公路改良膨胀土路基施工指导意见

'金宝南线金湖段改良膨胀土路基施工指导意见根据JTJ033-95《公路路基施工技术规范》的规定和现场试验成果，为确保公路路基施工质量，对公路改良膨胀土路基施工提出如下指导意见：1、原材料要求石灰：要求为三级或三级以上石灰。石灰进场以前，应提供石灰等级报告和测试结果：石灰进场后，按批次抽查石灰等级，并做好现场堆放工作。土料：取土坑应清理现场，平整场地，把表层有机质土层揭除，作好排水措施。有机质含量超过5%的土和强膨胀土不能作为路堤填土。原材料具体要求和检验规定见表1。表1路基填土使用的石灰和土料质量标准项目质量标准检验规定石灰有效CaO+MgO含量≥70%测试时间：每批石灰的进场前，堆放10天以上的石灰使用前按照JTJ057-94规程的TO8011和TO8012执行未消化残渣含量（5mm圆孔筛余率）≤17%测试时间：每批石灰的进场前按照JTJ051-93规程的O115-93执行素土有机质含量≤5%肉眼观察确定。当土的颜色较深，有臭味，有植物杂质时分析测定按照JTJ051-93规程的TO151-93执行自由膨胀率＜90%自由膨胀率试验按照JTJ051-93规程的TO124-93执行石灰改良土胀缩总率≤0.7%按路基施工技术规范执行按照JTJ051-93规程的TO121和TO125执行CBR≥8%上土前试验按照JTJ051-93规程的TO134执行2、施工机械和质量检测仪器2.1施工机械 稳定土拌和机、铧犁翻拌机、中拖破碎机、18吨-25吨静压碾（可用羊足碾、气胎碾、突块碾和三轮平碾）、XS190振动压路机。2.2质量检测仪器路基填土质量检测的主要仪器见表2。表2路基填土质量检测的主要仪器仪器名称仪器参数仪器检定电动重型击实仪锤重4.5kg感量1g的电子称称量容许误量±50g落高45cm钢尺量测容许误量±0.5cm击实筒体积997cm3游标卡尺量测容许误量±1cm3分析天平200g/0.01g正常使用条件时，每年送计量检测部门检测：检测合格后由试验人员专职使用；发生非正常使用情况，随时送计量检测部门检测。1000g/0.1g电子称10kg/1g温度计0-50℃/0.5℃0-300℃/1℃自动控温箱在30-300℃范围控制恒定温度温度变化幅度：±2℃用合格温度计自检水准仪S2正常使用条件时，每年送计量检测部门检测：检测合格后由试验人员专职使用；发生非正常使用情况，随时送计量检测部门检测。钢尺10-30m/1mm滴定管50ml/0.1ml量筒50-100ml/0.5ml3、施工工艺（1）编写施工组织设计书。（2）膨胀土路基段路堤施工应尽量避开雨季作业，并应做好地面防水措施，路基施工横坡不小于2%以加强横向排水；在降雨前将松填土快速碾压后用防水布覆盖，防止雨水浸泡；路基两侧排水边沟畅通，保证地基和已填路堤不被浸泡。（3）现场取土进行标准击实试验，“湿法”和“干法”都进行试验。（4） 在路堤施工之前，需要对天然地面进行处理。首先把地表以下耕植土层挖除，再向下翻耕20cm，把翻耕层粉碎后拌入5%的消石灰，消石灰用稳定土拌和机拌匀，然后碾压到压实度不少于87%。（5）改良膨胀土路基填筑要求分段进行。每一段的长度约100m-200m。路堤填筑施工工序要紧密衔接，连续施工，分段完成。路堤填筑后不应间隔太久修筑路面或在越冬后修筑路面。冬季停工前应覆盖一层厚度不少于25cm的素土保护层，保护层要求碾压到压实度不低于85%。（6）对于天然含水量高于最优含水量7%以上膨胀土，为了“砂化”和快速降低含水量，宜采用二次掺灰工艺，先在取土坑加2%生石灰，至少堆放三天焖灰，每天翻拌一次，使上体“砂化”并初步降低含水量，上路后用路拌法加消石灰到设计的石灰剂量，对于天然含水量较低的膨胀土，上路后采用一次掺灰（消石灰）的拌灰工艺施工。注：本指导意见石灰剂量均以生石灰质量与干土质量之比的百分率计，两次掺灰的第一次掺入生石灰则以生石灰质量计，第二次掺入消石灰则以消石灰干质量计(掺入量为消石灰量的1.3倍)。（7）对于“二次”掺灰的工艺，第一次在取土坑掺灰前，先在地面上打方格计算每车石灰的摊铺面积，在方格内均匀摊灰，用挖土机将土料挖起堆放“焖灰”3天。在取土坑焖灰过程中，每天对焖灰进行翻拌。（8）对于“一次”掺灰工艺，土料上路摊平后即进行掺灰，然后进行第（10）步施工。对于“二次”掺灰的工艺，在取土坑旁经第一次掺灰砂化的土料上路后，首先保证摊铺均匀，为使含量均匀且压实后的厚度不大于20cm，松铺厚度要求不大于25cm。对于天然含水量高的砂化土，摊铺后用铧犁翻拌和中拖破碎，有效降低含水量，再进行第二次掺灰。（9）当经第一次掺灰砂化的土料的含水量降低到最优含水量+5%左右，进行第二次掺灰。（10） 灰土拌和与粉碎。首先保证掺灰量的总量，其次掺灰一定要均匀。掺灰前，用轻型压路机把填土压平，地面上打方格，方格面积以每个方格内堆放一车消石灰控制，再用推土机或人工的方法把石灰摊平。用稳定土拌和机进行粉碎，至少粉碎两遍；过筛后检测粉碎两遍后灰土的土块大小。土块大小控制标准为：大于5cm的颗料含量低于5%，大于2cm的颗料含量低于20%。（11）灰剂量和含水量测试。土块粉碎后，及时进行灰剂量和含水量测试。检测灰剂量合格标准为；所有检测点的灰剂量≥设计灰剂量-1%。若灰剂量偏低，马上补灰并再用稳定土拌和机拌和一遍，若含水量偏高，用铧犁连续翻拌加快降低含水量。（12）碾压。当路铺填土的含水量降低到最优含水量+3%的范围内，检测的灰剂量都满足设计和规范要求时，连续碾压到规定的压实度。每层土的碾压时间不能超过一天。按照现场试验段碾压经验，先用振动碾碾压两遍，然后用静压碾连续碾压到需要的压实度的组合碾压工艺效果较好。各施工标段因为土质和碾压设备有一定差别，需要在施工前的试验段施工中获得优化的碾压工艺。（13）桥台背后、涵洞两侧与顶部、锥坡和挡土墙等构造物背后的填土采用薄层填筑，松铺厚度小于20cm。由于施工空间的限制，该部位的土料应该在相邻路段上摊铺、掺灰、拌和后用稳定拌和粉碎到容许的料径，然后用推土机推到构造物背后，整平后进行碾压，压实度分层检测，每50m2检查1点，不足50m2至少检查1点。从路堤到路床压实度均度不低于96%控制。（14） 质量检测。主要检测项目：压实度和灰剂量，质量检测分施工单位自检、监理抽检和业主质量抽查等检测方式，施工单位灰剂量自检必须在碾压前进行，可不考虑EDTA的消耗量随时间衰减的因素；监理抽检在碾压完成后及时进行，以利于连续施工；业主质量抽查可在任意需要时间进行，监理抽检和业主质量抽查的灰剂量应该考虑EDTA消耗量随时间衰减的因素。（15）当每层填土压实度等质量指标合格后，继续下一层填土施工。（16）横坡：路基施工坡不少于2%，且表面无坑洼现象。（17）超宽：路堤两侧各超宽30cm，两边边坡附近的部分多压1-2遍。4、试验段施工各施工标段在正式施工前必须做试验段施工。在92区、94区和96区至少各进行一个试验段施工，每个试验段长度约100m-200m。试验段主要试验项目包括：上土工艺、石灰土拌和工艺、土料粉碎工艺、土料含水量变化过程及其控制、松铺系数的测定、碾压机械优化组合和碾压过程中压实度增长规律、改进的石灰剂量标准曲线和快速含水量测试方法、标准击实试验的试样准备方法、路基压实度检测方法等。试验段施工过程中，随时用快速测试含水量的方法监理含水量变化过程，保证改良土在最优含水量到最优含水量+3%的范围内碾压。寻找不同掺灰工艺时合适的土料粉碎时间和粉碎遍数；压实过程中，每碾压一遍检测干密度的变化，确定优化的碾压施工机械组合，达到经济、快速、保证质量的优化碾压工艺。试验段施工结束经检测合格后，编写包括试验段施工过程和施工质量检测结果的《试验段施工总结》，提出合适的施工工艺。试验段设计大致步骤如下：（1）施工单位编写试验段施工大纲，由监理单位和总监办批准后实施。（2） 测试取土坑原状土的含水量。当原状土的含水量超过最优含水量7%以上，优先考虑二次掺灰工艺；第一次在取土坑掺2%的生石灰；当原状土的含水量在最优含水量+7%到最优含水量+5%的范围内，也可用二次掺灰工艺；第一次在取土坑掺2%的消石灰；取土坑拌和后堆上焖料时，需要用推土机或挖机分层压实使土与石灰充分接触和保水。当原状上的含水量在最优含水量+5%到最优含水量+3%的范围时，可采用路拌法一次掺灰的施工工艺，一次掺足设计石灰剂量的消石灰，连续粉碎后即碾压，当原状土的含水量低于最优含水量+3%时，直接采用上路掺灰工艺。（3）按照施工机械安排情况，设计从挖土到碾压完成的周期，按照这个施工周期设计合适的含水量变化速率。（4）在不同的含水量条件下，掺入设计的灰剂量后进行粉碎，测试每粉碎一遍后土料的料径分布，得到最容易粉碎的含水量范围。（5）用振动碾、静压碾采用不同有组合方式碾压试验，测试每遍碾压后压实度的增长规律。获得优化的碾压组合方式和合理的碾压遍数。（6）编写试验段施工总结报告。报告内容包括：试验段位置和层位，试验段长度，土料松铺厚度和碾压完成后的厚度，取土场土料天然含水量，拌灰工艺含水量变化过程，碾压前、碾压后、碾压后3天、7天、10天等不同时间灰剂量检测结果，各种机械组合在碾压过程中干密度增长规律，碾压后7天灰土的胀缩总率，根据上述测试资料，提出建议的施工工艺。（9）《试验段施工总结》交总监办，由总监办组织审查，经批准后的施工工艺作为与试验段相同取土坑、灰剂量和压实度的路段施工工艺。5、质量标准5.1碾压前含水量：碾压前含水量在最优含水量到最优含水量+3%的范围内。5.2碾压前灰剂量检测：施工单位在碾压前必须进行灰剂量自检，自检灰剂量合格后才能碾压。合格标准：实测灰剂量≥设计灰剂量-1%。5.3石灰改良土填筑路堤的质量标准见表3。 表3石灰改良土路基质量标准检测项目质量标准检测规定规定值质量要求检测频率检查方法压实度（%）路床0-80cm≥96注①每2000m2每床实层测4处密度：灌砂法含水量：105-110℃烘干法标准：重型击实上路堤80cm以下≥94原地面掺灰处理≥90灰剂量（%）路床0-80cm6%单点规定值-1%每2000m2每床实层测4处附录3改进的EDTA滴定法在碾压前检测，碾压后适量抽查上路堤80-150cm及以下5%原地面掺灰处理6%宽度两边超宽各不少于0.3m50米/断面钢尺量测中线偏位（mm）5050米/断面经纬仪或全站仪检测平整度（mm）≤1550米/处每处用3米尺连续量测3次的最大间隙横坡（%）不小于2%50米/断面水准仪检测边坡不陡于设计值50米/断面水准仪或全站仪检测弯沉（0.01mm）不大于设计值按JIJ071-98附录1和JTJ059-95执行外观边坡顺直、曲线圆滑，碾压层面光滑无软弹和翻浆现象注①：评定路段内的压实度代表值K（算术平均值的下置信界限）不得小于表列规定值。单位个测定值不得小于极值。 附录1、改良膨胀土的最大干密度试验方法对于天然含水量在25%以上，灰土的最佳含水量在20%以下的改良膨胀土，在压实之前需要降低含水量。施工工艺采用在取土坑加2%生石灰和路面翻晒相结合的方法降低含水量，当含水量降低到能够碾压的范围时，即连续碾压到需要的干密度。现场土体含水量从高的天然含水量开始，采用加生石灰和翻晒的方法使含水量降低后碾压，没有使含水量增加的过程，击实试验的试样准备过程需要模拟现场施工的方式，含水量的变化过程与填土含水量变化过程一致，也就是规范中称作的“湿法击实试验”。本工程的石灰改良土的湿法标准击试验步骤如下：(l)取样：先将取土点位置处的表层耕植土挖除,用挖土机地行开挖，挖至将来大面积取土时的开挖底面,然后用挖机自下向上均匀地挖起一铲土,每一层土都要取到,按四分法取30kg土样运回试验室后，把大土块切碎（dmax≤5cm）,并将土料拌匀备用.(2)试样制备第一次掺灰：测定土样的含水量,按干土质量掺加2%（每100g干土加2g生石灰）的生石灰模拟现场第一次掺灰“砂化”过程。将掺灰后的土样放置在大塑料桶内焖3天，第2天和第3天各拌和-次。第二次掺灰：在第一次掺灰后的第4天将塑料桶内的土料倒出、拌匀。对5%的灰土掺3%消石灰,对6%的灰土掺4%消石灰。消石灰掺入土样中拌匀后放置一昼夜。风干：第一次掺灰后的第5天将土样过5mm筛,然后风干制备成6-7个不同含水量的试样“ 保证最佳含水量上下至少各有2点以上〉,每个试样间含水量相差2%左右,风干必锁在室内一天内完成.风干过程为:将25kg的土样摊薄放壁在水泥地面或台面上风干,晴天时,土样含水量降低2个百分点大约需要25min；阴雨天气时,可以用风扇吹风加速风干，土样含水量降低2个百分点大的需要40min。土样含水量每降低2个百分点按照四分法取2.5kg，同时用微波炉快速测定土样含水量，若满足要求(含水量应分别在21-23%、19-21%、17-19%、、15-17%、13-l5%、11-l3%和9-l1%的范围内),试样即可留用,用塑料袋装好并密封,否则将塑料袋中的土样倒出拌匀,继续风干直至达到要求的含水量。其余土样的制样方法重复以上步骤，继续降低含水量直至全部7个试样的含水量都达到预定的范围。将土样密封在塑料袋中放置一昼夜,使含水量均匀。〔3〕击实在第一次掺灰后的第6天,将备好的6-7个试样按照重型击实的试验方法进击实试验。击实试验操作步骤如下：（a）使用体积997cm3的击实筒，将击实筒内壁涂一薄层凡士林或润滑油，将击实筒固定在击实仪的底板上并装好护筒。（b）取某含水量的土样370-400g倒入击实筒内,然后按规定的每层27击分5层击实。击实过程中,击锤应自由垂直落下,锤迹必须均匀分布于土样面。每一层击实完后量余高,要求每层余高不超过3mm，然后将土样层面“拉毛”。(c)根据各层土的余高,合理调整下一层应装入土样的质量,称量所需要的土质量，例入击实筒内,再按规定的每层27击分层击实。重复本步骤，直至五层全部击实完毕。要求最后的余高要求不超过5mm。（e）用修土刀沿套筒内璧削剖,使试样与套筒脱离后,扭动并取下套筒,削平筒顶，拆除底板,削平筒底，使试样的体积等于击实筒的容积。擦净筒外壁,称量筒+湿土样总质量,准确至1g，并计算湿密度。 （f）用推士器推出筒内试样,从试样中心处取2个试样测其含量,计算至0.1%,当2个含水量的差值小于1%时,计算得到试样的平均含水量,并计算试样的干密度。（g）重复步骤〈a〉-〈f〉,将备好的不同含水量的试样依次进行击实试验，得到其含水量和干密度。（e）画出击实曲线,得到最大干密度和最佳含水量。附录2、改进的石灰剂量标准曲线制作方法改进的灰剂量标准曲钱应在施工工艺确定后,在正式施工前按照施工工艺的掺灰要求和碾压时制备标准试样,然后按要求进行EDTA滴定,绘制标准曲线。对于天然含水量高于最优含水量+7%的膨胀土,采用第1次掺生石灰、第2次掺消石灰的两次掺灰施工工艺情况下改进的标准曲线制作步骤如下(其它施工工艺的改进的标准曲线制作步骤可参考使用,但是标准试样的制备过程应与实际施工工艺相一致)：〈1〉在取土坑铲除表面土体，挖排水沟排水；〈2〉现场取40kg土作为制作标准试样用土，剔除土中石块,切碎成小于5cm的小块后分成6份,每份土质量各为5kg,其中-份土样保持为素士,其余各份分别掺入2%的生石灰后密封于塑料袋中。〈3〉标准试样模拟现场土场焖料3天,每天翻拌1次。(4)第l次掺灰后的第4天,向已经加了生石灰的标准添加消石灰(如4%的灰土掺入2%消石灰,5%的灰土掺入3%消石灰,6%的灰土掺入4%消石灰,8%的灰土掺入6%消石灰，10%的灰土掺入8%消石灰),消右灰掺匀后把土料堆放1天。〈5〉第l次掺灰后的第5天，在室内将素土样和不同含灰量的试样粉碎拌和，使最大料径小于2mm，并使所有试样的含水量降低到最优含水量+3%的范围内。 （6）在第二次掺灰后的第二天、第三天、第五天、第七天、第十四天、第二十一天、第四十一天分别取素土样和不同石灰含量的标准样进行EDTA滴定。每次滴定时,取120g的标准样作为滴定试样,同时测定标准样的含水量。获得各干标准样100g的EDTA消耗量。绘制成以时间为横坐标、100g干标准样的EDTA标准液消耗量为纵坐标、标准样灰剂量为参数的石灰剂量标准曲线。附录3、灰土的灰剂量检测步骤由附图1的改进石灰剂量测试标准曲线，采用如下步骤测试灰土的石灰剂量：（1）在需要检测的点取样，收集取样点第二次掺灰时间，计算第二次掺灰时间到灰剂量检测时间间隔。（2）将试样粉碎，过2mm筛，用快速法测试样的含水量，取100g干灰土样[湿土质量等于100（1+0.01w）（g）]作为EDTA滴定试样。（3）按照“公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ057-94）”中的水泥或石灰稳定土中水泥或石灰剂量的测定方法进行EDTA滴定。（4）由100g干灰土的EDTA标准液消耗量，查附图1，确定检测灰土样处于哪两个灰剂量标准样之间，然后按下式计算被检测灰土样的灰剂量：式中：P灰土——待检测灰土的石灰剂量；V灰土——第二次掺灰后T天时，待检测灰土的EDTA消耗量P1——EDTA消耗量高于待检测灰土EDTA消耗量的标准样的灰剂量P2——EDTA消耗量低于待检测灰土EDTA消耗量的标准样的灰剂量V1——第二次掺灰后T天时，含灰量为P1的标准样的EDTA消耗量V2——第二次掺灰后T天时，含灰量为P2的标准样的EDTA消耗量'