改良土在工程建設(shè)中的應(yīng)用【摘要】本論文結(jié)合武夷山至邵武高速公路、貴廣高速鐵路及南水北調(diào)水利工程改良土的實(shí)際應(yīng)用情況，通過對高液限土的工程力學(xué)研究，結(jié)合工程路基填筑技術(shù)要求，對高液限改良土的性能特點(diǎn)及控制要求進(jìn)行研究；通過對水泥土及膨脹土水泥土（化學(xué)改良土）的力學(xué)試驗(yàn)及碾壓后壓實(shí)度的檢測，驗(yàn)證不同摻量水泥土的性能；通過對低壓縮性土夾石（物理改良土）碾壓后的壓實(shí)度及含水率的研究，指導(dǎo)不同質(zhì)量要求下不同的碾壓參數(shù)。公路工程中高液限土的應(yīng)用、鐵路及水利工程中水泥土的應(yīng)用、水利工程中對膨脹土和低壓縮性土的應(yīng)用研究，結(jié)合工程實(shí)際中的應(yīng)用成果及帶來的效應(yīng)，為今后各類工程建設(shè)應(yīng)用類似改性土提供參考。【關(guān)鍵詞】改良土；高液限；水泥土；膨脹土；低壓縮性；1．總述2．改良土在公路工程中的應(yīng)用2.1概況2.2高液限土基本工程特性2.3試驗(yàn)方案2.3.1室內(nèi)試驗(yàn)2.3.2室外試驗(yàn)2.4試驗(yàn)研究2.4.1土樣采集土樣采集信息及試驗(yàn)內(nèi)容表2-1 取樣地點(diǎn)土樣編號試驗(yàn)內(nèi)容K39+930CY（2008）I-001全套備注：1、基本試驗(yàn)：液塑限、塑性指數(shù)，顆粒分析，土粒比重，分類、定名，天然含水率，天然稠度，常規(guī)重型擊實(shí)功下最大干密度、最佳含水率。2、全套：除上述基本試驗(yàn)外，另加以下試驗(yàn)。①泡水后承載比、相應(yīng)密實(shí)度、泡水膨脹率、吸水量。②調(diào)整含水率與擊實(shí)功，找到高液限土滿足浸水CBR≥3.0的“最佳狀態(tài)”。2.4.2室內(nèi)試驗(yàn)及數(shù)據(jù)分析K39+930土的基本物理指標(biāo)表2-2土的分類土名代號液限wL(%)塑限wP(%)塑性指數(shù)IP天然含水率(%)天然稠度wC土粒比重G標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)顆粒分析（%）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、擊實(shí)功下試驗(yàn)結(jié)果表2-3 擊實(shí)功含水率（%）CBR（%）膨脹量（%）吸水量（g）干密度ρd（g/cm3）壓實(shí)度(%)飽和度（%）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圖2-1強(qiáng)度與含水率、擊實(shí)功的關(guān)系圖2-2干密度與含水率、擊實(shí)功的關(guān)系圖2-3膨脹量與含水率、擊實(shí)功的關(guān)系圖2-4飽和度與含水率、擊實(shí)功的關(guān)系圖2-5干密度與含水率的關(guān)系圖2-6 強(qiáng)度與含水率的關(guān)系圖2-7 飽和度與含水率的關(guān)系圖2-8膨脹量與含水率的關(guān)系圖2-9 強(qiáng)度與干密度的關(guān)系圖2-10強(qiáng)度與飽和度的關(guān)系圖2-11 壓實(shí)度與含水率、擊實(shí)功的關(guān)系圖2-12壓實(shí)度與含水率的關(guān)系3×40擊實(shí)功干密度（壓實(shí)度）與飽和度對應(yīng)值表2-4 含水率（%）22.519.717.1干密度（g/cm3）1.5571.6091.635壓實(shí)度（%）90.593.194.6飽和度（%）84.179.772.1圖2-13干密度與含水率關(guān)系及擬合曲線圖2-14 飽和度與含水率關(guān)系及擬合曲線圖2-15壓實(shí)度與含水率關(guān)系及擬合曲線干密度（壓實(shí)度）與飽和度室內(nèi)試驗(yàn)控制標(biāo)準(zhǔn)表2-5 含水率（%）23222120191817控制指標(biāo)干密度（g/cm3）1.5461.5681.5881.6041.6181.6281.636壓實(shí)度（%）90.091.192.092.993.694.294.6飽和度（%）84.483.682.280.47875.171.8理論干密度（g/cm3）1.6541.6821.7111.7411.7711.8031.836相對理論干密度的壓實(shí)度（%）93.593.292.892.291.390.389.12.4.3試驗(yàn)路填筑及結(jié)果分析K40+020～+100試驗(yàn)路填筑檢測結(jié)果表2-6碾壓工藝含水率（%）濕密度（g/cm3）干密度(g/cm3)壓實(shí)度(%)飽和度(%)靜1小1大2靜1（碾壓不足，僅用于分析比較）19.91.9421.61994.281.923.81.8721.51287.983.0平均21.91.9071.56691.082.5靜1小3靜1（碾壓不足，僅用于分析比較）24.31.8571.49386.882.5靜1小4靜222.01.9641.61093.689.122.81.9071.55290.284.721.91.9441.59592.783.4平均22.21.9381.58692.285.7靜1小2大2靜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試驗(yàn)路檢測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表2-7含水率范圍個(gè)數(shù)含水率（%）濕密度（g/cm3）干密度（g/cm3）壓實(shí)度（%）飽和度（%）≥22%422.51.9331.57891.886.921%～22%221.71.9311.58792.383.2≤21%0/////總數(shù)或均值622.11.9321.58392.185.12.5小結(jié)3．改良土在鐵路工程中的應(yīng)用3.1概況3.2試驗(yàn)?zāi)康?.3取土場選擇和室內(nèi)試驗(yàn)3.4水泥土填筑工藝簡述圖3-1圖3-1改良土試驗(yàn)段工藝流程3.5試驗(yàn)成果第一層壓實(shí)系數(shù)及地基系數(shù)最不利實(shí)測值表3-1試驗(yàn)項(xiàng)目第一遍（靜壓）第二遍（弱振）第三遍（強(qiáng)振）第四遍（強(qiáng)振）第五遍（強(qiáng)振）第六遍（強(qiáng)振）壓實(shí)系數(shù)K≥0.92///0.870.90.92地基系K30≥90（MPa/m）///78113124圖3-2碾壓遍數(shù)與壓實(shí)系數(shù)K和地基系數(shù)K30的變化曲線圖第二層壓實(shí)系數(shù)及地基系數(shù)最不利實(shí)測值表3-2試驗(yàn)項(xiàng)目第一遍（靜壓）第二遍（弱振）第三遍（強(qiáng)振）第四遍（強(qiáng)振）第五遍（強(qiáng)振）第六遍（強(qiáng)振）壓實(shí)系數(shù)K≥0.92///0.820.94/地基系K30≥90（MPa/m）///79106/圖3-3碾壓變數(shù)與壓實(shí)系數(shù)K和低級系數(shù)K30的變化曲線圖3.6小結(jié)4．改良土在水利工程（南水北調(diào)）中的應(yīng)用4.1改良膨脹土在南水北調(diào)中的應(yīng)用4.1.1概況4.1.2基礎(chǔ)面處理弱膨脹改性土試驗(yàn)區(qū)基礎(chǔ)面壓實(shí)度檢測統(tǒng)計(jì)表表4-1試驗(yàn)區(qū)編號含水率（%）濕密度（g/cm3）干密度（g/cm3）壓實(shí)度Ⅷ非膨脹土改性試驗(yàn)區(qū)基礎(chǔ)面壓實(shí)度檢測統(tǒng)計(jì)表表4-2試驗(yàn)區(qū)編號含水率（%）濕密度（g/cm3）干密度（g/cm3）壓實(shí)度Ⅴ4.1.3室內(nèi)試驗(yàn)4.1.4試驗(yàn)結(jié)果分析EDTA滴定標(biāo)準(zhǔn)曲線4%、5%水泥改性土擊實(shí)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表表4-3檢測項(xiàng)目弱膨脹土非膨脹土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)檢測結(jié)果水泥摻量（%）4.15.24.25.14%、5%滿足要求粘聚力C(Kpa)5152.350.851.450合格內(nèi)摩擦角φ(度）2122.420.721.620合格壓縮系數(shù)3.02×10-51.67×10-52.27×10-51.78×10-5≤0.1合格(0.1Mpa-1）滲透系數(shù)(cm/s)5.5×10-79.8×10-71.7×10-78.9×10-8≤1.0×10-5合格弱膨脹水泥改性土中水泥含量均勻性試驗(yàn)成果表4-4拌和次數(shù)水泥劑量5%123平均水泥劑量（%）標(biāo)準(zhǔn)差EDTA水泥EDTA水泥EDTA水泥用量（ml）劑量用量（ml）劑量用量（ml）劑量（%）（%）（%）拌和次數(shù)水泥劑量4%123平均水泥劑量（%）標(biāo)準(zhǔn)差EDTA水泥EDTA水泥EDTA水泥用量（ml）劑量用量（ml）劑量用量（ml）劑量（%）（%）（%）非膨脹水泥改性土中水泥含量均勻性試驗(yàn)成果表4-5拌和次數(shù)水泥劑量5%123平均標(biāo)準(zhǔn)差EDTA水泥EDTA水泥EDTA水泥水泥劑量用量（mL）劑量用量（mL）劑量用量（mL）劑量（%）（%）（%）（%）拌和次數(shù)水泥劑量4%123平均標(biāo)準(zhǔn)差EDTA水泥EDTA水泥EDTA水泥水泥劑量用量（ml）劑量用量（ml）劑量用量（ml）劑量（%）（%）（%）（%）4.1.5鋪土厚度與碾壓遍數(shù)試驗(yàn)成果分析Ⅳ～Ⅶ區(qū)碾壓試驗(yàn)成果匯總表表4-6Ⅰ～Ⅳ區(qū)碾壓試驗(yàn)成果匯總表表4-74.1.6確定水泥摻量、最佳鋪土厚度、碾壓遍數(shù)區(qū)4.1.7含水率調(diào)整試驗(yàn)成果分析含水率調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果（水泥摻量為5%）表4-8試驗(yàn)區(qū)鋪土厚度（cm）含水率（%）干密度（g/cm3）碾壓遍數(shù)平均干密度（g/cm3）平均含水率（%）壓實(shí)度平均壓實(shí)度Ⅷ-1Ⅷ-2Ⅷ-3含水率調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果（水泥摻量為5%）表4-9試驗(yàn)區(qū)鋪土厚度（cm）含水率（%）干密度（g/cm3）碾壓遍數(shù)平均干密度（g/cm3）平均含水率（%）壓實(shí)度平均壓實(shí)度Ⅴ-1Ⅴ-2Ⅴ-34.1.8擬定施工參數(shù)4.1.8.1弱膨脹水泥改性土施工參數(shù)弱膨脹水泥改性土碾壓施工技術(shù)參數(shù)表表4-10碾壓機(jī)械水泥摻量（%）鋪土厚度（%）碾壓遍數(shù)碾壓方式含水率（%）行車速度（km/h）23t5358靜壓1遍后振壓8遍20.7～22.72.04.1.8.2非膨脹水泥改性土施工參數(shù)非膨脹水泥改性土碾壓施工技術(shù)參數(shù)表表4-11碾壓機(jī)械水泥摻量（%）鋪土厚度(cm)碾壓遍數(shù)碾壓方式含水率(%)行車速度（km/h）23t5358靜壓1遍后振壓8遍18.6～20.62.04.1.9小結(jié)4.2低壓縮性土（土夾石）在南水北調(diào)中的應(yīng)用4.2.1項(xiàng)目概況4.2.2試驗(yàn)?zāi)康?.2.3試驗(yàn)用料外委試驗(yàn)結(jié)果表4-12項(xiàng)目最優(yōu)含水率最大干密度壓縮系數(shù)av1-2壓縮模量ES1-2滲透系數(shù)K20單位%g/cm3Mpa-1Mpacm/s結(jié)果8.92.130.04432.339.67*10-64.2.4碾壓試驗(yàn)4.2.4.1碾壓機(jī)械組合主要施工設(shè)備表表4-13機(jī)械名稱單位數(shù)量用途裝載機(jī)輛1轉(zhuǎn)用并拌制用料25t自卸車輛2轉(zhuǎn)用拌合料推土機(jī)臺1推平碾壓場地及鋪料后找平23t振動凸塊碾臺1碾壓填筑蛙式打夯機(jī)臺1夯實(shí)沖擊夯臺1夯實(shí)振動碾主要性能表表4-14型號自重（t）振輪尺寸直徑×寬度（mm）振動輪頻率（Hz）激振力（kN）振幅（mm）額定功率（kW）LSS2301231600×213028380/2402.0/1.0132蛙式打夯機(jī)主要性能指標(biāo)表表4-15型號自重（kg）夯板尺寸長度×寬度（mm）夯擊次數(shù)次/min夯擊能量N.m夯頭抬高mm額定功率（KW）HW60100550×120140-150600200-2603沖擊夯主要性能指標(biāo)表表4-16型號自重（kg）夯板尺寸長度×寬度（mm）沖擊次數(shù)次/min沖擊能量N.m跳起高度mm額定功率（KW）HCD9090300×280460-6507045-703.04.2.4.2場地布置及試驗(yàn)參數(shù)4.2.4.3碾壓試驗(yàn)方法4.2.5碾壓