拌制用料25t自卸车辆2转用拌合料推土机台1推平碾压场地及铺料后找平23t振动凸块碾台1碾压填筑蛙式打夯机台1夯实冲击夯台1夯实振动碾主要性能表表4-14型号自重（t）振轮尺寸直径×宽度（mm）振动轮频率（Hz）激振力（kN）振幅（mm）额定功率（kW）LSS2301231600×213028380/2402.0/1.0132蛙式打夯机主要性能指标表表4-15型号自重（kg）夯板尺寸长度×宽度（mm）夯击次数次/min夯击能量N.m夯头抬高mm额定功率（KW）HW60100550×120140-150600200-2603冲击夯主要性能指标表表4-16型号自重（kg）夯板尺寸长度×宽度（mm）冲击次数次/min冲击能量N.m跳起高度mm额定功率（KW）HCD9090300×280460-6507045-703.04.2.4.2场地布置及试验参数4.2.4.3碾压试验方法4.2.5碾压