漢宜高速鐵路路基石灰改良土填筑施工的質(zhì)量控制漢宜高速鐵路_《價(jià)值工程》2010年32期

　　注：本篇摘自《價(jià)值工程》2010年32期，作者：賈曉非；楊英華；王磊；中國(guó)葛洲壩集團(tuán)三峽實(shí)業(yè)公司

　　雜志信息：

　　投稿須知：

　　【摘要】：為滿足列車高速運(yùn)行時(shí)路基強(qiáng)度、變形以及路基工后沉降的要求,在缺乏優(yōu)質(zhì)填料的情況下,新建武漢至宜昌高速鐵路路基回填采用石灰改良土來(lái)改善土的結(jié)構(gòu),提高承載力,以滿足工程需要,并降低成本,縮短工期,取得較好的經(jīng)濟(jì)效益。本文就土料料源、石灰質(zhì)量、灰劑量、含水量四方面以及現(xiàn)場(chǎng)施工工藝來(lái)分析石灰改良土的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)。

　　Abstract:Tomeettherequestofsubgradestrength,deformationandroadbedsettlementafterconstructionwhentrainshigh-speedrunning,inthecaseoflackofqualitypacking,thenewhigh-speedrailwaybetweenWuhanandYichangroadbedbackfillinguselimemodifiedsoiltoimprovesoilstructure,increasecapacity,tomeetprojectneeds,reducecosts,shortentheconstructionperiod,andachievebettereconomicefficiency.Thispaperanalyzestheconstructionqualitycontrolpointsoflimeimprovedsoilfromfouraspectsofmaterialsourcesforsoilmaterials,qualityoflime,ashdose,thewatercontentandon-siteconstructiontechniques.

　　【關(guān)鍵詞】：石灰改良土;最大干密度;最優(yōu)含水量;含灰量

　　1、石灰的指標(biāo)控制

　　在土料分析的同時(shí)，也要對(duì)石灰的質(zhì)量進(jìn)行控制。石灰質(zhì)量的好壞不僅影響工程質(zhì)量，對(duì)工程成本也有著重大影響.石灰質(zhì)量的控制主要是用化學(xué)分析方法確定石灰中有效鈣和有效鎂的含量，從而確定石灰的等級(jí)。石灰的等級(jí)根據(jù)表1來(lái)進(jìn)行劃分。

　　一般工程都要求使用Ⅲ級(jí)以上的石灰，我施工標(biāo)段從現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)和施工成本考慮確定采用Ⅱ級(jí)石灰。石灰等級(jí)越高，達(dá)到規(guī)定灰劑量所摻入的石灰量就越少，摻入的石灰量的越少造成混合料中土顆粒含量大，石灰顆粒含量少，真實(shí)的最大干密度大于試驗(yàn)確定的最大干密度，壓實(shí)度就更容易滿足要求。

　　2、土的指標(biāo)控制

　　在施工前需要對(duì)擬定料場(chǎng)做土質(zhì)物理分析，主要分析土的含水量和土的液塑限指數(shù)。施工中要嚴(yán)格控制改良用土，對(duì)于腐殖土和強(qiáng)膨脹土嚴(yán)禁在施工中使用。漢宜高速鐵路位于江漢平原，地下水較發(fā)育，土質(zhì)經(jīng)試驗(yàn)分析液限均在40%以上，含水量較大，塑限均在20%以上，兩者之間的差值均在11%以上，故對(duì)土的定義均為D類高液限黏土。按規(guī)范要求液塑限差值超過(guò)11%均用石灰進(jìn)行改良，小于11%的用水泥進(jìn)行改良。當(dāng)土的液限超過(guò)50%時(shí)施工現(xiàn)場(chǎng)要降低其含水已經(jīng)顯得非常困難，嚴(yán)重影響施工進(jìn)度和質(zhì)量，所以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況對(duì)于液限高于50%的土不允許使用。

　　3、最大干密度和最優(yōu)含水率的確定以及含水率的控制

　　3.1含水率的控制生石灰對(duì)土壤的改良作用，分為兩個(gè)步驟:

　　②根據(jù)氫氧化鈣的化學(xué)性質(zhì)，其與空氣中二氧化碳反應(yīng)，生成碳酸鈣或碳酸氫鈣，形成表面致密層:

　　Ca（OH）2+CO2+nH2O=CaCO3+（n+1）H2O

　　CaCO3+H2O+CO2=Ca（HCO3）2

　　①是生石灰中氧化鈣遇水會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)生成氫氧化鈣:

　　CaO+H2O=Ca（OH）2

　　此反應(yīng)過(guò)程中可吸收土中部分水分，以降低土壤含水量。同時(shí)，由于氫氧化鈣結(jié)晶的析出可改善土體某些性質(zhì)，提高土體的可壓實(shí)性。

　　由于表面致密層的存在，阻止氫氧化鈣結(jié)晶體的進(jìn)一步碳化，從而形成由上部致密層到下部土體強(qiáng)度的過(guò)渡層，將路面?zhèn)鬟f的荷載逐步向路基下擴(kuò)散傳播，從而達(dá)到改良效果，這就是生石灰的改良原理。據(jù)此分析，采用生石灰來(lái)改良高液限黏土，可以利用生石灰在熟化過(guò)程中的吸水性來(lái)降低土的含水量，從而達(dá)到最佳含水量。如果該方法仍不能使其達(dá)到最優(yōu)含水率，運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)的土就要進(jìn)行攤捕晾曬，待其達(dá)到最優(yōu)含水率附近方可碾壓。

　　我們來(lái)分析下面一組壓實(shí)度數(shù)據(jù)，濕密度不變，含水率每次增加一個(gè)百分點(diǎn)，最大干密度根據(jù)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)采用1.71，根據(jù)公式：

　　壓實(shí)度=干密度／最大干密度

　　干密度=濕密度／（1+含水率）

　　來(lái)進(jìn)行計(jì)算。再根據(jù)表2這組數(shù)據(jù)來(lái)分析一下含水率對(duì)壓實(shí)度結(jié)果的影響程度。繪制成曲線圖1如下。

　　由圖1可知含水率是對(duì)壓實(shí)度結(jié)果影響近似成直線關(guān)系，二者呈很強(qiáng)的負(fù)相關(guān)性（相關(guān)系數(shù)為-0.9998）。含水每增加一個(gè)百分點(diǎn)，壓實(shí)度就可降低0.8個(gè)百分點(diǎn)左右，所以在施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制改良土的含水率，嚴(yán)禁在土的含水率較大的情況下進(jìn)行碾壓。

　　3.2最大干密度和最優(yōu)含水率最大干密度和最優(yōu)含水率的確定主要是為碾壓時(shí)的含水率提供參考數(shù)據(jù)和為壓實(shí)度檢測(cè)提供控制指標(biāo)。最大干密度和最優(yōu)含水率通過(guò)室內(nèi)擊實(shí)試驗(yàn)確定的。

　　施工過(guò)程中的經(jīng)石灰拌合后的改良土其含水率等于最優(yōu)含水率才能達(dá)到最佳的碾壓效果（即相同遍數(shù)的碾壓所達(dá)到的壓實(shí)度）。所以施工過(guò)程中要嚴(yán)格控制改良土的含水率。我標(biāo)段所用的土均為高液限黏土，不存在低于最優(yōu)含水率的問(wèn)題，主要問(wèn)題就是如何降低含水率，使其達(dá)到最優(yōu)含水率。

　　3.3整平控制整平效果是壓實(shí)效果的一個(gè)基本的保證，如果路基不平整，壓路機(jī)碾壓再多的遍數(shù)也是徒勞，總有一些地方壓實(shí)度不滿足要求。現(xiàn)場(chǎng)整平控制由推土機(jī)和平地機(jī)配合施工。先由推土機(jī)進(jìn)行初平，然后平地機(jī)進(jìn)行第一次精平。平完后由壓路機(jī)靜壓一遍，平地機(jī)再進(jìn)行第二次精平，然后由壓路機(jī)弱振碾壓一遍，再由平地機(jī)進(jìn)行最后一次精平。只有經(jīng)過(guò)平地機(jī)的三次精平后才能由壓路機(jī)強(qiáng)振碾壓。

　　3.4碾壓控制碾壓效果的控制主要是做好碾壓試驗(yàn)，從而確定合適的碾壓機(jī)械和碾壓變數(shù)。我們通過(guò)試驗(yàn)段施工從而確定采用20t的壓路機(jī)，先靜壓1遍，然后弱振碾壓1遍，再?gòu)?qiáng)振碾壓3遍，最后弱振碾壓1遍、靜壓1遍。壓實(shí)遍數(shù)達(dá)到要求也是壓實(shí)度達(dá)到要求的一個(gè)基本保證，現(xiàn)場(chǎng)一定要嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)。

　　3.5灰劑量控制灰劑量控制是改良土施工中一個(gè)最重要的關(guān)鍵點(diǎn)，以滿足改良土強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)場(chǎng)摻灰的目的一是降低土的含水率（在前面已經(jīng)提過(guò)），二是降低土的塑性指數(shù)，有利于施工現(xiàn)場(chǎng)的粉碎，不同的灰劑量對(duì)應(yīng)不同的最大干密度，因此灰劑量對(duì)改良土的質(zhì)量影響較大，尤其對(duì)改良土強(qiáng)度的形成起著至關(guān)重要的作用。灰劑量不滿足要求，改良土強(qiáng)度就達(dá)不到要求，從而影響路基的整體穩(wěn)定性，灰劑量太高反而適得其反。為了得出摻灰量對(duì)改良土強(qiáng)度的影響我們分別做了摻灰量從1%一直到8%的8組改良土的擊實(shí)試驗(yàn)，并測(cè)定其形成的七天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，其結(jié)果如表3。繪制成曲線圖如下圖2。

　　從表3和圖2我們可以看出，高液限黏土摻灰量對(duì)改良土強(qiáng)度的影響近似一條拋物線，在灰劑量達(dá)到6%之前隨著灰劑量的增加，強(qiáng)度逐漸增加，當(dāng)摻灰量達(dá)到6%~7%之間的某一點(diǎn)時(shí)強(qiáng)度最高，此時(shí)如果再增加灰劑量強(qiáng)度反而會(huì)下降。

　　如果在改良土施工過(guò)程中對(duì)上述5個(gè)控制點(diǎn)控制不到位，就會(huì)出現(xiàn)一些改良土的質(zhì)量通病，針對(duì)這些質(zhì)量通病的原因及應(yīng)采取怎樣的一些措施，我做了以下幾點(diǎn)匯總：

　　①碾壓好的路基放置兩三天后出現(xiàn)較大的裂紋。原因：碾壓時(shí)含水量過(guò)大或摻灰量不夠。措施：嚴(yán)格控制碾壓時(shí)的含水量，如含水量過(guò)高應(yīng)攤鋪晾曬后再進(jìn)行碾壓。石灰可以降低含水，又可以對(duì)土起到固化作用，適當(dāng)?shù)膮⒒伊坑欣�于�?qiáng)度的形成。

　　②運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)的土超粒徑土塊較多，含水量較大，路拌機(jī)難以打碎。原因：液限超標(biāo)，原材料不合格。措施：更換取土場(chǎng)。

　　③局部壓實(shí)度檢測(cè)不合格。原因：平整度不符合要求或碾壓遍數(shù)不足。措施：碾壓前嚴(yán)格按照推土機(jī)一遍初平，平地機(jī)三遍精平施工，嚴(yán)格控制碾壓遍數(shù)及邊坡處的超填和碾壓。

　　④碾壓好的路基表面在第二天早上出現(xiàn)石灰團(tuán)。原因：路拌時(shí)石灰未充分消解。措施：加強(qiáng)石灰的消解，可采取水消解法。如果取土場(chǎng)的土含水量較大，可用土覆蓋兩三天的方法來(lái)消解，即消解石灰，又可降低土的含水量。