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，通過濕法制備試件，采用不同含水率的試件逐個測試CBR，繪制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(xiàn)場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到的ω所對應的土樣干密度作為路基壓實控制干密度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干密度，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(zhì)量以及快速施工的目的。本發(fā)明工藝方法簡單、操作方便、路基承載力大、水穩(wěn)性好，適用于南方膨脹土、高液限土、紅粘土等不良細粒土土質(zhì)路基壓實，能大大提高不良土質(zhì)填料的利用率。
【專利說明】
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)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。屬于公路膨脹土路基施工方法【技術(shù)領域】。 一種膨脹土路基壓實方法

【背景技術(shù)】
[0002] 膨脹土是一種富含膨脹性粘土礦物并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(qū)膨脹土天然含水率較高，壓實困難且水穩(wěn)性差，是一種不良的土質(zhì)。
[0003] 按照現(xiàn)行的我國公路路基設計規(guī)范，路堤填料必須滿足承載力（CBR)要求，這一 技術(shù)措施對保證高速公路的建設質(zhì)量起到了非常重要的作用。但現(xiàn)行公路路基設計和施工 規(guī)范中沒有明確膨脹土壓實控制標準。設計施工中通常采用傳統(tǒng)的干法擊實試驗確定膨脹 土路堤最佳填筑含水率和最大干密度。
[0004] 干法擊實試驗確定的最佳含水率遠低于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 %，干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干法擊實確定的最佳含水率。同時由于干 法擊實試驗得到的最大干密度較大（如寧明膨脹土干法擊實最大干密度為1.82g/cm 3)，規(guī) 范中要求壓實后的填料的干密度應達到最大干密度的93%以上，因此使得膨脹土更難達到 壓實度的要求。即使想方設法達到干法擊實試驗確定的最佳含水率和壓實度標準，由于膨 脹土的含水率越低，干密度越大，土體膨脹潛勢越大，路基在南方潮濕的環(huán)境條件下吸濕的 能力更強，通過長期的水汽遷移，路基的含水率顯著增大，干密度顯著降低，并產(chǎn)生顯著的 膨脹變形，使得路基的剛度和承載能力大幅降低（干法擊實最佳含水率和干密度狀態(tài)下測 得的承載比CBR小于3% )，引起路基路面的變形破壞。因此，現(xiàn)有路基壓實方法存在水穩(wěn) 性差、承載力低的技術(shù)問題，并且，至今為止，國內(nèi)外也沒有很好的解決膨脹土路基壓實的 方法，多采用石灰改良或棄土換填的方法，前者造價高，工期長；后者造成大量借棄土占地， 生態(tài)環(huán)境破壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)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(wěn)性好的膨脹土路基壓實方法。
[0006] 本發(fā)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(tài)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(jīng)干燥，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， 完成擊實后，分別測量1-5號土樣在相應含水率狀態(tài)下的干密度Pl、Ρ 2、Ρ3、Ρ4、Ρ5;然 后，按CBR試驗要求將1-5號土樣在水中浸泡4天后，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 干密度狀態(tài)下浸水4天后的CBR值；在直角坐標系中，繪制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(xiàn)場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到的ω所對應的土樣干密度作為路基 壓實控制干密度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(tài)下的膨脹土土 樣份數(shù)，重復第一步的過程，直至CBR-ω曲線中出現(xiàn)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(xiàn)場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到 的ω所對應的土樣干密度作為路基壓實控制干密度ρ ;
[0012] 由于《公路路基設計規(guī)范》-JTG D30-2004中對填料CBR值的要求是填料的 CBRmax彡3%，因此，本發(fā)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(xiàn)有路基壓實方法進行路基壓實，現(xiàn) 場壓實時，控制膨脹土的含水率在ω ±2%范圍內(nèi)；壓實后，要求路基中膨脹土的干密度> 路基壓實控制干密度Ρ。
[0015] 發(fā)明一種膨脹土路基壓實方法，天然含水率狀態(tài)下的膨脹土土樣取樣份數(shù)為5-15 份。
[0016] 發(fā)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(fā)明一種膨脹土路基壓實方法，土樣干燥是將膨脹土攤鋪在塑料布上進行。
[0018] 發(fā)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(shù)30-98次，擊實功2677. 2kj/m3。
[0019] 發(fā)明一種膨脹土路基壓實方法，土樣干密度采用稱重法測得擊實筒內(nèi)土樣的重 量，并根據(jù)土樣含水率和筒的體積計算得此含水率狀態(tài)下的試樣干密度。
[0020] 發(fā)明一種膨脹土路基壓實方法，CBR試驗按《公路土工試驗規(guī)程》（JTG E40-2007) 進行；具體是將擊實后的帶有土樣的擊實筒，在其頂面放一張直徑15. 2cm的濾紙，并在其 上安裝附有調(diào)節(jié)桿的多孔板，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(nèi)，向槽內(nèi)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天后，將試件取出，按貫入試驗要求，測量膨脹土的CBR。
[0021] 本發(fā)明采用上述工藝方法，根據(jù)我國公路路基設計規(guī)范，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(xiàn)有技術(shù)中膨脹土 直接填筑路堤時難以達到壓實控制含水率和壓實度，并且其水穩(wěn)性差、承載力低的技術(shù)難 題，突破以往片面追求路基填料最大初始干密度的傳統(tǒng)技術(shù)。
[0022] 本發(fā)明可以合理確定直接利用膨脹土填筑路基時的壓實控制含水率和干密度。按 本發(fā)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，干密 度相對較低，在此含水率和干密度狀態(tài)下膨脹土承載力大（CBR>3% )，水穩(wěn)性好，適用于南 方膨脹土、商液限土、紅粘土等不良細粒土土質(zhì)路基壓實，能大大提商不良土質(zhì)填料的利用 率。
[0023] 本發(fā)明通過濕法制備試件并逐個測試CBR，得到最大CBR所對應的膨脹土含水率 和干密度，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干密度，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(zhì)量以及快速施工的目的。
[0024] 發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的優(yōu)點和積極效果是：
[0025] 按常用的以初始最大干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，最大干密度大。而南方濕熱氣候條件下，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(guī)定 的壓實度標準。同時，過低的初始含水率和過大的初始干密度會使膨脹土填料具有很大的 膨脹潛勢，在南方潮濕氣候條件下按照傳統(tǒng)方法壓實控制成形的膨脹土路基會產(chǎn)生很大的 膨脹變形，從而造成路面變形開裂。本發(fā)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干密度，其確定的含水率更接近天然含 水率，干密度相對較低，但水穩(wěn)性好，承載力大，能滿足路基對填料承載力的要求。按照此方 法填筑的路基其工后變形小，承載力強。該方法尤其適用于膨脹土填料，同時也適用于南方 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(fā)明實施例1得到的CBR-ω曲線。
[0027] 附圖2為本發(fā)明對比例1得到的含水率-干密度ω-ρ曲線。
[0028] 附圖3為本發(fā)明實施例2得到的CBR- ω曲線。
[0029] 附圖4為本發(fā)明對比例2得到的含水率-干密度ω-ρ曲線。
[0030] 附圖5為本發(fā)明實施例3得到的CBR- ω曲線。
[0031] 附圖6為本發(fā)明對比例3得到的含水率-干密度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(qū)、火山巖地區(qū)、西部地區(qū)以及中部部分地 區(qū)。2009年開工建設的中線高速公路（?？谥镣筒┐┰脚蛎浲练植紖^(qū)，路塹邊坡開挖后 僅經(jīng)歷幾場大雨，十余個邊坡發(fā)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占用大量寶貴的土 地資源，并將產(chǎn)生嚴重的水土流失和生態(tài)環(huán)境破壞。
[0035] 在海屯高速公路現(xiàn)場采集膨脹土原狀土樣和擾動土樣，進行基本物理性質(zhì)指標和 工程性質(zhì)試驗。室內(nèi)試驗結(jié)果表明：海屯高速公路膨脹土土樣的塑性指數(shù)為23. 1%，自由 膨脹率為48. 2%。根據(jù)公路現(xiàn)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%。采用本發(fā)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 次進行試樣制備、擊實和承載比（CBR)試驗，確定壓實控制標準后再進行路基壓實，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(jīng)干燥，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 擊實后，分別測量1-6號土樣在相應含水率狀態(tài)下的干密度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 ;然后，按 CBR 試驗要求將1-6號土樣在水中浸泡4天后，分別進行CBR試驗，得到得到6個土樣分別在初 始含水率、初始干密度為（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(tài)下浸水 4 天 后的 CBR 值依次為：2. 4%、3· 5%、3· 7%、3· 3%、2· 8%、2· 5% ;
[0037] 在坐標系中，繪制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(jù)圖1，可以得到海南膨脹土最大CBRmax為 3.7%，大于3%(《公路路基設計規(guī)范》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(jié)果表明， 該初始含水率所對應的擊實后的干密度為1. 81g/cm3 ;根據(jù)上述參數(shù)，按現(xiàn)有路基壓實方法 進行路基壓實，現(xiàn)場壓實時，控制膨脹土的含水率在20. 9±2%范圍內(nèi)；壓實后，要求路基 中膨脹土的干密度彡1. 81g/cm3,采用本發(fā)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，干濕度要求相 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(shù)為23. 1%，自由膨脹率為48. 2%，天然含 水率為26. 2 %。按照以最大初始干密度為目標的傳統(tǒng)路基壓實控制方法，制備5-6個試樣， 進行干法和濕法擊實試驗，得到含水率、干密度參數(shù)分別為：
[0040] 干法擊實：（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] 濕法擊實：（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(shù)據(jù)繪制含水率-干密度曲線，如附圖2 ;
[0043] 根據(jù)圖2,可以得到海南膨脹土干法擊實最佳含水率為15.6%，最大干密度為 1. 87g/cm3 ;濕法擊實最佳含水率為18. 8%，最大干密度為1. 84g/cm3。將上述兩種初始含水 率和干密度狀態(tài)下的擊實樣，進行CBR試驗，測試干法擊實最佳狀態(tài)下試樣的CBR為2. 8%; 濕法擊實最佳狀態(tài)下試樣的CBR為3. 3%。
[0044] 若按照干法擊實最佳含水率和干密度狀態(tài)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%，且難以達到干密度要求。即使達到壓 實要求，其承載力CBR(2. 8%)也小于規(guī)范規(guī)定的3%。因此，按照該控制方法，該膨脹土 不能用作路基填料。若按照濕法擊實最佳含水率和干密度狀態(tài)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，且在濕法最大干密度狀態(tài)下其承載比 (3.3%)勉強達到規(guī)范要求。
[0045] 采用本發(fā)明方法在海口至屯昌高速公路K6+220?K7+150膨脹土路堤修筑工程中 應用，共減少工程直接費127. 24萬元，利用膨脹土 122萬方，減少借棄土場占地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筑的技術(shù)難題。通過現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，上述合同段開挖路段具 有膨脹土工程地質(zhì)特征，即土體顏色呈深褐色，黏土，有滑感，裂隙較為發(fā)育，易風化呈碎粒 狀，含鈣質(zhì)結(jié)核。土樣的塑性指數(shù)為23. 1%，自由膨脹率為46%，根據(jù)公路現(xiàn)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(nèi)試驗， 膨脹土天然含水率ω(ι = 24. 1%，并按"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(jīng)干燥，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，完成擊實后，分 別測量1-6號土樣在相應含水率狀態(tài)下的干密度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 ;然后，按 CBR 試驗要求將 1-6號土樣在水中浸泡4天后，分別進行CBR試驗，得到得到6個土樣分別在初始含水率、初 始干密度為（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(tài)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，繪制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(jù)圖3,可以得到膨脹土最大CBRmax為3. 5%， 大于3% (《公路路基設計規(guī)范》(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(jié)果表明，該 初始含水率所對應的擊實后的干密度為1. 70g/cm3。根據(jù)上述參數(shù)，按現(xiàn)有路基壓實方法進 行路基壓實，現(xiàn)場壓實時，控制膨脹土的含水率在20. 9±2%范圍內(nèi)；壓實后，要求路基中 膨脹土的干密度> 1.7g/cm3,采用本發(fā)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，干濕度要求相對 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(shù)為23. 1%，自由膨脹率為46%，天然含水 率= 24. 1% ;按照以最大初始干密度為目標的傳統(tǒng)路基壓實控制方法，制備5-6個試 樣，進行干法和濕法擊實試驗，得到含水率、干密度參數(shù)分別為：
[0054] 干法擊實：（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] 濕法擊實：（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(shù)據(jù)繪制含水率-干密度曲線，如附圖4 ;
[0057] 根據(jù)附圖4,得到干法擊實曲線得到的壓實的最佳含水率= 14. 9%，最大干密 度為P d = 1. 83g/cm3 ;濕法擊實曲線得到的壓實的最佳含水率c〇d = 17. 9%，最大干密度 為Pd= 1.76g/cm3)，要求壓實控制含水率較低、干密度較大，填料難以翻曬和壓實。
[0058] 采用本實施例確定的參數(shù)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， 采用這種膨脹土路基壓實方法后，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(jié)省造價1618. 45萬元，并且縮短了工期保護了生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)生了顯著的 經(jīng)濟、社會和環(huán)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(qū)，寧明更是因膨脹巖土的地質(zhì)災害及工程問題 的嚴重性和復雜性而最早受到國內(nèi)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(chǎn)生的膨脹 土挖方就有800多萬方，如果全部將其廢棄將占用大量寶貴土地資源，并產(chǎn)生嚴重的水土 流失和環(huán)境破壞問題。因此，如何利用膨脹土直接填筑路基成為南友高速公路建設中的關 鍵技術(shù)難題。
[0062] 通過現(xiàn)場取原狀樣和擾動樣進行室內(nèi)試驗。膨脹土土樣的塑性指數(shù)為26. 3 ;自由 膨脹率為42 %，根據(jù)公路現(xiàn)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%。采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制備、 擊實和承載比（CBR)試驗，確定壓實控制標準后再進行路基壓實，具體實施步驟如下 ：
[0063] 取至少7份天然含水率狀態(tài)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(jīng)干燥，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，完成擊實后，分別測量1_7號土樣在相應含水率狀態(tài)下的干密度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 ;然后，按CBR試驗要求將1-7號土樣在水中浸泡4天后，分別進行CBR試驗， 得到得到5個土樣分別在初始含水率、初始干密度為（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(tài)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，繪制 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(jù)圖5,可以得到廣西膨脹土最大CBR為3. 4%， 大于3% (《公路路基設計規(guī)范》（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(jié)果 表明，該初始含水率所對應的擊實后的干密度為1.73g/cm3。根據(jù)上述參數(shù)，按現(xiàn)有路基壓 實方法進行路基壓實，現(xiàn)場壓實時，控制膨脹土的含水率在19. 4-23. 4%范圍內(nèi)；壓實后， 要求路基中膨脹土的干密度> 1.73g/cm3,采用本發(fā)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，干濕 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(shù)為26. 3 ;自由膨脹率為42%，實測 天然含水率為24. 7% ;按照以最大初始干密度為目標的傳統(tǒng)路基壓實控制方法，進行干法 和濕法擊實試驗，得到含水率、干密度參數(shù)分別為：
[0067] 干法擊實：（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] 濕法擊實：（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(shù)據(jù)繪制含水率-干密度曲線，如附圖6 ;
[0070] 根據(jù)圖6,可以得到廣西膨脹土干法擊實最佳含水率為14. 2%，最大干密度為 1. 82g/cm3 ;濕法擊實最佳含水率為18. 9%，最大干密度為1. 75g/cm3。將上述兩種初始含水 率和干密度狀態(tài)下的擊實樣，進行CBR試驗，測試干法擊實最佳狀態(tài)下試樣的CBR為2. 6%; 濕法擊實最佳狀態(tài)下試樣的CBR為3. 0%。
[0071] 若按照干法擊實最佳含水率和干密度狀態(tài)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%，且難以達到干密度要求。即使達到壓 實要求，其承載力CBR(2. 6%)也小于規(guī)范規(guī)定的3%。因此，按照該控制方法，該膨脹土 不能用作路基填料。若按照濕法擊實最佳含水率和干密度狀態(tài)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，且在濕法最大干密度狀態(tài)下其承載比 (3.0%)勉強達到規(guī)范要求。
[0072] 采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公里膨脹土路段上得到推廣應用。原設計方案由于考慮到傳統(tǒng)膨脹土 路基壓實方法無法壓實膨脹土，只能采用棄土換填，清挖方需全部廢棄，另需外借非膨脹土 200萬方，棄、借土場將分別占地1499畝和435畝。采用以最大承載力為目標的膨脹土壓 實方法后，相對原設計方案，節(jié)省工程直接費2712. 13萬元，膨脹土利用率達到60%，減少 借棄土場占地851畝。按照運土車每公里耗油1升，每車20方，棄土平均運距6公里，取土 平均運距10公里計算，該技術(shù)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(quán)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(tài)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(jīng)干燥，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 后，分別測量1-5號土樣在相應含水率狀態(tài)下的干密度Ρρ ρ2、ρ3、ρ4、ρ5;然后，按CBR 試驗要求將1-5號土樣在水中浸泡4天后，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干密度狀 態(tài)下浸水4天后的CBR值；在直角坐標系中，繪制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(xiàn)場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到的ω所對應的土樣干密度作為路基壓實 控制干密度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(tài)下的膨脹土土樣份 數(shù)，重復第一步的過程，直至CBR-ω曲線中出現(xiàn)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(xiàn)場壓實膨脹土的控制含水率，由擊實試驗得到的ω 所對應的土樣干密度作為路基壓實控制干密度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(xiàn)有路基壓實方法進行路基壓實，現(xiàn)場壓 實時，控制膨脹土的含水率在ω ±2%范圍內(nèi)；壓實后，要求路基中膨脹土的干密度>路基 壓實控制干密度Ρ。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特征在于：天然含水率狀態(tài)下 的膨脹土土樣取樣份數(shù)為5-15份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特征在于：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(jù)權(quán)利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特征在于：土樣干燥是將膨脹 土攤鋪在塑料布上進行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特征在于：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(shù)30-98次， 擊實功 2677. 2kj/m3。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特征在于：土樣干密度采用稱 重法測得擊實筒內(nèi)土樣的重量，并根據(jù)土樣含水率和筒的體積計算得此含水率狀態(tài)下的土 樣干密度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任意一項所述的一種膨脹土路基壓實方法，其特征在于：CBR試 驗是將擊實后的帶有土樣的擊實筒，在其頂面放一張直徑15. 2cm的濾紙，并在其上安裝附 有調(diào)節(jié)桿的多孔板，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(nèi)，向槽內(nèi)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天后，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(yōu)先權(quán)日:2014年8月8日
【發(fā)明者】鄭健龍, 張銳 申請人:長沙理工大學