于義

摘 要：紅黏土具有吸水膨脹、失水收縮的特性，常導(dǎo)致建筑物地基脹縮變形，對(duì)低荷載淺基礎(chǔ)建筑物影響較大。用石灰對(duì)紅黏土進(jìn)行改良填筑施工，編制石灰改良土填筑工藝性試驗(yàn)方案，以確定相關(guān)參數(shù)，指導(dǎo)后續(xù)施工。

關(guān)鍵詞：地鐵車輛段 紅黏土石灰改良 試驗(yàn)段方案

中圖分類號(hào)：U416.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）01（c）-0034-02

1 工程概況

武漢市軌道交通11號(hào)線東段長嶺山車輛段位于11號(hào)線中段，光谷七路站與鄭家路站之間，地勢(shì)起伏較大，地面平均高程為40.2～104 m。段址內(nèi)有紅黏土地層，紅黏土自由膨脹率接近或超過60%。如不對(duì)紅黏土填料進(jìn)行改良土施工，會(huì)造成場(chǎng)內(nèi)土石方挖方與填方不平衡。采用石灰對(duì)紅黏土進(jìn)行改良填筑施工，編制石灰改良土填筑工藝性試驗(yàn)方案，確定相關(guān)參數(shù)，以指導(dǎo)后續(xù)施工。

2 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

主要確定以下施工參數(shù)及相關(guān)工藝。

（1）通過試驗(yàn)確定填料的松鋪厚度和最佳含水量。

（2）通過試驗(yàn)確定合理的改良土拌合遍數(shù)、碾壓遍數(shù)。

（3）通過試驗(yàn)確定合理的機(jī)械、人員配置。

3 試驗(yàn)段準(zhǔn)備工作

3.1 測(cè)量工作

填筑前先放出填筑邊線，根據(jù)填土厚度和運(yùn)輸車輛裝載量用石灰畫方格，每格卸一車，試驗(yàn)段四邊用標(biāo)桿掛線嚴(yán)格控制每層填土厚度。

3.2 填料的選擇和試驗(yàn)

按照設(shè)計(jì)提供摻灰量進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，確定施工摻灰量。經(jīng)第三方檢測(cè)單位配制混合料，按設(shè)計(jì)要求分別做擊實(shí)試驗(yàn)和7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求。以確定石灰改良土的最大干密度和最佳含水率。

石灰檢測(cè)有效鈣、氧化鎂含量，送檢代表批量為4 000 t。7%石灰改良土做擊實(shí)試驗(yàn)和7 d無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，送檢代表批量為2 000 m2（或土性明顯變化）。

3.3 基層檢測(cè)

試驗(yàn)段下部為高填方填筑層，試驗(yàn)段基層表面應(yīng)平整、堅(jiān)實(shí)，應(yīng)有不小于2%的排水坡。試驗(yàn)段基層經(jīng)檢測(cè)滿足壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行路基分層石灰改良土填筑試驗(yàn)段施工。

4 試驗(yàn)段的施工

4.1 施工工藝

試驗(yàn)段填筑按“三階段、四區(qū)段、八流程”的施工工藝組織施工，三階段即：施工準(zhǔn)備階段、施工階段、竣工階段，四區(qū)段即：填筑區(qū)、拌合區(qū)、碾壓區(qū)、檢測(cè)區(qū)，八流程即：“施工準(zhǔn)備→基層檢驗(yàn)→素土填筑→攤鋪平整→灰土拌合→整平碾壓→檢驗(yàn)簽證→路基修整”。試驗(yàn)段路基填筑采用挖掘機(jī)開挖土方，自卸汽車運(yùn)輸填料，路拌機(jī)就地拌和，縱向分段、水平分層布料，推土機(jī)初平，平地機(jī)精平，振動(dòng)壓路機(jī)振動(dòng)碾壓。

試驗(yàn)段分1個(gè)鋪層，總長為100 m，寬為20 m，改良土分層壓實(shí)厚度分別取25 cm和30 cm。

4.2 施工方法

4.2.1 運(yùn)輸、攤鋪

采用2臺(tái)1.2 m?挖掘機(jī)進(jìn)行土方的挖裝，由10輛載重16 t的自卸汽車運(yùn)輸填料至試驗(yàn)段現(xiàn)場(chǎng)，按測(cè)量放樣寬度和松鋪厚度進(jìn)行控制卸土量。現(xiàn)場(chǎng)采用2臺(tái)SD160推土機(jī)進(jìn)行初平，控制填筑層初期的平整度及攤鋪厚度，并設(shè)4%的人字排水坡。粗平后檢測(cè)填料的含水量，填料含水量應(yīng)控制在最優(yōu)含水量的-3%～+2%范圍以內(nèi)。

4.2.2 整平、初壓

粗平后由人工對(duì)填料進(jìn)行檢查，對(duì)植被、樹根、雜物進(jìn)行清除，對(duì)于粗平后路基局部欠土的部位需人工填平。粗平后用壓路機(jī)快速靜壓一遍，然后采用1臺(tái)平地機(jī)進(jìn)行初平，保證填筑成型后的平整度和厚度均勻。

4.2.3 摻灰拌合

打格卸灰：計(jì)算出每車石灰攤鋪的面積，事先在路基上用石灰打出方格，每格中卸一車石灰，用推土機(jī)配合人工將石灰攤鋪均勻。根據(jù)7%摻量的石灰土擊實(shí)試驗(yàn)，檢測(cè)出以下數(shù)據(jù)：最大干密度ρ灰土=1.75 g/cm3，最優(yōu)含水率ω最佳=22.7%。

（1）每平方米石灰土的壓實(shí)體積（按25 cm壓實(shí)厚度計(jì)算）及填料虛鋪厚度為：

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：

石灰虛鋪厚度：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

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)素土填料的密度ρ素土1和含水率ω素土1 ，則每平方米素土填料虛鋪厚度為：

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）

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，每平方米布設(shè)石灰質(zhì)量為26.66 kg。

（2）每平方米石灰土的壓實(shí)體積（按30 cm壓實(shí)厚度計(jì)算）及填料虛鋪厚度為：

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：

石灰虛鋪厚度：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

現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)素土填料的密度ρ素土2和含水率ω素土2，則每平方米素土填料虛鋪厚度為：

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）

改良土分層壓實(shí)厚度為25 cm時(shí)，自卸車卸素土填料網(wǎng)格為6 m×6 m；改良土分層壓實(shí)厚度為30 cm時(shí)，自卸車卸料（素土）網(wǎng)格為6 m×5 m。每個(gè)方格網(wǎng)內(nèi)用人工將石灰撒布均勻。

拌合采用穩(wěn)定土拌合機(jī)拌合，拌合兩遍。使用穩(wěn)定土拌合機(jī)拌合時(shí)，第一遍不宜翻拌到底，應(yīng)留2～3 cm，以防止石灰下沉集中在底部翻拌不上來，形成灰夾層；第二遍翻拌時(shí)，一定要翻拌到底，拌和深度應(yīng)深入下層承的表面1 cm左右（不宜過深）。翻拌過程中，應(yīng)跟人隨拌合機(jī)隨時(shí)檢查翻拌深度是否滿足要求，并配合拌和機(jī)操作員調(diào)整拌和深度，嚴(yán)禁在拌和層底部留有夾層。翻拌兩遍后，試驗(yàn)人員應(yīng)跟班檢查含水量和灰劑量，石灰摻量采用EDTA滴定法檢測(cè)。

4.2.4 碾壓

石灰改良土拌好后，先用壓路機(jī)快速靜壓一遍，然后再用平地機(jī)精平，對(duì)局部凹坑欠土不平整處及時(shí)人工補(bǔ)土。攤鋪整平后，松鋪厚度、平整度和含水率滿足要求后進(jìn)行碾壓，碾壓采用2臺(tái)26 t重型振動(dòng)壓路機(jī)碾壓。兩臺(tái)壓路機(jī)以中線為界，從兩側(cè)向中心碾壓，分別記錄各自的碾壓遍數(shù)。按照初壓、復(fù)壓、終壓三步驟進(jìn)行。初壓宜低速，復(fù)壓宜中速、終壓應(yīng)快速。

碾壓的方法為：靜壓1遍，弱振1遍，強(qiáng)振按2、3、4遍控制，在壓路機(jī)強(qiáng)振2、3、4遍后進(jìn)行壓實(shí)系數(shù)檢測(cè)，如檢測(cè)不合格，應(yīng)強(qiáng)振一遍進(jìn)行一次檢測(cè)直至合格，碾壓合格后測(cè)量人員測(cè)出標(biāo)高，算出各點(diǎn)的壓實(shí)厚度和松鋪系數(shù)，做好記錄。最后再靜壓1遍消除輪跡。碾壓行駛開始使用慢速（宜為2～3 km/h），最大速度不超過4 km/h。壓路機(jī)相鄰縱向行碾壓輪跡至少重疊0.3 m，橫向同層接頭處重疊1 m，相鄰兩區(qū)域縱向重疊2 m，上下兩層填筑接頭應(yīng)錯(cuò)開不小于3 m，保證不漏壓，確保碾壓的均勻性。

4.2.5 試驗(yàn)檢測(cè)

在強(qiáng)振兩遍后采用灌砂法進(jìn)行壓實(shí)系數(shù)檢測(cè)，檢測(cè)頻率為每遍（自碾壓四遍后開始，前三遍是靜壓、弱振、強(qiáng)振各一遍）6個(gè)點(diǎn)，直至滿足設(shè)計(jì)要求，最后采用平板載荷測(cè)試儀檢測(cè)地基系數(shù)K30。試驗(yàn)過程中安排技術(shù)人員、檢測(cè)人員記錄壓路機(jī)的碾壓速度、碾壓組合順序、碾壓遍數(shù)及壓實(shí)度檢測(cè)等情況。

基床以下路堤改良土壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)采用地基系數(shù)K30、壓實(shí)系數(shù)K和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度三項(xiàng)指標(biāo)控制。

壓實(shí)系數(shù)K檢驗(yàn)數(shù)量：沿試驗(yàn)段壓實(shí)層縱向每100 m抽樣檢驗(yàn)壓實(shí)系數(shù)6點(diǎn)，其中：左、右距試驗(yàn)段邊線1 m處各2點(diǎn)，試驗(yàn)段中部2點(diǎn)。

地基系數(shù)K30檢驗(yàn)數(shù)量：試驗(yàn)段壓實(shí)層每層沿縱向每100 m檢查2個(gè)斷面4點(diǎn)，距試驗(yàn)段邊緣2 m處2點(diǎn)、中間2點(diǎn)。

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度檢測(cè)試件數(shù)量：試驗(yàn)段石灰改良土拌合均勻滴定檢測(cè)石灰摻量合格后，現(xiàn)場(chǎng)取拌和料做6個(gè)徑高比1∶1的Φ50圓柱試件。

5 試驗(yàn)結(jié)果分析和總結(jié)

試驗(yàn)段施工中詳細(xì)記錄填料松鋪厚度、壓實(shí)厚度、碾壓遍數(shù)及含水量。根據(jù)填筑工藝參數(shù)試驗(yàn)測(cè)試的滴定摻灰量、壓實(shí)系數(shù)K、K30、7 d無側(cè)限抗壓值通過相關(guān)分析，研究填料壓實(shí)指標(biāo)（如壓實(shí)系數(shù)K、K30）之間的相關(guān)關(guān)系，通過記錄、整理、分析各種變換參數(shù)情況的數(shù)據(jù)，確定施工參數(shù)，并編寫相應(yīng)的施工工藝報(bào)告。

通過此次試驗(yàn)段的試驗(yàn)，整理試驗(yàn)結(jié)果如下。

（1）對(duì)不同填層厚度的摻灰拌合效果進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，確定最優(yōu)的摻灰拌合填層厚度。

（2）對(duì)不同填層厚度的合理碾壓遍數(shù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，確定最優(yōu)的填層厚度和碾壓遍數(shù)。

（3）將各種施工記錄和檢測(cè)數(shù)據(jù)整理分析歸納總結(jié)，寫出試驗(yàn)報(bào)告，報(bào)監(jiān)理審批，以指導(dǎo)全場(chǎng)地石灰改良土路基填筑施工。

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