改良土在工程建設中的應用【摘要】本論文結合武夷山至邵武高速公路、貴廣高速鐵路及南水北調水利工程改良土的實際應用情況，通過對高液限土的工程力學研究，結合工程路基填筑技術要求，對高液限改良土的性能特點及控制要求進行研究；通過對水泥土及膨脹土水泥土（化學改良土）的力學試驗及碾壓后壓實度的檢測，驗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）碾壓后的壓實度及含水率的研究，指導不同質量要求下不同的碾壓參數。公路工程中高液限土的應用、鐵路及水利工程中水泥土的應用、水利工程中對膨脹土和低壓縮性土的應用研究，結合工程實際中的應用成果及帶來的效應，為今后各類工程建設應用類似改性土提供參考?！娟P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用2.1概況2.2高液限土基本工程特性2.3試驗方案2.3.1室內試驗2.3.2室外試驗2.4試驗研究2.4.1土樣采集土樣采集信息及試驗內容表2-1 取樣地點土樣編號試驗內容K39+930CY（2008）I-001全套備注：1、基本試驗：液塑限、塑性指數，顆粒分析，土粒比重，分類、定名，天然含水率，天然稠度，常規重型擊實功下最大干密度、最佳含水率。2、全套：除上述基本試驗外，另加以下試驗。①泡水后承載比、相應密實度、泡水膨脹率、吸水量。②調整含水率與擊實功，找到高液限土滿足浸水CBR≥3.0的“最佳狀態”。2.4.2室內試驗及數據分析K39+930土的基本物理指標表2-2土的分類土名代號液限wL(%)塑限wP(%)塑性指數IP天然含水率(%)天然稠度wC土粒比重G標準擊實顆粒分析（%）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、擊實功下試驗結果表2-3 擊實功含水率（%）CBR（%）膨脹量（%）吸水量（g）干密度ρd（g/cm3）壓實度(%)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強度與含水率、擊實功的關系圖2-2干密度與含水率、擊實功的關系圖2-3膨脹量與含水率、擊實功的關系圖2-4飽和度與含水率、擊實功的關系圖2-5干密度與含水率的關系圖2-6 強度與含水率的關系圖2-7 飽和度與含水率的關系圖2-8膨脹量與含水率的關系圖2-9 強度與干密度的關系圖2-10強度與飽和度的關系圖2-11 壓實度與含水率、擊實功的關系圖2-12壓實度與含水率的關系3×40擊實功干密度（壓實度）與飽和度對應值表2-4 含水率（%）22.519.717.1干密度（g/cm3）1.5571.6091.635壓實度（%）90.593.194.6飽和度（%）84.179.772.1圖2-13干密度與含水率關系及擬合曲線圖2-14 飽和度與含水率關系及擬合曲線圖2-15壓實度與含水率關系及擬合曲線干密度（壓實度）與飽和度室內試驗控制標準表2-5 含水率（%）23222120191817控制指標干密度（g/cm3）1.5461.5681.5881.6041.6181.6281.636壓實度（%）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度（%）93.593.292.892.291.390.389.12.4.3試驗路填筑及結果分析K40+020～+100試驗路填筑檢測結果表2-6碾壓工藝含水率（%）濕密度（g/cm3）干密度(g/cm3)壓實度(%)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試驗路檢測結果統計表2-7含水率范圍個數含水率（%）濕密度（g/cm3）干密度（g/cm3）壓實度（%）飽和度（%）≥22%422.51.9331.57891.886.921%～22%221.71.9311.58792.383.2≤21%0/////總數或均值622.11.9321.58392.185.12.5小結3．改良土在鐵路工程中的應用3.1概況3.2試驗目的3.3取土場選擇和室內試驗3.4水泥土填筑工藝簡述圖3-1圖3-1改良土試驗段工藝流程3.5試驗成果第一層壓實系數及地基系數最不利實測值表3-1試驗項目第一遍（靜壓）第二遍（弱振）第三遍（強振）第四遍（強振）第五遍（強振）第六遍（強振）壓實系數K≥0.92///0.870.90.92地基系K30≥90（MPa/m）///78113124圖3-2碾壓遍數與壓實系數K和地基系數K30的變化曲線圖第二層壓實系數及地基系數最不利實測值表3-2試驗項目第一遍（靜壓）第二遍（弱振）第三遍（強振）第四遍（強振）第五遍（強振）第六遍（強振）壓實系數K≥0.92///0.820.94/地基系K30≥90（MPa/m）///79106/圖3-3碾壓變數與壓實系數K和低級系數K30的變化曲線圖3.6小結4．改良土在水利工程（南水北調）中的應用4.1改良膨脹土在南水北調中的應用4.1.1概況4.1.2基礎面處理弱膨脹改性土試驗區基礎面壓實度檢測統計表表4-1試驗區編號含水率（%）濕密度（g/cm3）干密度（g/cm3）壓實度Ⅷ非膨脹土改性試驗區基礎面壓實度檢測統計表表4-2試驗區編號含水率（%）濕密度（g/cm3）干密度（g/cm3）壓實度Ⅴ4.1.3室內試驗4.1.4試驗結果分析EDTA滴定標準曲線4%、5%水泥改性土擊實試驗統計表表4-3檢測項目弱膨脹土非膨脹土設計標準檢測結果水泥摻量（%）4.15.24.25.14%、5%滿足要求粘聚力C(Kpa)5152.350.851.450合格內摩擦角φ(度）2122.420.721.620合格壓縮系數3.02×10-51.67×10-52.27×10-51.78×10-5≤0.1合格(0.1Mpa-1）滲透系數(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成果表4-4拌和次數水泥劑量5%123平均水泥劑量（%）標準差EDTA水泥EDTA水泥EDTA水泥用量（ml）劑量用量（ml）劑量用量（ml）劑量（%）（%）（%）拌和次數水泥劑量4%123平均水泥劑量（%）標準差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成果表4-5拌和次數水泥劑量5%123平均標準差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（%）（%）（%）（%）拌和次數水泥劑量4%123平均標準差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試驗成果分析Ⅳ～Ⅶ區碾壓試驗成果匯總表表4-6Ⅰ～Ⅳ區碾壓試驗成果匯總表表4-74.1.6確定水泥摻量、最佳鋪土厚度、碾壓遍數區4.1.7含水率調整試驗成果分析含水率調整試驗結果（水泥摻量為5%）表4-8試驗區鋪土厚度（cm）含水率（%）干密度（g/cm3）碾壓遍數平均干密度（g/cm3）平均含水率（%）壓實度平均壓實度Ⅷ-1Ⅷ-2Ⅷ-3含水率調整試驗結果（水泥摻量為5%）表4-9試驗區鋪土厚度（cm）含水率（%）干密度（g/cm3）碾壓遍數平均干密度（g/cm3）平均含水率（%）壓實度平均壓實度Ⅴ-1Ⅴ-2Ⅴ-34.1.8擬定施工參數4.1.8.1弱膨脹水泥改性土施工參數弱膨脹水泥改性土碾壓施工技術參數表表4-10碾壓機械水泥摻量（%）鋪土厚度（%）碾壓遍數碾壓方式含水率（%）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非膨脹水泥改性土碾壓施工技術參數表表4-11碾壓機械水泥摻量（%）鋪土厚度(cm)碾壓遍數碾壓方式含水率(%)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4.2低壓縮性土（土夾石）在南水北調中的應用4.2.1項目概況4.2.2試驗目的4.2.3試驗用料外委試驗結果表4-12項目最優含水率最大干密度壓縮系數av1-2壓縮模量ES1-2滲透系數K20單位%g/cm3Mpa-1Mpacm/s結果8.92.130.04432.339.67*10-64.2.4碾壓試驗4.2.4.1碾壓機械組合主要施工設備表表4-13機械名稱單位數量用途裝載機輛1轉用并拌制用料25t自卸車輛2轉用拌合料推土機臺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臺1夯實沖擊夯臺1夯實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蛙式打夯機主要性能指標表表4-15型號自重（kg）夯板尺寸長度×寬度（mm）夯擊次數次/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表表4-16型號自重（kg）夯板尺寸長度×寬度（mm）沖擊次數次/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場地布置及試驗參數4.2.4.3碾壓試驗方法4.2.5碾壓