一種膨脹土路基壓實方法

2023-10-06 16:36:34 5

一種膨脹土路基壓實方法
【專利摘要】一種膨脹土路基壓實方法，通過溼法製備試件，採用不同含水率的試件逐個測試CBR，繪製CBR-含水率曲線，得到膨脹土CBR隨初始含水率ω1、ω2、ω3、ω4、ω5變化的曲線，在曲線中選擇CBR值≥3％的點，該點所對應的膨脹土的含水率ω作為現場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到的ω所對應的土樣幹密度作為路基壓實控制幹密度ρ；從而使天然含水率較高的膨脹土較為容易達到壓實控制含水率和幹密度，達到充分合理直接利用膨脹土填料、保證膨脹土路基施工質量以及快速施工的目的。本發明工藝方法簡單、操作方便、路基承載力大、水穩性好，適用於南方膨脹土、高液限土、紅粘土等不良細粒土土質路基壓實，能大大提高不良土質填料的利用率。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明公開了一種膨脹土路基壓實方法；特別是指一種以最大承載力為目標確定 膨脹土路基壓實方法。屬於公路膨脹土路基施工方法【技術領域】。 一種膨脹土路基壓實方法

【背景技術】
[0002] 膨脹土是一種富含膨脹性粘土礦物並具有明顯的吸水膨脹和失水收縮特性的高 塑性粘土。南方地區膨脹土天然含水率較高，壓實困難且水穩性差，是一種不良的土質。
[0003] 按照現行的我國公路路基設計規範，路堤填料必須滿足承載力（CBR)要求，這一 技術措施對保證高速公路的建設質量起到了非常重要的作用。但現行公路路基設計和施工 規範中沒有明確膨脹土壓實控制標準。設計施工中通常採用傳統的幹法擊實試驗確定膨脹 土路堤最佳填築含水率和最大幹密度。
[0004] 幹法擊實試驗確定的最佳含水率遠低於膨脹土的天然含水率（以海南中等膨脹 勢的膨脹土為例，其天然含水率為25. 9 %，幹法擊實最佳含水率為15. 0% )。在實際施工 中，開挖出的高天然含水率的膨脹土很難翻曬至幹法擊實確定的最佳含水率。同時由於幹 法擊實試驗得到的最大幹密度較大（如寧明膨脹土幹法擊實最大幹密度為1.82g/cm 3)，規 範中要求壓實後的填料的幹密度應達到最大幹密度的93%以上，因此使得膨脹土更難達到 壓實度的要求。即使想方設法達到幹法擊實試驗確定的最佳含水率和壓實度標準，由於膨 脹土的含水率越低，幹密度越大，土體膨脹潛勢越大，路基在南方潮溼的環境條件下吸溼的 能力更強，通過長期的水汽遷移，路基的含水率顯著增大，幹密度顯著降低，並產生顯著的 膨脹變形，使得路基的剛度和承載能力大幅降低（幹法擊實最佳含水率和幹密度狀態下測 得的承載比CBR小於3% )，引起路基路面的變形破壞。因此，現有路基壓實方法存在水穩 性差、承載力低的技術問題，並且，至今為止，國內外也沒有很好的解決膨脹土路基壓實的 方法，多採用石灰改良或棄土換填的方法，前者造價高，工期長；後者造成大量借棄土佔地， 生態環境破壞。


【發明內容】

[0005] 本發明的目的在於克服現有技術之不足而提供一種工藝方法簡單、操作方便、路 基承載力大、水穩性好的膨脹土路基壓實方法。
[0006] 本發明一種膨脹土路基壓實方法，包括下述步驟：
[0007] 第一步：測試膨脹土壓實指標和承載能力
[0008] 取至少5份天然含水率狀態下的膨脹土土樣，編號為1、2、3、4、5 ;測量1號土樣的 天然含水率;2、3、4、5號土樣經乾燥，使其含水率比1號土樣天然含水率ωι依次降低 2-4%，分別得到2、3、4、5號土樣的含水率ω 2、ω3、ω4、ω5 ;對1-5號土樣分別進行擊實， 完成擊實後，分別測量1-5號土樣在相應含水率狀態下的幹密度Pl、Ρ 2、Ρ3、Ρ4、Ρ5;然 後，按CBR試驗要求將1-5號土樣在水中浸泡4天後，分別進行CBR試驗，得到得到5個土 樣分別在（ω^ p D、（ω2, ρ 2)、（ω3, ρ 3)、（ω4, p 4)和（ω5, p 5)不同初始含水率和初始 幹密度狀態下浸水4天後的CBR值；在直角坐標系中，繪製CBR-ω曲線，得到膨脹土 CBR隨 初始含水率％、ω2、ω3、ω4、ω5變化的曲線；
[0009] 第二步：確定膨脹土壓實控制指標
[0010] 在第一步得到的曲線中選擇CBR值> 3%的點，該點所對應的膨脹土的含水率ω 作為現場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到的ω所對應的土樣幹密度作為路基 壓實控制幹密度Ρ ;
[0011] 當曲線中最大的CBR值〈3%時，返回第一步，增加天然含水率狀態下的膨脹土土 樣份數，重複第一步的過程，直至CBR-ω曲線中出現CBR值> 3%的點；選擇該點所對應的 所對應的膨脹土的含水率ω作為膨脹土現場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到 的ω所對應的土樣幹密度作為路基壓實控制幹密度ρ ;
[0012] 由於《公路路基設計規範》-JTG D30-2004中對填料CBR值的要求是填料的 CBRmax彡3%，因此，本發明按此標準確定膨脹土 CBR值需彡3% ;
[0013] 第三步：膨脹土路基壓實
[0014] 按步驟二得到的膨脹土及其壓實控制指標按現有路基壓實方法進行路基壓實，現 場壓實時，控制膨脹土的含水率在ω ±2%範圍內；壓實後，要求路基中膨脹土的幹密度> 路基壓實控制幹密度Ρ。
[0015] 發明一種膨脹土路基壓實方法，天然含水率狀態下的膨脹土土樣取樣份數為5-15 份。
[0016] 發明一種膨脹土路基壓實方法，對土樣進行天然含水率或含水率測量時，膨脹土 的粒徑< 2cm。
[0017] 發明一種膨脹土路基壓實方法，土樣乾燥是將膨脹土攤鋪在塑料布上進行。
[0018] 發明一種膨脹土路基壓實方法，所述擊實重型擊實標準進行，具體是將粒徑< 1cm 的膨脹土分三次在擊實筒中進行擊實，每層擊數30-98次，擊實功2677. 2kj/m3。
[0019] 發明一種膨脹土路基壓實方法，土樣幹密度採用稱重法測得擊實筒內土樣的重 量，並根據土樣含水率和筒的體積計算得此含水率狀態下的試樣幹密度。
[0020] 發明一種膨脹土路基壓實方法，CBR試驗按《公路土工試驗規程》（JTG E40-2007) 進行；具體是將擊實後的帶有土樣的擊實筒，在其頂面放一張直徑15. 2cm的濾紙，並在其 上安裝附有調節杆的多孔板，在多孔板上加每塊1. 25kg的荷載板4塊；將擊實筒和多孔板 一同放入水槽內，向槽內緩慢放水，讓水自由進入試件的底部和頂部,直至水面在試件頂部 以上大約25mm，浸水4天後，將試件取出，按貫入試驗要求，測量膨脹土的CBR。
[0021] 本發明採用上述工藝方法，根據我國公路路基設計規範，路堤填料必須滿足承載 力（CBR)的要求，以最大承載力為目標確定作為路基的膨脹土，解決了現有技術中膨脹土 直接填築路堤時難以達到壓實控制含水率和壓實度，並且其水穩性差、承載力低的技術難 題，突破以往片面追求路基填料最大初始幹密度的傳統技術。
[0022] 本發明可以合理確定直接利用膨脹土填築路基時的壓實控制含水率和幹密度。按 本發明進行膨脹土路基的壓實施工，其確定的最佳含水率接近膨脹土的天然含水率，幹密 度相對較低，在此含水率和幹密度狀態下膨脹土承載力大（CBR>3% )，水穩性好，適用於南 方膨脹土、商液限土、紅粘土等不良細粒土土質路基壓實，能大大提商不良土質填料的利用 率。
[0023] 本發明通過溼法製備試件並逐個測試CBR，得到最大CBR所對應的膨脹土含水率 和幹密度，以此作為膨脹土路基壓實控制標準，從而使天然含水率較高的膨脹土較為容易 達到壓實控制含水率和幹密度，達到充分合理直接利用膨脹土填料、保證膨脹土路基施工 質量以及快速施工的目的。
[0024] 發明與現有技術相比具有的優點和積極效果是：
[0025] 按常用的以初始最大幹密度為目標的路基壓實控制方法，試驗所確定的膨脹土填 料最佳含水率低，最大幹密度大。而南方溼熱氣候條件下，膨脹土的天然含水率高，路基施 工時難以通過長時間翻曬將含水率降至低的最佳含水率附近，同時也很難壓實達到所規定 的壓實度標準。同時，過低的初始含水率和過大的初始幹密度會使膨脹土填料具有很大的 膨脹潛勢，在南方潮溼氣候條件下按照傳統方法壓實控制成形的膨脹土路基會產生很大的 膨脹變形，從而造成路面變形開裂。本發明充分考慮到膨脹土天然含水率高這一實際情況， 以最大承載力為目標確定合適的壓實控制含水率和幹密度，其確定的含水率更接近天然含 水率，幹密度相對較低，但水穩性好，承載力大，能滿足路基對填料承載力的要求。按照此方 法填築的路基其工後變形小，承載力強。該方法尤其適用於膨脹土填料，同時也適用於南方 商液限土、紅粘土等不良細粒土路基填料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 附圖1為本發明實施例1得到的CBR-ω曲線。
[0027] 附圖2為本發明對比例1得到的含水率-幹密度ω-ρ曲線。
[0028] 附圖3為本發明實施例2得到的CBR- ω曲線。
[0029] 附圖4為本發明對比例2得到的含水率-幹密度ω-ρ曲線。
[0030] 附圖5為本發明實施例3得到的CBR- ω曲線。
[0031] 附圖6為本發明對比例3得到的含水率-幹密度ω-ρ曲線。

【具體實施方式】
[0032] 實施例1 :
[0033] 海南海口至屯昌高速公路膨脹土路基壓實工程實例
[0034] 海南膨脹土主要分布在瓊北平原臺地區、火山巖地區、西部地區以及中部部分地 區。2009年開工建設的中線高速公路（海口至屯昌）穿越膨脹土分布區，路塹邊坡開挖後 僅經歷幾場大雨，十餘個邊坡發生不同程度的破壞。膨脹土路段路塹邊坡開挖和因滑坍清 除的膨脹土土方達到320萬方。若將開挖和清挖出的膨脹土全部廢棄將佔用大量寶貴的土 地資源，並將產生嚴重的水土流失和生態環境破壞。
[0035] 在海屯高速公路現場採集膨脹土原狀土樣和擾動土樣，進行基本物理性質指標和 工程性質試驗。室內試驗結果表明：海屯高速公路膨脹土土樣的塑性指數為23. 1%，自由 膨脹率為48. 2%。根據公路現行膨脹土判別分類標準，所取土樣為膨脹土。實測天然含水 率為26. 2%。採用本發明以最大承載力為目標的膨脹土路基壓實方法，先對海南膨脹土依 次進行試樣製備、擊實和承載比（CBR)試驗，確定壓實控制標準後再進行路基壓實，具體實 施步驟如下：
[0036] 取至少6份天然含水率ω = 26. 2%的膨脹土土樣，編號為1、2、3、4、5、6;測量1 號土樣的天然含水率ωι = 25.66% ;2、3、4、5、6號土樣經乾燥，使其含水率比1號土樣天 然含水率％依次降低2-4%，分別得到2、3、4、5、6號土樣的含水率ω2 = 22. 87%、ω3 = 20. 86%、ω4 = 18. 77%、ω5 = 15. 4%、ω6 = 12. 25% ;對 1-6 號土樣分別進行擊實，完成 擊實後，分別測量1-6號土樣在相應含水率狀態下的幹密度P 1 = 1. 65g/cm3、p 2 = 1. 75g/ cm3、p 3 = 1. 81g/cm3、p 4 = 1. 84g/cm3、p 5 = 1. 81g/cm3、p 6 = 1. 78g/cm3 ;然後，按 CBR 試驗要求將1-6號土樣在水中浸泡4天後，分別進行CBR試驗，得到得到6個土樣分別在初 始含水率、初始幹密度為（25.66%，1.65g/cm 3)、（22.87%，1.75g/cm3)、（20.86%，1.81g/ cm3)、（18.77%，1.84g/cm3)、（15.4%，1.81g/cm3)、（12.25%，1.78g/cm 3)狀態下浸水 4 天 後的 CBR 值依次為：2. 4%、3· 5%、3· 7%、3· 3%、2· 8%、2· 5% ;
[0037] 在坐標系中，繪製CBR值隨初始含水率25. 66 %、22. 87 %、20. 86 %、18. 77 %、 15.4%、12. 25%變化的曲線，如圖1所示。根據圖1，可以得到海南膨脹土最大CBRmax為 3.7%，大於3%(《公路路基設計規範》〇16 030-2004)中對填料081?值的要求），因此該 膨脹土可以直接用作路基填料。同時CBRmax所對應的含水率為20. 9%。擊實試驗結果表明， 該初始含水率所對應的擊實後的幹密度為1. 81g/cm3 ;根據上述參數，按現有路基壓實方法 進行路基壓實，現場壓實時，控制膨脹土的含水率在20. 9±2%範圍內；壓實後，要求路基 中膨脹土的幹密度彡1. 81g/cm3,採用本發明以最大承載力為目標的膨脹土路基壓實方法， 所確定的膨脹土壓實控制最佳含水率接近天然含水率，容易通過翻曬達到，乾濕度要求相 對要低，但承載力大。
[0038] 對比例1 :
[0039] 取實施例1同樣的土樣，土樣的塑性指數為23. 1%，自由膨脹率為48. 2%，天然含 水率為26. 2 %。按照以最大初始幹密度為目標的傳統路基壓實控制方法，製備5-6個試樣， 進行幹法和溼法擊實試驗，得到含水率、幹密度參數分別為：
[0040] 幹法擊實：（10. 1 %，1. 81g/cm3)、（12. 6 %，1. 84g/cm3)、（15. 6 %，1. 87g/cm3)、 (17. 9 %, 1. 85g/cm3), (20. 9 %, 1. 79g/cm3)；
[0041] 溼法擊實：（25.7 %，1.65g/cm3)、（22.9 %，1.75g/cm3)、（20.9 %，1.81g/cm3)、 (18. 8%, 1. 84g/cm3) > (15. 4%, 1. 81g/cm3) > (12. 3%, 1. 78g/cm3)；
[0042] 將上述數據繪製含水率-幹密度曲線，如附圖2 ;
[0043] 根據圖2,可以得到海南膨脹土幹法擊實最佳含水率為15.6%，最大幹密度為 1. 87g/cm3 ;溼法擊實最佳含水率為18. 8%，最大幹密度為1. 84g/cm3。將上述兩種初始含水 率和幹密度狀態下的擊實樣，進行CBR試驗，測試幹法擊實最佳狀態下試樣的CBR為2. 8%; 溼法擊實最佳狀態下試樣的CBR為3. 3%。
[0044] 若按照幹法擊實最佳含水率和幹密度狀態進行路基壓實控制，在海南多雨氣候條 件下，很難將填料的含水率從26. 2 %降低至15. 6%，且難以達到幹密度要求。即使達到壓 實要求，其承載力CBR(2. 8%)也小於規範規定的3%。因此，按照該控制方法，該膨脹土 不能用作路基填料。若按照溼法擊實最佳含水率和幹密度狀態進行路基壓實控制，同樣 要將填料的含水率通過翻曬降低7個百分點左右，且在溼法最大幹密度狀態下其承載比 (3.3%)勉強達到規範要求。
[0045] 採用本發明方法在海口至屯昌高速公路K6+220?K7+150膨脹土路堤修築工程中 應用，共減少工程直接費127. 24萬元，利用膨脹土 122萬方，減少借棄土場佔地23. 0畝，減 少借棄土運輸油耗6. 0萬升。應用路段通車至今，運營良好。
[0046] 實施例2 :
[0047] 京港澳高速公路河南駐馬店至信陽段改擴建工程膨脹土路基壓實工程實例
[0048] 在建的京港澳高速公路駐馬店至信陽段改擴建工程的第六至第九合同段路基施 工過程中遇到膨脹土路基填築的技術難題。通過現場調研發現，上述合同段開挖路段具 有膨脹土工程地質特徵，即土體顏色呈深褐色，黏土，有滑感，裂隙較為發育，易風化呈碎粒 狀，含鈣質結核。土樣的塑性指數為23. 1%，自由膨脹率為46%，根據公路現行膨脹土判別 分類標準，所取土樣為膨脹土。
[0049] 對京港澳高速公路駐信段改擴建工程所取代表性膨脹土土樣，進行了室內試驗， 膨脹土天然含水率ω(ι = 24. 1%，並按"一種膨脹土路基壓實方法"進行了膨脹土路基的壓 實。具體實施步驟如下：
[0050] 取6份天然含水率ω = 24. 1%的膨脹土土樣，編號為1、2、3、4、5、6 ;測量1號土 樣的含水率= 23.99% ;2、3、4、5、6號土樣經乾燥，使其含水率比1號土樣天然含水率 依次降低2-4%，分別得到2、3、4、5、6號土樣的含水率ω2 = 22. 01%、ω3 = 20. 87%、 ω4 = 17. 9%、ω5 = 15. 45%、ω6 = 12. 97%;對1-6號土樣分別進行擊實，完成擊實後，分 別測量1-6號土樣在相應含水率狀態下的幹密度p i = 1. 61g/cm3、P 2 = 1. 66g/cm3、P 3 = 1. 70g/cm3、p 4 = 1. 76g/cm3、p 5 = 1. 73g/cm3、p 6 = 1. 69g/cm3 ;然後，按 CBR 試驗要求將 1-6號土樣在水中浸泡4天後，分別進行CBR試驗，得到得到6個土樣分別在初始含水率、初 始幹密度為（23. 99%，1. 61g/cm3)、（22. 01%，1. 66g/cm3)、（20. 87%，1. 70g/cm3)、（17. 9%， 1.76g/cm3)、（15.45%，1.73g/cm3)和（12.97%，1.69g/cm 3)狀態下浸水 4 天后的 CBR 值依 次為：2· 7%、3· 2%、3· 5%、3· 2%、2· 7%、2· 3% ;
[0051] 在坐標系中，繪製CBR隨初始含水率23.99 %、22·01 %、20·87 %、17·9 %、 15. 45%、12. 97%變化的曲線，如圖3所示。根據圖3,可以得到膨脹土最大CBRmax為3. 5%， 大於3% (《公路路基設計規範》(JTGD30-2004)中對填料CBR值的要求），因此該膨脹土可 以直接用作路基填料。同時最大CBR max所對應的含水率為20. 9%。擊實試驗結果表明，該 初始含水率所對應的擊實後的幹密度為1. 70g/cm3。根據上述參數，按現有路基壓實方法進 行路基壓實，現場壓實時，控制膨脹土的含水率在20. 9±2%範圍內；壓實後，要求路基中 膨脹土的幹密度> 1.7g/cm3,採用本發明以最大承載力為目標的膨脹土路基壓實方法，所 確定的膨脹土壓實控制最佳含水率接近天然含水率，容易通過翻曬達到，乾濕度要求相對 要低，但承載力大。
[0052] 對比例2 :
[0053] 取實施例2同樣的土樣，土樣的塑性指數為23. 1%，自由膨脹率為46%，天然含水 率= 24. 1% ;按照以最大初始幹密度為目標的傳統路基壓實控制方法，製備5-6個試 樣，進行幹法和溼法擊實試驗，得到含水率、幹密度參數分別為：
[0054] 幹法擊實：（9. 6 %，1. 74g/cm3)、（11. 8 %，1. 78g/cm3)、（13. 3 %，1. 81g/cm3)、 (14. 9%, 1. 83g/cm3) > (16. 9%, 1. 80g/cm3) > (19. 9%, 1. 75g/cm3)
[0055] 溼法擊實：（24. 0 %, 1. 61g/cm3)、（22. 0 %, 1. 66g/cm3)、（20. 9 %, 1. 70g/cm3)、 (17. 9%, 1. 76g/cm3), (15. 4%, 1. 73g/cm3), (13. 0%, 1. 69g/cm3)
[0056] 將上述數據繪製含水率-幹密度曲線，如附圖4 ;
[0057] 根據附圖4,得到幹法擊實曲線得到的壓實的最佳含水率= 14. 9%，最大幹密 度為P d = 1. 83g/cm3 ;溼法擊實曲線得到的壓實的最佳含水率c〇d = 17. 9%，最大幹密度 為Pd= 1.76g/cm3)，要求壓實控制含水率較低、幹密度較大，填料難以翻曬和壓實。
[0058] 採用本實施例確定的參數選用的膨脹土及壓實方法在京港澳高速公路駐馬店至 信陽段改擴建工程的第六至第九合同段路基建設中應用。相對原來的全部摻拌石灰方案， 採用這種膨脹土路基壓實方法後，港澳高速公路駐信段改擴建工程4個標段累計直接利用 膨脹土 64. 2萬方，節省造價1618. 45萬元，並且縮短了工期保護了生態環境，產生了顯著的 經濟、社會和環保效益。
[0059] 實施例3 :
[0060] 廣西南寧至友誼關高速公路膨脹土路基壓實工程實例
[0061] 廣西是中國著名的膨脹巖土分布區，寧明更是因膨脹巖土的地質災害及工程問題 的嚴重性和複雜性而最早受到國內研究者的關注。南友高速公路建設中在寧明盆地邊緣沿 線分布著大量膨脹性巖土，給公路建設帶來巨大的災難。膨脹土路段開挖路塹產生的膨脹 土挖方就有800多萬方，如果全部將其廢棄將佔用大量寶貴土地資源，並產生嚴重的水土 流失和環境破壞問題。因此，如何利用膨脹土直接填築路基成為南友高速公路建設中的關 鍵技術難題。
[0062] 通過現場取原狀樣和擾動樣進行室內試驗。膨脹土土樣的塑性指數為26. 3 ;自由 膨脹率為42 %，根據公路現行膨脹土判別分類標準，所取土樣為膨脹土。實測天然含水率為 24. 7%。採用以最大承載力為目標的膨脹土壓實方法，先對廣西膨脹土依次進行試樣製備、 擊實和承載比（CBR)試驗，確定壓實控制標準後再進行路基壓實，具體實施步驟如下 ：
[0063] 取至少7份天然含水率狀態下的膨脹土土樣，編號為1、2、3、4、5、6、7 ;測量1號土 樣的天然含水率％ = 24. 7% ;2、3、4、5、6、7號土樣經乾燥，使其含水率比1號土樣天然 含水率％依次降低2-4%，分別得到2、3、4、5、6、7號土樣的含水率ω 2 = 22.4%、ω3 = 21. 4%、ω4 = 20. 2%、ω5 = 18. 9%、ω6 = 16. 9%、ω7 = 14. 5%;對 1-7 號土樣分別進行 擊實，完成擊實後，分別測量1_7號土樣在相應含水率狀態下的幹密度P 1 = 1. 69g/cm3、p 2 =1. 72g/cm3、ρ 3 = 1. 73g/cm3> ρ 4 = L 74g/cm3、ρ 5 = L 75g/cm3、ρ 6 = L 73g/cm3、ρ 7 =1. 70g/cm3 ;然後，按CBR試驗要求將1-7號土樣在水中浸泡4天後，分別進行CBR試驗， 得到得到5個土樣分別在初始含水率、初始幹密度為（24. 7%，1. 69g/cm3)、（22. 4%，1. 72g/ cm3)、（21. 4 %，1. 73g/cm3)、（20. 2 %，1. 74g/cm3)、（18. 9 %，1. 75g/cm3)、（16. 9 %，1. 73g/ cm3)和（14. 5%，1.70g/cm3)狀態下浸水 4 天后的 CBR 值依次為：3. 0%、3. 2%、3. 4%、 3. 2%,3. 0%,2. 8%,2. 6% ；
[0064] 在坐標系中，繪製 CBR 隨初始含水率 24. 7%、22· 4%、21· 4%、20· 2%、18· 9%、 16. 9%、14. 5%變化的曲線，如圖5所示。根據圖5,可以得到廣西膨脹土最大CBR為3. 4%， 大於3% (《公路路基設計規範》（JTG D30-2004)中對填料CBR值的要求），因此該膨脹土 可以直接用作路基填料。同時最大CBR(3. 4% )所對應的含水率為21. 4%。擊實試驗結果 表明，該初始含水率所對應的擊實後的幹密度為1.73g/cm3。根據上述參數，按現有路基壓 實方法進行路基壓實，現場壓實時，控制膨脹土的含水率在19. 4-23. 4%範圍內；壓實後， 要求路基中膨脹土的幹密度> 1.73g/cm3,採用本發明以最大承載力為目標的膨脹土路基 壓實方法，所確定的膨脹土壓實控制最佳含水率接近天然含水率，容易通過翻曬達到，乾濕 度要求相對要低，但承載力大。
[0065] 對比例3
[0066] 取實施例3同樣的土樣，膨脹土土樣的塑性指數為26. 3 ;自由膨脹率為42%，實測 天然含水率為24. 7% ;按照以最大初始幹密度為目標的傳統路基壓實控制方法，進行幹法 和溼法擊實試驗，得到含水率、幹密度參數分別為：
[0067] 幹法擊實：（10. 0 %，1. 80g/cm3)、（11. 5 %，1. 81g/cm3)、（14. 2 %，1. 82g/cm3)、 (16. 0%, 1. 80g/cm3), (18. 3%, 1. 78g/cm3)
[0068] 溼法擊實：（24. 7 %，1. 69g/cm3)、（22. 4 %，1. 72g/cm3)、（21. 4 %，1. 73g/cm3)、 (20. 2 %, 1. 74g/cm3), (18. 9 %, 1. 75g/cm3), (16. 9 %, 1. 73g/cm3), (14. 5 %, 1. 70g/cm3)
[0069] 將上述數據繪製含水率-幹密度曲線，如附圖6 ;
[0070] 根據圖6,可以得到廣西膨脹土幹法擊實最佳含水率為14. 2%，最大幹密度為 1. 82g/cm3 ;溼法擊實最佳含水率為18. 9%，最大幹密度為1. 75g/cm3。將上述兩種初始含水 率和幹密度狀態下的擊實樣，進行CBR試驗，測試幹法擊實最佳狀態下試樣的CBR為2. 6%; 溼法擊實最佳狀態下試樣的CBR為3. 0%。
[0071] 若按照幹法擊實最佳含水率和幹密度狀態進行路基壓實控制，在廣西多雨氣候條 件下，很難將填料的含水率從27. 1%降低至14.2%，且難以達到幹密度要求。即使達到壓 實要求，其承載力CBR(2. 6%)也小於規範規定的3%。因此，按照該控制方法，該膨脹土 不能用作路基填料。若按照溼法擊實最佳含水率和幹密度狀態進行路基壓實控制，同樣 要將填料的含水率通過翻曬降低7個百分點左右，且在溼法最大幹密度狀態下其承載比 (3.0%)勉強達到規範要求。
[0072] 採用本實施例最大承載力為目標的膨脹土壓實方法在廣西南寧至友誼關高速公 路No. 11合同段16公裡膨脹土路段上得到推廣應用。原設計方案由於考慮到傳統膨脹土 路基壓實方法無法壓實膨脹土，只能採用棄土換填，清挖方需全部廢棄，另需外借非膨脹土 200萬方，棄、借土場將分別佔地1499畝和435畝。採用以最大承載力為目標的膨脹土壓 實方法後，相對原設計方案，節省工程直接費2712. 13萬元，膨脹土利用率達到60%，減少 借棄土場佔地851畝。按照運土車每公裡耗油1升，每車20方，棄土平均運距6公裡，取土 平均運距10公裡計算，該技術的應用共減少油耗1750萬升，南寧至友誼關高速公路通車至 今，該膨脹土路段運營良好。
【權利要求】
1. 一種膨脹土路基壓實方法，包括下述步驟： 第一步：測試膨脹土壓實指標和承載能力 取至少5份天然含水率狀態下的膨脹土土樣，編號為1、2、3、4、5 ;測量1號土樣的天然 含水率;2、3、4、5號土樣經乾燥，使其含水率比1號土樣天然含水率(^依次降低2-4%， 分別得到2、3、4、5號土樣的含水率ω 2、ω3、ω4、ω5 ;對1-5號土樣分別進行擊實，完成擊實 後，分別測量1-5號土樣在相應含水率狀態下的幹密度Ρρ ρ2、ρ3、ρ4、ρ5;然後，按CBR 試驗要求將1-5號土樣在水中浸泡4天後，分別進行CBR試驗，得到得到5個土樣分別在 (ωρ p丄）、（ω2，ρ 2)、（ω3, ρ 3)、（ω4，p 4)和（ω5，p 5)不同初始含水率和初始幹密度狀 態下浸水4天後的CBR值；在直角坐標系中，繪製CBR-ω曲線，得到膨脹土 CBR隨初始含水 率ω2、ω3、ω4、ω5變化的曲線； 第二步：確定膨脹土壓實控制指標 在第一步得到的曲線中選擇CBR值>3%的點，該點所對應的膨脹土的含水率ω作為 現場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到的ω所對應的土樣幹密度作為路基壓實 控制幹密度Ρ ; 當曲線中最大的CBR值〈3%時，返回第一步，增加天然含水率狀態下的膨脹土土樣份 數，重複第一步的過程，直至CBR-ω曲線中出現CBR值>3%的點；選擇該點所對應的所對 應的膨脹土的含水率ω作為膨脹土現場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到的ω 所對應的土樣幹密度作為路基壓實控制幹密度Ρ ; 第三步：膨脹土路基壓實 按步驟二得到的膨脹土及其壓實控制指標按現有路基壓實方法進行路基壓實，現場壓 實時，控制膨脹土的含水率在ω ±2%範圍內；壓實後，要求路基中膨脹土的幹密度>路基 壓實控制幹密度Ρ。
2. 根據權利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特徵在於：天然含水率狀態下 的膨脹土土樣取樣份數為5-15份。
3. 根據權利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特徵在於：對土樣進行天然含 水率或含水率測量時，膨脹土的粒徑< 2cm。
4. 根據權利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特徵在於：土樣乾燥是將膨脹 土攤鋪在塑料布上進行。
5. 根據權利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特徵在於：所述擊實重型擊實 標準進行，具體是將粒徑< lcm的膨脹土分三次在擊實筒中進行擊實，每層擊數30-98次， 擊實功 2677. 2kj/m3。
6. 根據權利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特徵在於：土樣幹密度採用稱 重法測得擊實筒內土樣的重量，並根據土樣含水率和筒的體積計算得此含水率狀態下的土 樣幹密度。
7. 根據權利要求1-6任意一項所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特徵在於：CBR試 驗是將擊實後的帶有土樣的擊實筒，在其頂面放一張直徑15. 2cm的濾紙，並在其上安裝附 有調節杆的多孔板，在多孔板上加每塊1. 25kg的荷載板4塊；將擊實筒和多孔板一同放入 水槽內，向槽內緩慢放水，讓水自由進入試件的底部和頂部，直至水面在試件頂部以上大約 25mm，浸水4天後，將試件取出，按貫入試驗要求，測量膨脹土的CBR。
【文檔編號】E01C3/04GK104120640SQ201410389146
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月8日 優先權日:2014年8月8日
【發明者】鄭健龍, 張銳 申請人:長沙理工大學