過(guò)濕土的定義及處理方法.doc

過(guò)濕土對(duì)“過(guò)濕土”目前尚無(wú)確切的定義。按現(xiàn)行公路路基土的分類(lèi)，所說(shuō)的過(guò)濕土大多屬于高液限粘土。有的文獻(xiàn)認(rèn)為，過(guò)濕土一般是指稠度(WC)小于某一允許值后，必須采取相應(yīng)技術(shù)措施加以處理方可壓實(shí)到規(guī)定壓實(shí)度的土。研究表明：粘性土按稠度(WC=(WL-W)/IP，WL為液限，W為天然含水量，IP為塑性指數(shù))劃分時(shí)，WC0.5時(shí)呈極軟塑狀，不能直接用作筑路材料；Wc=0.50.75時(shí)呈軟塑狀，屬于需要處理的濕粘土，如用作填土材料，可摻入無(wú)機(jī)結(jié)合料，視情況晾曬拌和后壓實(shí)，能獲得滿意效果；WC=0.751.00時(shí)呈硬塑狀，屬于可利用的濕粘土，其中WC=0.901.00時(shí)只需稍加晾曬便可壓實(shí)；WC=0.750.90時(shí)需要晾曬時(shí)間較長(zhǎng)，并需要摻入小劑量的結(jié)合料拌和后壓實(shí)；只有當(dāng)WC1.00時(shí)土呈半固體狀，屬于正常填料，直接可用重型機(jī)具碾壓密實(shí)。濟(jì)東高速16標(biāo)原地面屬于極軟塑狀態(tài)，大部分則屬于軟塑狀態(tài)，總之均屬于需經(jīng)處理后方可填筑路堤。由于原地面土的天然含水量大、粘性大，一般還含有膨脹性礦物，其親水性和持水性強(qiáng)，透水性差等特性，晾曬有困難且不易粉碎，施工難度大，粘粒含量越高的土，其膨脹性礦物的含量也越高，膨脹性越明顯，工程性質(zhì)越差。這種土風(fēng)干需要時(shí)間和場(chǎng)地，一旦風(fēng)干以后，它便成為硬塊，難于粉碎。而現(xiàn)場(chǎng)原狀土又由于天然含水量較大，都遠(yuǎn)超過(guò)二種壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(重型或輕型)的最佳范圍(表1)，顯然欲使此類(lèi)填料在密實(shí)度上達(dá)到重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，不采取措施是不可能的，因?yàn)樵趬郝窓C(jī)的瞬時(shí)壓力作用下，土中多余的水分不可能立即被排出，因此碾壓的結(jié)果，土體只會(huì)出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。由于重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的壓實(shí)功加大，使同一種土達(dá)到最佳密實(shí)狀態(tài)所需的潤(rùn)滑劑(水分)相應(yīng)減少，故其最佳含水量值又小于輕型標(biāo)準(zhǔn)的相應(yīng)值，如不采取處治措施而堅(jiān)持重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，則本工程大部分路基原地面土的密度不但難以達(dá)標(biāo)，而且即使達(dá)到了重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)的路基，其狀態(tài)也不能持久，在使用過(guò)程中，一旦氣候與環(huán)境條件惡化，會(huì)吸收更多的水分才趨穩(wěn)定，其結(jié)果將是土體膨脹，干密度降低。處理方法的原理分析：土質(zhì)改良的一般方法為水泥改良，石灰改良，土壤固化劑改良，石灰改良又分為消石灰改良和生石灰改良，土壤固化劑價(jià)格昂貴使用較少，本項(xiàng)目?jī)H對(duì)水泥，消石灰，生石灰三種材料進(jìn)行對(duì)比。1水泥改良土的基本原理 水泥加入土中并拌合后，水泥中的各個(gè)成分與土中的水分發(fā)生，強(qiáng)烈的水解和水化反應(yīng)，同時(shí)從溶液中分解出氫氧化鈣及其它水化物，Ca(OH)2 繼續(xù)與土發(fā)生各種反應(yīng)，其它水化物繼續(xù)硬化并在土中形成水泥石骨架，水泥在改良土中的作用，從工程觀點(diǎn)看主要有以下三點(diǎn)：降低土的含水量：水泥與水反應(yīng)形成結(jié)晶水同時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量有利于水的蒸發(fā);改變土的塑性：3%的水泥劑量能在短時(shí)間內(nèi)降低土的塑指5%左右;增加土的強(qiáng)度和穩(wěn)定。2石灰改良土的基本原理 石灰加入土中后，發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)反應(yīng)，主要有離孒交換反應(yīng)、Ca(OH)2的結(jié)晶反應(yīng)和碳酸化反應(yīng)以及火山灰反應(yīng)。這些反應(yīng)的結(jié)果使粘土顆粒絮凝，生成晶體氫氧化鈣、碳酸鈣和含水硅鋁酸鈣等膠結(jié)物。這些膠結(jié)物逐漸由凝膠狀態(tài)向晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)化，致使石灰土的剛度不斷增大，強(qiáng)度和水穩(wěn)性不斷提高。當(dāng)土中加入生石灰時(shí)其主CaO+H2O=Ca(OH)2+64058J Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O ,所以采用生石灰粉處理過(guò)濕土特別有利，因?yàn)樗芪盏乃直人嗪拖叶嗟枚?，此外，生石灰粉消解時(shí)放出的大量水化熱能促使較多的水分蒸發(fā)。3 對(duì)比試驗(yàn)（見(jiàn)表2所示）表2 采用不同的改良劑不同的劑量對(duì)比土的含水量下降的速度、程度以及CBR的提高程度從經(jīng)濟(jì)效益方面分析3%的水泥與6%的生石灰或消石灰的單價(jià)基本接近，但6%的生石灰能夠在短時(shí)間內(nèi)有效的降低土的含水量至最佳含水量的2%范圍內(nèi)，而水泥和消石灰則沒(méi)有這種效果，同時(shí)生石灰對(duì)土的CBR提高的程度也較高, 所以通過(guò)以上室內(nèi)外試驗(yàn)最后確定采用生石灰作為過(guò)濕土的改良劑。生石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與處理技術(shù)：1 生石灰的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)石灰應(yīng)采用級(jí)或以上級(jí)別的磨細(xì)的生石灰，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3所示：表3 生石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)進(jìn)場(chǎng)的同廠家，同品質(zhì)，同編號(hào)，同生產(chǎn)日期的石灰，以200t為一批，每批至少取樣一次按公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ057-94）進(jìn)行試驗(yàn)。2 處理技術(shù)2.1施工機(jī)械準(zhǔn)備 每作業(yè)段應(yīng)配備灑水車(chē)一輛,旋耕機(jī)四臺(tái),重型鏵犁兩臺(tái),穩(wěn)定土路拌機(jī)一臺(tái),18T以上壓路機(jī)不少于兩臺(tái),推土機(jī)一臺(tái),平地機(jī)一臺(tái),自卸車(chē)不少于20輛。2.2材料準(zhǔn)備 素土：在取土坑周?chē)_(kāi)挖一條比設(shè)計(jì)取土深度深1m左右的水渠，用抽水機(jī)排除地下水，以降低土的天然含水量。石灰：石灰分批進(jìn)料，做到既不影響進(jìn)度，又不過(guò)多存放。2.3上土控制 依據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，按松鋪系數(shù)為1.2，壓實(shí)厚度20cm計(jì)算每車(chē)土（松方約4方）的攤鋪面積，選用體積基本相等的翻斗車(chē)運(yùn)料，將路基全幅打4m4m方格網(wǎng)，每個(gè)方格堆放一車(chē)土。以便指揮人員控制上土的均勻性。在同一地方取土供料的路段內(nèi)，指揮人員由遠(yuǎn)到近按要求將土卸于制定的方格內(nèi)，指揮人員要認(rèn)真負(fù)責(zé)，嚴(yán)格控制，避免上土不夠或過(guò)多。用推土機(jī)粗平，將土料均勻攤鋪在預(yù)定的平面上，表面平整，并按圖紙要求設(shè)置路拱橫坡，攤鋪過(guò)程中，人工將土中的雜質(zhì)撿除。試驗(yàn)人員檢測(cè)土的含水量，若含水量過(guò)于偏大，則應(yīng)用重型鏵犁和旋耕機(jī)翻拌晾曬以降低土的含水量。2.4石灰攤鋪控制 當(dāng)土質(zhì)含水量降至大于最佳含水量的1114時(shí)用平地機(jī)平整后用壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍，使其表面平整。施工技術(shù)人員按6的灰計(jì)量計(jì)算每袋石灰的攤鋪面積，在土層上畫(huà)好方格網(wǎng)，同時(shí)撒出石灰的攤鋪邊線，將石灰卸在指定的位置。人工將石灰均勻攤開(kāi)，攤鋪后應(yīng)表面沒(méi)有空白位置，用鋼尺檢測(cè)石灰的松鋪厚度。根據(jù)石灰的松密度，核算石灰用量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，若石灰厚度小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)則補(bǔ)撒石灰以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2.5石灰土拌和 采用路拌機(jī)進(jìn)行二次拌和，拌和深度為整層厚度（24cm），要求專(zhuān)人跟隨拌和機(jī)，隨時(shí)挖坑檢查拌和深度及均勻性，并配合機(jī)械操作人員調(diào)整拌和深度。在拌和過(guò)程中，及時(shí)檢查含水量。含水量合適時(shí)（大于最佳含水量23）用壓路機(jī)緊跟拌和機(jī)進(jìn)行封面以防止水分蒸發(fā)，如含水量較小，用灑水車(chē)補(bǔ)充灑水，使混合料含水量稍大于最佳含水量，水車(chē)起灑處和調(diào)頭處應(yīng)超過(guò)拌和路段2m以上，灑水車(chē)不要在正在進(jìn)行拌和或當(dāng)天計(jì)劃拌和的路段上調(diào)頭和停留，以防局部水量過(guò)大，拌和機(jī)應(yīng)緊跟水車(chē)進(jìn)行拌和。如含水量過(guò)大應(yīng)進(jìn)行翻拌晾曬。注意拌和時(shí)拌和機(jī)行走速度不宜太快，要求拌和色澤均勻一致、無(wú)灰條，土粒粉碎粒徑不大于15mm，必要時(shí)進(jìn)行三次拌和。拌和完畢及時(shí)檢測(cè)灰劑量，如灰劑量小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，則必須補(bǔ)撒水泥，并且路拌機(jī)進(jìn)行拌和。拌和好的混合料要及時(shí)進(jìn)行碾壓，不得超過(guò)6h。2.6碾壓 先用壓路機(jī)穩(wěn)壓1遍，一方面是封面以防止表面水分蒸發(fā)，另一方面是灰土碾壓基本密實(shí)，消除了在平整時(shí)平地機(jī)輪跡造成的不均勻密實(shí)和虛標(biāo)高。然后平地機(jī)進(jìn)行初步整平和整形，平地機(jī)由兩側(cè)向路基中心刮平，做出明顯的路拱橫坡度