采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，为了实现以往无法被利用的湿陷性黄土作为路基填料而设计。本发明专利技术采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺包括：施工测量放样、上料、初次整平、水泥撒布、机械拌合、二次整平、碾压、压实度检测、利用有限元软件ABAQUS，建立三维有限元模型，对所建的路基模型进行弯沉验证。本发明专利技术实现耕地、生态保护与废物再利用可持续发展的有机结合，同时对治理黄土地区路基工程具有重大的意义。

Construction technology of roadbed filling with Cement Improved Loess

The invention relates to a construction technology for using cement to improve the subgrade filling of the loess. In order to realize the past wet collapsible loess as a subgrade filler, it is designed. This invention adopts the cement modified loess to carry on the subgrade filling construction technology including: construction survey sampling, feeding, first leveling, cement spread, mechanical mixing, two leveling, roller compaction, compaction degree testing, and using finite element software ABAQUS to establish a three-dimensional finite element model to verify the deflection of the built subgrade model. The invention realizes the organic combination of the sustainable development of cultivated land, ecological protection and waste reuse, and has great significance for the treatment of Subgrade Engineering in loess area.

【技术实现步骤摘要】
采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺
本专利技术涉及公路施工领域，具体是一种采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺。
技术介绍
黄土是一个复杂而巨大的地质系统，关于黄土成因的研究，已有百余年的历史，中外学者先后提出了十多种不同成因的假说，其中主要是风成说、水成说和多种成因说三大类型。目前，以黄土地质特征和以黄土湿陷特性为基础的分类体系都在广泛地应用，而以颗粒组成特性为基础的分类体系也引起了研究者的重视。以地质特征(地层、年代、成因)为基础的黄土分类体系，将黄土分为老黄土、新黄土和新近堆积黄土(O42)。不同的名称传达给人们不同的特性信息：形成时代越早，地层位置越深，黄土的密实度越高，工程性质越好。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种更为简单、便捷、有效的对黄土改良并将改良后的黄土填料作为路基填料的采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺。本专利技术采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，包括：施工测量放样、上料、初次整平、水泥撒布、机械拌合、二次整平、碾压、压实度检测、利用有限元软件ABAQUS，建立三维有限元模型，对所建的路基模型进行弯沉验证，其中，水泥采用外掺法掺入黄土中，掺和料掺量为4％、5％或6％；还包括对路基填料进行质量检测，所述检测包括：选择一段测试路段，在路基填料完成后，进行弯沉测试以及承载板土基回弹模量测试；还包括：在测试路段施工完成第二层水泥改良黄土后反开挖25cm埋设沉降观测板，沉降观测板设置在距路线中心线6m处，每隔20m左右对称埋设1对，每层施工完成后反开挖安装沉降观测管，路基施工完成后每7天观测1次沉降情况。进一步地，所述的施工测量放样具体包括：按施工要求对原坐标点、高程点、加密导线点、水准点进行复核，恢复路线中线，增设临时水准点；利用水准仪检测填前碾压后地面标高，根据实测标高和设计标高确定填方坡脚线，使用全站仪放出路基坡脚线，同时使路基宽度要比其设计宽度多出30㎝，使用白灰划出路基的填筑边线，在每20m直线段的路基两侧边线外30cm各设一边桩，并用红漆标记以确定一横断面，根据试验段平面布置图布设测点，实测各点碾压后顶面标高；根据填筑前后高程差计算压实厚度，推算松铺系数，其中，松铺系数＝(松铺高程-下承层高程)/(压实后高程-下承层高程)。进一步地，所述的上料包括：进行黄土摊铺，按照布料的堆放间距画方格后，填料按水平分层，先低后高、先两侧后中央进行卸料，路堤填筑时根据设计断面采用纵向全断面水平分层填筑，从最低处起分层填筑、逐层压实不应超过25cm；填料的摊铺使用装载机，将填料均匀地摊铺在预定的宽度上，通过对实测填料的含水率与最佳含水率进行比较，摊铺后的填料如果含水率过小，则在填料层上进行洒水，直至达到要求的含水率，洒水量经计算确定；如果含水率过大，则应进行翻晒，使其达到最佳含水率；路基每层填筑严格执行“画格上土”，在填土前用石灰线撒出方格网，摊铺时松铺系数采用1.2控制，松铺厚度30cm，确定的方格网大小为10m×10m，自卸车卸土时优先采用倒退上土的方式，即自卸车辆卸土后，立即用装载机将新倒的土方推开；下一辆自卸车在刚摊好土层上倒退，采用填土进占的方式卸土；根据松铺厚度用标尺法或堆灰台的方法控制填筑高度。进一步地，所述的初次整平具体包括：计算出黄土和水泥的用量后，设立高度控制线来控制松铺厚度，填料先通过装载机进行粗平，再用平地机进行精平，其中，松铺厚度不超过30cm；平地机精平时应由一侧向另外一侧进行刮平，要做到层面平整、均匀，必要时可再返回刮一遍，精平后静压1遍；所述的二次整平具体包括：水泥土混合料拌和均匀后再进行稳压一遍，随即用平地机再次初平，平地机由一侧向另一侧进行刮平，然后用压路机立即在刚初平的路段上快速静压一遍，再用平地机精平一次。进一步地，所述的水泥撒布具体包括：采用外掺法进行水泥的撒布，设定撒布车水泥撒布量为23kg/m2，撒布水泥前，根据处理宽度，用白灰划好宽度为2.3m，两侧搭接5cm的跑道指引水泥撒布车撒布水泥，不足2.3m宽度的采用人工画方格进行布灰。进一步地，所述的机械拌合具体包括：在含水率满足要求的情况下，采用路拌机进行水泥土拌合，实时检查拌合深度并配合路拌机操作员调整拌合深度，拌和时破坏l0cm下承层的表面；路拌机正常拌和两次，拌合均匀后，进行含水率、灰剂量的取样测定；若石灰剂量不满足要求时，根据检测数据计算出需要补加的水泥用量，均匀撒布后再次进行拌和；在拌合结束时，如果混合料的含水率不足，用洒水车补充洒水；洒水后，再次进行拌合，使水分在混和料中分布均匀；拌合机械应紧跟在洒水车后面进行拌合，减少水分流失；洒水拌合过程中，实时检查混合料的含水率，混合料拌和均匀后应色泽一致，没有水泥团和花面，且水分均匀适宜。进一步地，所述的碾压过程具体包括：整型后当填料的含水率等于或大于最佳含水率1-2％和水泥剂量EDTA滴定合格时，立即按照拟定的压实程序进行碾压，实时检测压实度，使得压实度大于设计和规范值以上；整个碾压工作要控制在不超过缓凝水泥失效前完成，碾压完成后，经检验合格后进行下一道施工；试验段采用“1-1-N-1”组合方式进行碾压，即一遍静压、一遍弱振、N遍强振、一遍静压，碾压步骤具体如下：先用压路机静压和弱振，压实时先压两侧即靠路肩部分后压中间，根据静压后的表面压实情况，对低洼地段人工补料，使表面达到均匀压实的程度；然后用重型压路机进行第一遍和第二遍振动压实。当重型压路机碾压第二遍完成后，在标识的白灰点附近分别用灌砂法测定压实度及使用全站仪测量三维坐标。将测量、检测结果按照编号及层次、振动压实遍数记录在相应的记录表中；进行压实度检测，如压实度满足要求，再进行一遍静压；如压实度不满足要求，则重复第二步程序，每次强振碾压之后进行一次压实度检测，直至压实度检测合格后停止强振；如果振动碾压遍数超过8遍，仍不能达到设计要求压实度，则要求更换碾压设备，使本层压实度达到设计要求；压路机静压行走速度控制在2.3km/h左右，振动碾压行走速度控制在3.7km/h左右；碾压时重叠宽度静压为1/4轮宽，振压为1/3轮宽；压路机在改变行驶方向、减速或停驶前应先停止振动，平稳的改变运行方向，不允许压路机在惯性滚动的状态下变换方向。进一步地，采用滴定测定路基的水泥剂量，具体包括：EDTA配制：称取EDTA37.23克；用40～50的蒸馏水溶解，冷却后定容至1000ml；氯化铵溶液配制：称500克氯化铵，加蒸馏水4500ml溶解；氢氧化钠配制：称18克氢氧化钠，放入洁净的烧杯中，加1000ml蒸馏水使其全部溶解，待冷却后加入2ml三乙醇胺，搅拌均匀后储存在玻璃罐中；钙红指示剂配制：将0.2克钙试剂羧酸钠与20克预先在烘箱中烘1小时的硫酸钾混合，放入研钵中研细，储存于棕色广口瓶中待用；取样1000克，加氯化铵溶液2000ml，搅拌5分钟，静置10分钟；将上部清液转移至300ml的烧杯内搅匀加盖待用；用移液管吸取上面清液10ml，放入200ml的三角瓶内，用量管吸取氢氧化钠50ml，加入三角瓶内，此时测溶液的PH值为12.5～13；加入0.2克钙红指示剂摇匀；滴定管中加入EDTA溶液并记录体积V1；开始滴定，边滴定边摇匀，仔细观察溶液颜色，溶液颜色变为紫色时，放慢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，其特征在于，包括：施工测量放样、上料、初次整平、水泥撒布、机械拌合、二次整平、碾压、压实度检测、利用有限元软件ABAQUS，建立三维有限元模型，对所建的路基模型进行弯沉验证，其中，水泥采用外掺法掺入黄土中，掺和料掺量为4％、5％或6％；还包括对路基填料进行质量检测，所述检测包括：选择一段测试路段，在路基填料完成后，进行弯沉测试以及承载板土基回弹模量测试；还包括：在测试路段施工完成第二层水泥改良黄土后反开挖25cm埋设沉降观测板，沉降观测板设置在距路线中心线6m处，每隔20m左右对称埋设1对，每层施工完成后反开挖安装沉降观测管，路基施工完成后每7天观测1次沉降情况。

【技术特征摘要】
1.一种采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，其特征在于，包括：施工测量放样、上料、初次整平、水泥撒布、机械拌合、二次整平、碾压、压实度检测、利用有限元软件ABAQUS，建立三维有限元模型，对所建的路基模型进行弯沉验证，其中，水泥采用外掺法掺入黄土中，掺和料掺量为4％、5％或6％；还包括对路基填料进行质量检测，所述检测包括：选择一段测试路段，在路基填料完成后，进行弯沉测试以及承载板土基回弹模量测试；还包括：在测试路段施工完成第二层水泥改良黄土后反开挖25cm埋设沉降观测板，沉降观测板设置在距路线中心线6m处，每隔20m左右对称埋设1对，每层施工完成后反开挖安装沉降观测管，路基施工完成后每7天观测1次沉降情况。2.根据权利要求1所述的采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，其特征在于，所述的施工测量放样具体包括：按施工要求对原坐标点、高程点、加密导线点、水准点进行复核，恢复路线中线，增设临时水准点；利用水准仪检测填前碾压后地面标高，根据实测标高和设计标高确定填方坡脚线，使用全站仪放出路基坡脚线，同时使路基宽度要比其设计宽度多出30㎝，使用白灰划出路基的填筑边线，在每20m直线段的路基两侧边线外30cm各设一边桩，并用红漆标记以确定一横断面，根据试验段平面布置图布设测点，实测各点碾压后顶面标高；根据填筑前后高程差计算压实厚度，推算松铺系数，其中，松铺系数＝(松铺高程-下承层高程)/(压实后高程-下承层高程)。3.根据权利要求1所述的采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，其特征在于，所述的上料包括：进行黄土摊铺，按照布料的堆放间距画方格后，填料按水平分层，先低后高、先两侧后中央进行卸料，路堤填筑时根据设计断面采用纵向全断面水平分层填筑，从最低处起分层填筑、逐层压实不应超过25cm；填料的摊铺使用装载机，将填料均匀地摊铺在预定的宽度上，通过对实测填料的含水率与最佳含水率进行比较，摊铺后的填料如果含水率过小，则在填料层上进行洒水，直至达到要求的含水率，洒水量经计算确定；如果含水率过大，则应进行翻晒，使其达到最佳含水率；路基每层填筑严格执行“画格上土”，在填土前用石灰线撒出方格网，摊铺时松铺系数采用1.2控制，松铺厚度30cm，确定的方格网大小为10m×10m，自卸车卸土时优先采用倒退上土的方式，即自卸车辆卸土后，立即用装载机将新倒的土方推开；下一辆自卸车在刚摊好土层上倒退，采用填土进占的方式卸土；根据松铺厚度用标尺法或堆灰台的方法控制填筑高度。4.根据权利要求1所述的采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，其特征在于，所述的初次整平具体包括：计算出黄土和水泥的用量后，设立高度控制线来控制松铺厚度，填料先通过装载机进行粗平，再用平地机进行精平，其中，松铺厚度不超过30cm；平地机精平时应由一侧向另外一侧进行刮平，要做到层面平整、均匀，必要时可再返回刮一遍，精平后静压1遍；所述的二次整平具体包括：水泥土混合料拌和均匀后再进行稳压一遍，随即用平地机再次初平，平地机由一侧向另一侧进行刮平，然后用压路机立即在刚初平的路段上快速静压一遍，再用平地机精平一次。5.根据权利要求1所述的采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，其特征在于，所述的水泥撒布具体包括：采用外掺法进行水泥的撒布，设定撒布车水泥撒布量为23kg/m2，撒布水泥前，根据处理宽度，用白灰划好宽度为2.3m，两侧搭接5cm的跑道指引水泥撒布车撒布水泥，不足2.3m宽度的采用人工画方格进行布灰。6.根据权利要求1所述的采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，其特征在于，所述的机械拌合具体包括：在含水率满足要求的情况下，采用路拌机进行水泥土拌合，实时检查拌合深度并配合路拌机操作员调整拌合深度，拌和时破坏l0cm下承层的表面；路拌机正常拌和两次，拌合均匀后，进行含水率、灰剂量的取样测定；若石灰剂量不满足要求时，根据检测数据计算出需要补加的水泥用量，均匀撒布后再次进行拌和；在拌合结束时，如果混合料的含水率不足，用洒水车补充洒水；洒水后，再次进行拌合，使水分在混和料中分布均匀；拌合机械应紧跟在洒水车后面进行拌合，减少水分流失；洒水拌合过程中，实时检查混合料的含水率，混合料拌和均匀后应色泽一致，没有水泥团和花面，且水分均匀适宜。7.根据权利要求1所述的采用水泥改良黄土进行路基填料的施工工艺，其特征在于，所述的碾压过程具体包括：整型后当填料的含水率等于或大于最佳含水率1-2％和水泥剂量EDTA滴定合格时，立即按照拟定的压实程序进行碾压，实时检测压实度，使得压实度大于设计和规范值以上；整个碾压工作要控制在不超过缓凝水泥失效前完成，碾压完成后，经检验合格后进行下一道施工；试验段采用“1-1-N-1”组合方式进行碾压，即一遍静压、一遍弱振、N遍强振、一遍静压，碾压步骤具体如下：先用压路机静压和弱振，压实时先压两侧即靠路肩部分后压中间，根据静压后的表面压实情况，对低洼地段人工补料，使表面达到均匀压实的程度；然后用重型压路机进行第一遍和第二遍振动压实。当重型压路机碾压第二遍完成后，在标识的白灰点附近分别用灌砂法测定压实度及使用全站仪测量三维坐标。将测量、检测结果按照编号及层次、振动压实遍数记录在相应的记录表中；进行压实度检测，如压实度满足要求，再进行一遍静压；如压实度不满足要求，则重复第二步程序，每次强振碾压之后进行一次压实度检测，直至压实度检测合格后停止强振；如果振动碾压遍数超过8遍，仍不能达到设计要求压实度，则要求更换碾压设备，使本层压实度达到设计要求；压路机静压行走速度控制在2.3km/h左右，振动碾压行走速度控制在3.7km/h左右；碾压时重叠宽度静压为1/4轮宽，振压为1/3轮宽；压路机在改变行驶方向、减速或停驶前应先停止振动，平稳的改变运行方向，不允许压路机在惯性滚动的状态下变换方向。8.根据权利要求7所述的水泥改良黄土作为路基填料的施工方法，其特征在于，采用滴定测定路基的水泥剂量，具体包括：EDTA配制：称取EDTA37.23克；用40～50的蒸馏水溶解，冷却后定容至1000ml；氯化铵溶液配制：称500克氯化铵，加蒸馏水4500ml溶解；氢氧化钠配制：称18克氢氧化钠，放入洁净的烧杯中，加1000ml蒸馏水使其全部溶解，待冷却后加入2ml三乙醇胺，搅拌均匀后储存在玻璃罐中；钙红指示剂配制：将0.2克钙试剂羧酸钠与20克预先在烘箱中烘1小时的硫酸钾混合，放入研钵中研细，储存于棕色广口瓶中待用；取样1000克，加氯化铵溶液2000ml，搅拌5分钟，静置10分钟；将上部清液转移至300ml的烧杯内搅匀加盖待用；用移液管吸取上面清液10ml，放入200ml的三角瓶内，用量管吸取氢氧化钠50ml，加入三角瓶内，此时测溶液的PH值为12.5～13；加入0.2克钙红指示剂摇匀；滴定管中加入EDTA溶液并记录体积V1；开始滴定，边滴定边摇匀，仔细观察溶液颜色，溶液颜色变为紫色时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海秀，王建良，袁晓伟，徐寅东，曾庆伟，朱春明，
申请(专利权)人：青海省公路建设管理局，江苏中路工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：青海,63