路基填料及试验方法.docx

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路基填料及试验方法

路基填料要求及试验方法

路堤各部分及护道均应分层填筑，并碾压至规定的压实标准。

不同填料的压实厚度与碾压工艺应通过试验段工艺试验确定。

施工允许含水率控制范围应根据填料的性质、要求的压实标准和机械的压实能力综合确定。

压实含水率应由重型击实试验的最佳含水率和碾压工艺试验段施工允许含水率范围综合确定。

当含水率过高时，应采取疏干、松土、晾晒或其它措施；当含水率过低时，应加水润湿，加水量mw（kg）可按下式估算：

mw=【ms/（1+w）】×（wopt-w）

式中：

ms——所取填料的湿重（kg）；

w、wopt——填料的天然含水率、最佳含水率。

填筑路堤应符合下列条件：

1.施工前，应对地基进行复查、核对，发现地基范围内有局部松软、坑穴、泉眼等，应慎重处理，不得随意填塞。

2.使用不同填料填筑时，各种填料不得混杂填筑，每水平层的全宽应采用同一种填料。

渗水土填在非渗水土上时，非渗水土上层面应设向两侧4%的横向排水坡。

3.相邻填层使用不同种类或颗粒条件的填料时，其粒径应符合D15/d85≤4（D15为颗粒较粗填料中颗粒含量占15%的粒径；d85为颗粒较细填料中，颗粒含量占85%的粒径）（两层渗水土间）或D15≤0.5mm（非渗水土与渗水土间）的要求。

否则，两层之间应铺设隔离作用的土工合成材料或厚度不小于30cm的填层。

改良土施工拌和方法应根据设计要求确定，并严格控制填料含水率和掺合料的配合比。

场拌时，土料和各种掺合料应分堆存放；路拌时，应先摊铺土料、再均匀散布掺合料，充分拌合均匀后，方可进行碾压。

改良土施工设备和工艺应体现先进的原则，満足拌和施工质量要求和环境保护要求。

基床以下部位填料采用A、B、C组填料（有A、B组填料地段优先采用A、B组填料），压实标准如下：

基床以下部位填料要求及压实标准

填料

压实标准

细粒土

砂类土

砾石类

碎石类

A、B、C组填料

地基系数K30（Mp/m）

≥80

≥80

≥110

≥120

压实系数K

≥0.9

孔隙率n

≤32%

≤32%

相对密度Dr

≥0.7

≥0.7

基床表层采用A组填料，但颗粒粒径不得大于150mm。

基床底层采用B组填料或水泥改良土（水泥的掺量为干土质量的5%）。

基床表层、基床底层的填料要求及压实标准如下：

基床表层的填料要求及压实标准

填料

厚度（m）

压实标准

备注

地基系数K30（Mp/m）

孔隙率n

A组填料

0.6

≥150

＜28%

基床底层的填料要求及压实标准

填料

厚度（m）

压实标准

细粒土

砂类土

砾石类

碎石类

B组填料、水泥改良土

1.9

地基系数K30（Mp/m）

≥100

≥100

≥120

≥130

压实系数K

≥0.93

孔隙率n

≤31%

≤31%

相对密度Dr

≥0.75

密度试验（环刀法）：

本试验应采用下列仪器设备

1.环刀：

内径61.8mm～79.8mm高20mm～54mm。

2.天平：

称量500g，分度值0.1g；称量200g，分度值0.01g。

3.其他：

切土刀、钢丝锯、直尺、凡士林等

试验操作应按下列步骤进行：

本试验应按工程需要取原状土或扰动土制备击实试样，将环刀的内壁涂一薄层凡士林刀口向下放在土样上用切土刀将土样削成略大于环刀直径的土柱。

边垂直下压环刀边削土柱至伸出环刀为止。

用钢丝锯或切土刀将环刀与土柱分离，削去两端余土并修平。

擦净环刀外壁，称环刀与土总质量，准确至0.1g。

取环刀中心削下的土样测含水率，应取两份土做平行试验。

试样制备应迅速。

试验结果应按下列公式计算：

式中：

ρ——试样的湿密度（g/cm3）,计算至0.01g/cm3；

ρd——试样的干密度（g/cm3）；

m0——湿试样质量（g）；

V——环刀容积（cm3）；

w——试样含水率（%）。

本试验应进行平行测定，平行测定的差值不得大于0.03g/cm3，取算术平均值。

记录格式应符合下表的要求：

表号：

铁建试录166

批准文号：

铁建设[2009]027号

环刀法测定填料压实密度试验记录

施工里程委托编号委托日期记录编号

填料名称压实方式设计压实系数试验日期

仪器设备

及

环境条件

仪器设备名称

型号

管理编号

示值范围

分辨力

温度（℃）

相对湿度（%）

填料压实状态描述

采用标准

最大干密度ρdmax（g/cm3）

最优含水率ωopt（%）

标准砂密度ρsr（g/cm3）

施工日期

填土层次

压实遍数（遍）

填层标高（m）

填层压实厚度（cm）

测点编号

测点位置

环刀

编号

环刀质量m1（g）

环刀容积

V（cm3）

土和环刀总质量m2（g）

湿土质量

m0（g）

土的湿密度

ρ0（g/cm3）

土的含水率

ω（%）

土的干密度

ρd（g/cm3）

压实系数实测值

Kh

⑴

⑵

⑶

⑷＝⑶－⑴

⑸＝⑷/⑵

⑹

⑺＝⑸/［1＋0.01×⑹］

⑻＝⑺/ρdmax

附注：

试验计算复核

相对密度试验：

一般规定：

相对密度是无黏性土处于最松散孔隙比与天然状态（或给定）孔隙比之差和最松散态孔隙比与最紧密状态孔隙比之差的比值。

本试验测定砂的最小干密度采用漏斗法或量筒法，测定最大干密度采用振动锤击法；测定碎石类土的最小和最大干密度分别采用固定体积法和振动台振动加重物法。

砂的相对密度试验适用于颗粒粒径小于5mm且粒径2～5mm的试样质量不大于试样总质量的15%及粒径小于0.075mm的颗粒质量不大于总土质量的12%；砾和碎石类土的相时密度试验适用于最大粒径为60mm且粗颗粒中小于0.075mm的颗粒含量不得大于12%。

砂的相对密度试验：

本试验应采用仪器设备：

1.量筒：

容积500mL和1000mL，后者内径应大于6cm；

2.长颈漏斗：

颈管内径约1.2cm颈口磨平，见图1；

3.锤形塞：

直径约1.5cm的圆锥体镶于铁杆上；

4.砂面拂平器，见图2；

5.金属容器：

容积250mL，内径5cm，高12.7cm，容积1000mL；内径10cm，高12.7cm；

6.振动叉，见图3；

7.击锤：

锤质量1.25Kg，落高15cm，锤底直径5cm，见图4；

8.天平：

称量5000g，分度值1g。

图1图2图3图4

1—锥形塞；2—长颈漏斗；1—振动叉；2—击锤；3—锤座

3—砂面拂平器

最小干密度试验应按下列步骤进行：

1.取代表性的烘干或充分风干的土样，用手搓匀或用圆木棍在橡皮板上碾散，然后过5mm筛，并剔除大于5mm的颗粒。

拌合均匀后取1500g试样进行试验。

2.将锥形塞杆自漏斗下口穿入，并向上提起，使锥体堵住漏斗管口，一并放入容积1000mL的量筒中，使其下端与筒底接触。

3.称取试样700g，准确至1g，均匀倒入漏斗中，将漏斗与塞杆同时提高，移动塞杆使锥体略离开管口，管口应经常保持高出砂面约1～2cm，使试样缓慢且均匀的落人量筒中。

4.待试样全部落入量筒后，取出漏斗与锥形塞，用砂面拂平器将砂面拂平，勿使量筒振动然后测读砂样的体积，估读至5mL。

5.用手掌或橡皮板堵住量筒口，将量筒倒转，然后缓慢的转回到原来位置，如此重复几次，记下试样在量筒内所占体积的最大值，估读至5mL。

6.取上述两种方法测得的较大体积值，计算最小干密度。

7.当试样中不含大于2mm的颗粒时，可取试样400g，采用500mL的量筒，按上述步骤进行试验。

最大干密度试验应按下列步骤进行：

1.取代表性试样约4Kg，用手搓匀或用圆木棍在橡皮板上碾散，然后过5mm筛，并剔除大于5mm的颗粒，拌合均匀。

2.将试样分三次倒入金属容器内进行振击。

第一次取试样600～800g（其数量应控制在振击后试样体积略大于容器容积的1/3）倒入1000mL的容器内，用振动叉以每分钟各150～200次的速度敲打容器两侧，并在同一时间内用击锤锤击试样表面，每分钟30～60次直至试样体积不变为止（一般约5～10min），敲打时要用足够的力量使试样处于振动状态；锤击时，粗砂可用较少击数，细砂应用较多击数。

3.按上一条的步骤进行后两次的装样、振动和锤击，第三次装样时应先在容器口上安装套环。

4.最后一次振毕，取下套环，用修土刀齐容器顶面刮去多余试样，称容器和试样总质量，准确至1g。

5.当试样中不含大于2mm的颗粒时，可每次取试样500g，用250mL金属容器，分3层按上述步骤进行试验。

试验结果应按下列公式计算：

1.最小与最大干密度

式中ρdmin——最小干密度（g/cm3），计算至0.01g/cm3；

ρdmax——最大干密度（g/cm3），计算至0.01g/cm3；

md——试样干质量（g）；

Vmax——最松散状态的试样体积（cm3）；

Vmin——最密实状态的试样体积（cm3）。

2.最大与最小孔隙比

式中：

emax——最大孔隙比；

emin——最小孔隙比；

ρs——土的颗粒密度（g/cm3）。

3.相对密度

式中：

Dr——相对密度，计算至0.01；

e0——天然孔隙比或填土的孔隙比；

ρd——天然干密度或填土的干密度（g/cm3）。

最小干密度与最大干密度均应进行平行测定，平行差值不得大于0.03g/cm3，取其算术平均值。

记录格式应符合下表：

表号：

铁建试录140

批准文号：

铁建设[2009]027号

砂的相对密度试验记录

样品编号记录编号

委托编号委托日期

取样地点试验日期

仪器设备

及

环境条件

仪器设备名称

型号

管理

编号

示值

范围

分辨力

温度

（℃）

相对湿度

（%）

样品状态描述

采用标准

试样说明

粒径2~5mm颗粒质量g粒径2~5mm颗粒质量占试样总质量百分比%

小于0.075mm颗粒质量g小于0.075mm颗粒质量占试样总质量百分比%

天然干密度ρdg/cm3天然孔隙比e0颗粒密度ρsg/cm3

试验项目

最小干密度

最大干密度

试验方法

漏斗法

量筒法

锤击法

干试样+容器质量（g）

⑴

容器质量（g）

⑵

干试样质量（g）

⑶=⑴-⑵

干试样松散、紧密体积（cm3）

⑷

最小、最大干密度（g/cm3）

单值

⑸=⑶/⑷

平均值

最大、最小孔隙比

emax=ρs/ρdmin-1=emin=ρs/ρdmax-1=

相对密度

Dr=［ρdmax-（ρd-ρdmin）］/［ρd（ρdmax-ρdmin）］=

或

Dr=（emax-e0）/（emax-emin）=

附注：

试验计算复核

碎石类土的相对密度试验：

本试验应采用下列仪器设备：

1.最大干密度试验装置，如图5所示。

它由振动台、试样筒、套筒、加重盖板及加重物组成。

（1）振动台：

具有隔振装置的振动台。

台面尺寸为762mm×762mm，振动台的负荷应满足试样筒、套筒、加重盖板、加重物及试样等总质量要求。

振动台频率应为40～60Hz，振幅为0～2可调

（2）试样筒：

Ⅰ及Ⅱ号试样筒的尺寸见下表。

试样筒体积应进行校准：

用量程0～330mm，分度值0,05mm的游标卡尺直接测量试样筒的尺寸，并绘制出体积与高度的关系曲线以备使用。

测量时准确到0.1mm。

计算体积时，Ⅰ号试样筒准确到25cm3，Ⅱ号试样筒准确到10cm3。

图5最大干密度试验装置

1—振动台；2—试样筒；3—套筒；

4—加重物；5—试样；6—加重盖板

试样筒尺寸

（3）加重盖板：

盖板为1.2cm厚的钢板，直径略小于试样筒，中心应有15mm穿通的提吊螺孔。

（4）加重物：

每一种尺寸的试样筒有一重物。

对所用的试样筒，加重盖板与加重物的总压力为14KPa。

2.测针架及测针：

测针的分度值为0.1mm

3.灌注设备：

带管嘴的漏斗。

管嘴直径10～20mm，漏斗喇叭口径100～150mm，管嘴长度视套筒长度而定。

4.试验筛：

（1）粗筛：

孔径分别为60、40、20、10、5mm；

（2）细筛：

孔径分别为5、2、1、0.5、0.25、0.125、0.075mm。

5.台秤：

称量50Kg，分度值50g，称量10Kg，分度值5g。

6.其他设备：

搅拌盘、提吊设备、铁铲、毛刷、秒表、钢尺、卡尺、称料筒、大瓷盘等。

试样制备应选用代表性试样在105～110℃下烘干，并分级过筛贮存。

筛分过程中应使弱胶结的土样能充分剥落。

最小干密度试验应按下列步骤进行：

1.根据试样的最大粒径，选用灌注设备及试样筒。

称筒质量。

2.对粒径小于10mm的烘干试样，采用固定体积法。

将拌匀的试样，从漏斗管嘴均匀徐徐地注入试样筒。

注入时随时调整漏斗管口的高度，使自由下落的距离保持在2～5cm之间。

同时要从外侧向中心呈螺旋线移动，使土层厚度均匀增高而不产生大小颗粒分离。

当充填到高出筒顶约25cm时，用钢直刀沿筒口刮去余土。

注意在操作时不得扰动试样筒。

称筒及试样总质量。

3.对粒径大于10mm的烘干试样，采用固定体积法。

用大勺或小铲将试样填入试样筒内，装填时小铲应贴近筒内土面，使铲中试样徐徐滑入筒内，直至填土高出筒顶，余土高度不应超过25mm为止然后将筒面整平。

当有大颗粒露顶时，凸出筒顶的体积应能近似地与筒顶水平面以下的大凹隙体积相抵消，称筒及试样总质量。

4.最小干密度测定应按上述步骤进行平行试验。

每次测定值都列出，不取平均值。

5.对于超径料含量较多的粗颗粒土，为求得原级配的相对密度值，应进行最大粒径以下不同模型比的最小干密度系列试验。

最大干密度试验可采用干法或湿法按下列步骤进行：

1.干法：

先拌匀烘干试样，将试样装填于试样筒内，称筒与试样总质量。

装填方法与最小干密度方法相同。

通常情况是直接用最小干密度试验时装好的试样筒，放在振动台上，加上套筒，把加压盖板放在土上面依次安放好加重物。

随即将振动台调整至最优振幅0.64mm，振动8min后，卸除加重物和套筒，测读试样高度，计算试样体积。

2.湿法：

在烘干试样中加适量的水，或用天然的湿土进行装样。

装完试样后，应立即振动6min。

对于高含水率的试样，为了防止某些土在振动过程中产生颗粒跳动，振动6min时，应随时减小振动台的振幅。

振动后吸除土面上的积水，依次装上套筒，施加重物，然后固定在振动台上，振动8min后依次卸除加重物与套筒。

测读试样高度，称试样筒与试样总质量。

取代表性试样测含水率。

3.最大干密度测定应进行平行试验。

每次测定值都列出，不取平均值。

试验结果应按下列公式计算：

1.最小、最大干密度和试样体积

（1）最小干密度

（2）最大干密度

（3）试样体积

式中：

Vc—试样筒的体积（cm3）；

Vs—试样体积（cm3）；

Rt—振动后加压盖板上百分表（mm）；

Ri—起始读数（mm）；

A—试样筒断面积（cm2）。

2.相对密度Dr

3.压实度

式中：

Rc——压实度，以小数计。

4.密度指数：

式中：

ID——密度指数。

记录格式应符合下表的要求：

表号：

铁建试录141

批准文号：

铁建设[2009]027号

碎石类土相对密度试验记录

样品编号记录编号

委托编号委托日期

取样地点试验日期

仪器设备

及

环境条件

仪器设备名称

型号

管理

编号

示值

范围

分辨力

温度

（℃）

相对湿度

（%）

样品状态描述

采用标准

试样说明

粗颗粒中小于0.075mm颗粒质量g

粗颗粒中小于0.075mm颗粒质量占试样总质量百分比%

天然干密度ρdg/cm3天然孔隙比e0颗粒密度ρsg/cm3

试验项目

最小干密度

最大干密度

试验方法

固定体积法

干法

湿法

干试样+容器质量（kg）

⑴

容器质量（kg）

⑵

干试样质量（kg）

⑶=⑴-⑵

干试样松散、紧密体积（cm3）

⑷

最小、最大干密度（g/cm3）

⑸=⑶/⑷

最大、最小孔隙比

emax=ρs/ρdmin-1=emin=ρs/ρdmax-1=

相对密度

Dr=［ρdmax-（ρd-ρdmin）］/［ρd（ρdmax-ρdmin）］=

或

Dr=（emax-e0）/（emax-emin）=

压实度

Rc=ρd/ρdmax=

密度指数

Id=（ρd-ρdmin）/（ρdmax-ρdmin）×100=

附注：

试验计算复核

K30平板载荷试验

本试验应采用下列仪器设备：

1.荷载板：

荷载板为圆形钢板，其直径为30cm，板厚为25mm。

荷载板上应带有水准泡。

2.加载装置：

（1）液压千斤顶与手动油泵，通过高压油软管连接。

千斤顶顶端应设置球铰并配有可调节丝杆和加长杆件，以便与各种不同高度的反力装置相适应。

选用荷载应大于或等于50KN。

（2）液压油软管长度至少为2m，两端应装有自动开闭阀门的快速接头，以防止液压油漏出。

（3）手动液压泵上应装有一个可调节减压阀，可准确地分级对荷载板实施加、卸载。

（4）测压表量程应达到最大试验荷载的1.25倍，精度不低于0.6级。

（5）当使用测力计直接测量加荷荷载时，测力计精度应达到1%。

3.反力装置的承载能力应大于最大试验荷载10KN。

4.下沉量测量装置由测桥和测表组成。

测桥是用于安装测表固定支架或作为测表量测基准面，由长度大于3m的支撑粱和支撑座组成，当跨度为4m时其截面系数应大于或等于8cm3。

测表宜配置3～4个精度为0.01mm的百分表或电子数显百分表，量程应不小于10mm每个测表应配有可调式固定支架。

5.其他：

铁锹、钢板尺（长400mm）、毛刷、圬工泥刀、刮铲、水准仪、铅锤、褶尺、干燥中砂、石膏、油、遮阳挡风设施等。

试验仪器的校验应符合下列规定：

1.测试地基系数时，应对仪器进行测试校验。

2.新仪器进行试验的三个月内，应每月标定一次，以作出相应误差修正。

当三次标定误差小于±5%时，仪器进入稳定期。

3.仪器每次投入新工点或每年必须予以校验一次。

试验操作应按下列步骤进行：

1.场地测试面应进行平整，并使用毛刷扫去松土，当处于斜坡上时，应将荷载板支撑面做成水平面。

2.安置平板载荷仪

（1）将荷载板放置于测试地面上，应使荷载板与地面良好接触，必要时可铺设一薄层干燥砂（2～3mm）或石膏腻子。

当用石膏腻子做垫层时，应在荷载板底面上抹一层油膜，然后将荷载板安放在石膏层上，左右转动荷载板并轻轻击打顶面使其与地面完全接触，与此同时可借助荷载板上水准泡或水准仪调整水平。

（2）将反力装置承载部分安置于荷载板上方，并加以制动。

反力装置的支撑点必须距荷载板外侧边缘1m以外。

（3）将千斤顶放置于反力装置下面的荷载板上，可利用加长杆和通过调节丝杆使千斤顶顶端球铰座紧贴在反力装置承载部位上，组装时应保持千斤顶垂直不出现倾斜。

（4）安置测桥，测桥支撑座应设置在距离荷载板外侧边缘及反力装置支承点1m以外，测表的安放必须相互对称，并且应与荷载板中心保持等距离。

3.加载试验

（1）为稳固荷载板，预先加0.01MPa荷载约30s待稳定后卸除荷载，将百分表读数调至零或读取百分表读数作为下沉量的起始读数。

（2）以0.04MPa的增量，逐级加载。

每增加一级荷载，当1min的沉降量不大于该级荷载产生的沉降量的1%时，读取荷载强度和下沉量读数，然后增加下一级荷载。

（3）当总下沉量超过规定的基准值（1.25mm），或者荷载强度超过估计的现场实际最大接触压力，或者达到地基的屈服点，试验即可终止。

（4）当试验过程出现异常时（如荷载板严重倾斜，荷载板过度下沉），应将试验点下挖相当于荷载板直径的深度，重新进行试验。

对出现的异常应在试验记录表中注明。

试验结果应按下列公式计算及制图：

1.根据试验结果绘出荷载强度与下沉量关系曲线：

荷载强度σ—下沉量S关系曲线

2.从荷载强度与下沉量关系曲线得出下沉量基准值时的荷载强度，并按下式计算出地基系数：

试验记录格式应符合下表：

表号：

铁建试录168

批准文号：

铁建设[2009]027号

K30平板载荷试验记录

施工里程记录编号

压实方式委托编号

设计地基系数委托日期

填料名称试验日期

仪器设备

及

环境条件

仪器设备名称

型号

管理

编号

示值

范围

分辨力

温度

（℃）

相对湿度

（%）

填料压实状态描述

采用标准

填层厚度hcm检测标高Hm荷载板直径φmm

加载

顺序

荷载强度

σ（MPa）

油压表读数

P（MPa）

下沉量（百分表读数）

S（0.01mm）

荷载板中心下沉量

（0.01mm）

表1

表2

表3

平均

预压

0.01

复位

0.00

1

0.04

2

0.08

3

0.12

4

0.16

5

0.20

6

0.24

7

0.28

8

0.32

9

0.36

10

0.40

σ—S关系曲线：

沉降1.25mm对应的荷载σSMPa地基系数K30MPa/m

附注：

试验计算复核

K30平板载荷试验仪校验方法

K30平板载荷试验仪在使用中应定期进行校验，以消除由于仪器自身系统液压阻力变化所引起的测量误差。

通过校验测定出实际加载值或实际荷载板正应力值与系统压力表读数值之间的相关关系，建立其回归方程，并经整理绘制成图表以作为K30平板载荷试验的计算基础。

K30平板载荷试验仪校验的技术条件，应符合下列规定：

1.试验仪配置的压力表、百分表（或电子数显表）应定期送检进行计量标定。

2.试