广州市轨道交通十三号线首期工程鱼珠象颈岭官湖车辆段及综合基地水泥土试块的抗压强度试验组织.docx
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广州市轨道交通十三号线首期工程鱼珠象颈岭官湖车辆段及综合基地水泥土试块的抗压强度试验组织
不同有机质含量的淤泥与不同
掺量水泥浆搅拌混合后不同凝期
水泥土试块的抗压强度试验组织
广州大学
2014年03月
1、编制依据
1.1官湖车辆段总平面图、软基处理平面图、工程地质剖面图及钻孔柱状图；
1.2《建筑工程检测试验技术管理规范》JGJ190-2010；
1.3《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002；
1.4《土工试验方法标准》GB/T50123-1999；
1.5《土工试验规程》SL237-1999；
1.6《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002；
1.7《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》（GB/T1596-2005）；
1.8《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》（GB/T1346-2001）；
1.9国家及广东地区颁发的相关检验、评定规范；
2、工程概况
2.1工程简介
2.1.1工程名称：
广州市轨道交通十三号线首期工程（鱼珠～象颈岭）官湖车辆段及综合基地
2.1.2工程位置：
本工程位于新塘镇官湖村境内，环城路（新107国道）、石新公路及新沙大道包夹的地块；
2.1.3建设单位：
广州市地下铁道总公司建设事业总部；
2.1.4设计单位：
广州地铁设计研究院有限公司；
2.1.5监理单位：
天津路安电气化监理有限公司；
2.1.6施工单位：
中国中铁四局集团有限公司；
2.2工程概况
2.2.1官湖车辆位于十三号线线路的东端，官湖站的南侧，段址位于新塘官湖村境内，环城路（新107国道）、石新公路及新沙大道包夹的地块，整个地块大致呈东西走向。
段址处现状为农田、水塘及部分的房屋，地块内北侧地势较为平坦，平均地面高程约为6.9m；南端有部分山包，最高处约23m。
车辆段东、西、北三侧都紧挨既有道路，交通方便。
车辆段主、次出入口分别与规划道路、既有水泥路相连接，交通便捷。
2.2.2总征地面积：
41公顷
2.2.3建筑总面积：
164350㎡
3、开展本次试验工作的目的和总要求
3．1、开展本次试验工作的目的
官湖岭车辆段承担十三号线、环线（十一号线）和十六号线配属车辆的大架修任务，是广州市轨道交通A型车的第二个大架修基地。
由于该场区淤泥及淤泥质土分布较广，且该类土具有高压缩性、低强度、大孔隙、弱透水性和中等灵敏度等特性，对上部荷载的反应较敏感，在荷载作用下将出现明显沉降和不均匀沉降。
因此，对该场区进行地基处理，采用深层搅拌桩复合地基处理，搅拌桩长4-14米。
由勘察报告可知，该场区加固段淤泥及淤泥质土有机质含量较高，最高达7.9%。
如此高含量的有机质必将对搅拌桩承载力的发挥和搅拌桩的凝期产生一定影响。
为了定量的分析有机质含量对搅拌桩力学性能的影响，故而从富含有机质场地区域取样，开展本次试验。
试验结果为地基处理提供有益的参考。
3．2、开展本次试验工作的总要求
3.2.1试验工作人员必须遵循现行的国家规范、行业标准和地区颁发的有关建筑工程的法规、技术标准、试验方法等规定严格进行试验；
3.2.2试验人员对试验情况如实记录，按正确方式修改，不更改、不增补。
3.2.3每一项试验结果，均按照试验方法中的规定，准确清楚，明确客观的在试验报告中表述并对试验数据和报告质量严格审查。
4、本次试验的主要工作量及工期计划
4.1试验主要工作量
4.1.1、天然不同有机质含量淤泥的物理性质和力学性质指标的试验样品：
4（不同区域的有机质淤泥）×3=12个
4.1.2、天然淤泥中不同有机质含量测定样品：
3×4（组）=12个
4.1.3、天然淤泥不同水泥掺量的水泥土模块抗压试验样品：
水泥掺量分别为12%、15%、16%、17%、20%共5种不同掺量：
5×4（组）=20个
4.1.4、相同水泥掺量不同含量有机质淤泥的水泥土不同凝期模块的抗压试验样品：
水泥土样品的凝期分：
7天、14天、28天、45天和60天共5个凝期：
4×5（组）=20个
4.1.5、不同水泥掺量不同凝期不同有机质淤泥的水泥土模块的抗压试验样品：
5（水泥掺量）×5（凝期）×4（组）=100个
4.1.6、平行试验样品：
每个样品需要3组+天然样品=4组
100×4=400个
4.1.7、天然淤泥不同水泥掺量且加入5%的粉煤灰的水泥土模块抗压试验样品：
5（粉煤灰掺量）×5（凝期）×3（组）=75个
4.1.8、合计总样数：
400+75=475个,加上实验损耗、破坏，合计总数取485个
4.2试验工期计划
由于水泥土分为7天、14天、28天、45天和60天共5个凝期，由于试验工期的间断性，预计工期90天。
试验
起止时间
所需时间（天）
土工试验
3.17-3.19
3
土工试验数据整理
3.20
1
7天龄期试块制作
3.21-3.23
3
14天龄期试块制作
3.24-3.26
3
28天龄期试块制作
3.27-3.29
3
7天龄期水泥土试压
3.30-3.31
2
7天龄期水泥土试压数据整理
4.1-4.2
2
45天龄期试块制作
4.3-4.5
3
60天龄期试块制作
4.6-4.8
3
14天龄期水泥土试压
4.9-4.10
2
14天龄期水泥土试压数据整理
4.11-4.12
2
28天龄期水泥土试压
4.26-4.27
2
28天龄期水泥土试压数据整理
4.28-4.29
2
45天龄期水泥土试压
5.20-5.21
2
45天龄期水泥土试压数据整理
5.22-5.23
2
60天龄期水泥土试压
6.7-6.8
2
60天龄期水泥土试压数据整理
6.9-6.10
2
数据汇总编写试验报告
6.11-6.15
5
5、项目试验管理部署
5.1试验管理的目的
5.1.1试验检测工作在工程的质量管理活动中占有重要地位，它不但是保证项目整个工程质量的重要手段，也是质量监督控制工作的眼睛。
通过试验检测工作，用定量的方法，科学地鉴定材料和工程实体质量状况；通过试配试验，可合理优化地使用材料。
5.1.2保证建筑工程全过程工程质量处于受控状态、使所有分部分项工程质量达到施工规范标准及合同要求。
5.2试验管理组织小组与职责
组长：
林本海
组员：
陈志平、刘锡儒、唐文
林本海：
领导试验工作的全面开展；
陈志平：
负责对试验全过程的操作、检查、控制；
刘锡儒、唐文：
负责试验资料的收集、记录、整理、归档；
5.3试验工作标准
试验工作人员必须遵循现行的国家规范、行业标准和地区颁发的有关建筑工程的法规、技术标准、试验方法等规定。
试验人员要熟悉掌握试验业务，积极参加技术培训，不断更新知识，提高专业理论水平和操作水平。
负责在试验过程中各种原材料的取样和试验，试块的制作养护和试验。
5.4试验资料的记录要求
参加试验的人员必须坚守岗位，遵守职业道德和试验室的各种管理规章制度，做好本职工作。
工作认真，同时做好各种试验结果记录，定期做好整理总结。
负责试验资料的建立、收集、整理、分类、归档、汇总统计及上报。
在试验、取样中，不得弄虚作假，不敷衍应付，对工程的全部试验数据要真实有效。
5.5试验设备
序号
名称
规格型号
数量
1
试模
100×100×100mm
25组
2
平面振动台
600×600mm
1台
3
卡尺
0-150mm
1把
4
电子称
10Kg
1台
5
环刀
200cm3
2套
6
电热恒温烘箱
105-110℃的自动控制
1台
7
铝制称量盒
恒质量
2个
8
坍落度筒
100×200×300mm
2个
9
圆锥液限仪
质量为76g
1台
10
高温炉
控温550℃
1台
11
直剪仪
应变控制式
1台
12
无侧限压缩仪
应力环量程10～30kN
1台
6、试验工作的主要内容
6.1根据本工程实际情况，主要试验内容如下：
6.1.1土样的选取、制备；
6.1.2土样的含水率测定；
6.1.3土样的天然容重测定；
6.1.4土样的有机质含量测定；
6.1.5土样的液塑限测定；
6.1.6水泥土试块无侧限抗压强度测定；
6.1.7水泥土试块直接剪切测定；
6.2主要试验记录
6.2.1养护室温度、湿度记录；
6.2.2土样含水率记录；
6.2.3土样天然容重记录；
6.2.4土样有机质含量记录；
6.2.5土样液塑限记录；
6.2.6水泥土试块无侧限抗压强度结果记录；
6.2.7水泥土试块直接剪切结果记录；
7、主要试验项目
7.1含水率试验
7.1.1概述
土的含水率
是指土在温度105-110℃下烘干至恒量时所失去的水质量与达到恒量后干土质量的比值，以百分数表示。
含水率是土的基本物理性质指标之一，它反映了土的干、湿状态。
含水率的变化将使土物理力学性质发生一系列变化，它可使土变成半固态、可塑状态或流动状态，可使土变成稍湿状态、很湿状态或饱和状态，也可造成土在压缩性和稳定性上的差异。
含水率还是计算土的干密度、孔隙比、饱和度、液性指数等不可缺少的依据，也是建筑物地基、路堤、土坝等施工质量控制的重要指标。
7.1.2试验方法及原理
含水率试验方法有烘干法、酒精燃烧法、比重法、碳化钙气压法、炒干法等，其中以烘干法为室内试验的标准方法。
此实验采用烘干法。
烘干法
烘干法是将试样放在温度能保持105-110℃的烘箱中烘至恒量的方法，是室内测定含水率的标准方法。
1、仪器设备
（1）保持温度为105-110℃的自动控制电热恒温烘箱；
（2）称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（3）玻璃干燥缸；
（4）恒质量的铝制称量盒2个。
2、操作步骤
（1）称盒加湿土质量：
从土样中选取具有代表性的试样15-30g（有机质土、砂类土和整体状构造冻土为50g），放入称量盒内，立即盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至0.01g。
（2）烘干土样：
打开盒盖，将试样和盒一起放入烘箱内，在温度105-110℃下烘至恒量。
试样烘至恒量的时间，对于粘土和粉土宜烘8-10h，对于砂土宜烘6-8h。
对于有机质超过干土质量5%的土，应将温度控制在65-70℃的恒温下进行烘干。
（3）称盒加干土质量：
将烘干后试样和盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥器内冷却到室温。
将试样和盒从干燥器内取出，称盒加干土质量，准确至0.01g。
3、成果整理
按式（1-1）计算含水率：
（1-1）
式中
—含水率（%），精确至0.1%；
—称量盒加湿土质量（g）；
—称量盒加干土质量（g）；
—称量盒质量（g）。
含水量试验须进行二次平均测定，每组学生取两次土样测定含水量，取其算术平均值作为最后成果。
但两次试验的平均差值不得大于下列规定：
含水率测定的平行差值
含水率（%）
允许平行差值（%）
<10
0.5
<40
1
≥40
2
4、试验记录
烘干法测含水率的试验记录见表1-1。
表1-1
含水率试验记录
工程名称 试验者
工程编号 计算者
试验日期 校核者
试样
编号
土样
说明
盒号
盒质量
（g）
盒加湿
土质量
（g）
盒加干
土质量
（g）
湿土
质量
（g）
干土
质量
（g）
含水率
（%）
平均含水率
（%）
备
注
7.1.3注意事项
1、打开试样后应立即称湿土质量，以免水分 蒸按发。
2、土样必须按要求烘至恒重，否则会影响测试精度。
3、烘干的试样应冷却后再称量，以防止热土吸收空气中的水分，避免天平受热不均影响称量精度。
7.2天然容重试验
7.2.1概述
土壤容重是指土壤在未受到破坏的自然结构的情况下，单位体积中的重量，通常以g/cm3表示。
土壤容重的大小与土壤质地、结构、有机质含量、土壤紧实度、耕作措施等有关。
砂土容重较大，粘土容重较小。
一般腐殖质多的表层容重较小。
耕作土壤中，耕层容重一般为1.0-1.3g/cm3，土层越深则容重越大，可达1.4-1.6g/cm3。
沼泽土的潜育层容重可达1.7-1.9g/cm3或更大。
土壤容重不仅用于鉴定土壤颗粒间排列的紧实度，而且是计算土壤孔隙度和空气含量的必要数据。
测定土壤容重的方法很多，如环刀法、蜡封法、水银排开法等。
此实验采用环刀法。
7.2.2实验原理
利用一定容积的环刀切割未搅动的自然状态的土样，使土样充满其中，称量后计算单位体积的烘干土重量。
本法适用于一般土壤，对坚硬和易碎的土壤不适用。
实验步骤：
准备工作：
用凡士林在环刀内壁薄薄的涂抹一层，同时准备一定数量的铝盒，将铝盒逐个编号并称量记录铝盒的重量（准确到0.1g），记为G0。
采样：
在野外采样点选择好土壤剖面点，挖掘土壤剖面并按土壤发生层次自下而上在每个土壤发生层次中部平稳打入环刀，待环刀全部进入土壤后，用铁锹挖去环刀周围的土壤，取出环刀，小心脱出环刀上端的环刀托，然后用削土刀削平环刀两端的土壤，使得环刀内土壤容积一定。
在采样过程中，每一个操作步骤都要小心确保不扰动环刀内的土壤，如发现环刀内土壤亏缺或松动，则应该弃掉已采集土样，重新采集。
烘干：
将已采集好的环刀内土壤样品小心的全部转移到已知重量的铝盒内，称量铝盒及新鲜土壤样品地重量，记为G1。
将样品带回室内，放在105℃烘箱内烘干至恒重，称量烘干土及铝盒重量，记为G2。
测定土壤表层容重要做5个重复，底层做3个重复，测定表层土壤含水量要做3个重复，底层做2个重复。
结果计算
式中W指土壤含水量（计算过程见土壤含水量）
H指环刀高度
R指环刀有刃口一端的内半径
V指环刀的容积
G0指铝盒的重量
G1指铝盒及湿土的重量
实验仪器及试剂：
环刀铝盒记号笔削土小刀小铁铲托盘天平烘箱凡士林
7.2.3试验记录
烘干法测含水率的试验记录见表2-1。
表2-1
天然容重试验记录
工程名称 试验者
工程编号 计算者
试验日期 校核者
项目
重复1
重复2
铝盒重（g）
铝盒及新鲜土壤样品重（g）
铝盒及烘干土壤样品重（g）
环刀容积（cm3）
土壤容重（g/cm3）
7.3液限和塑限试验
7.3.1概述
土从流动状态转到可塑状态的界限含水率称为液限
；土从可塑状态转到半固体状态的界限含水率称为塑限
；土由半固体状态不断蒸发水分，则体积逐渐缩小，直到体积不再缩小时的界限含水率称为缩限
。
土的塑性指数
是指液限与塑限的差值，由于塑性指数在一定程度上综合反映了影响粘性土特征的各种重要因素，因此，粘性土常按塑性指数进行分类。
界限含水率试验要求土的颗粒粒径小于0.5mm，且有机质含量不超过5%，且宜采用天然含水率试样，但也可采用风干试样，当试样含有粒径大于0.5mm的土粒或杂质时，应过0.5mm的筛。
7.3.2液限试验
图3-1锥式液限仪（单位：
mm）
1-锥身；2-手柄；3-平衡装置；4-试杯；5-底座
液限是区分粘性土可塑状态和流动状态的界限含水率，测定土的液限主要有圆锥仪法、碟式仪法等试验方法，也可采用液塑限联合测定。
该实验采用圆锥仪液限试验。
圆锥仪液限试验
圆锥仪液限试验就是将质量为76g圆锥仪轻放在试样的表面，使其在自重作用下沉入土中，若圆锥体经过5s恰好沉入土中10mm深度，此时试样的含水率就是液限。
1、仪器设备
（1）圆锥液限仪（图3-1），主要有三个部分：
①质量为76g且带有平衡装置的圆锥，锤角30°，高25mm，距锥尖10mm处有环状刻度；②用金属材料或有机玻璃制成的试样杯，直径不小于40mm，高度不小于20mm；③硬木或金属制成的平稳底座；
（2）称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（3）烘箱、干燥器；
（4）铝制称量盒、调土刀、小刀、毛玻璃板、滴管、吹风机、孔径为0.5mm标准筛、研体等设备。
2、操作步骤
（1）选取具有代表性的天然含水率土样或风干土样，若土中含有较多大于0.5mm的颗粒或夹有多量的杂物时，应将土样风干后用带橡皮头的研杵研碎或用木棒在橡皮板上压碎，然后再过0.5mm的筛。
（2）当采用天然含水率土样时，取代表性土样250g，将试样放在橡皮板上用纯水将土样调成均匀膏状，然后放入调土皿中，盖上湿布，浸润过夜。
（3）将土样用调土刀充分调拌均匀后，分层装入试样杯中，并注意土中不能留有空隙，装满试杯后刮去余土使土样与杯口齐平，并将试样放在底座上。
（4）将圆锥仪擦拭干净，并在锥尖上抹一薄层凡士林，两指捏住圆锥仪手柄，保持锥体垂直，当圆锥仪锥尖与试样表面正好接触时，轻轻松手让锥体自由沉入土中。
（5）放锥后约经5s，锥体入土深度恰好为10mm的圆锥环状刻度线处，此时土的含水率即为液限。
（6）若锥体入土深度超过或小于10mm时，表示试样的含水率高于或低于液限，应该用小刀挖去粘有凡士林的土，然后将试样全部取出，放在橡皮板或毛玻璃板上，根据试样的干、湿情况，适当加纯水或边调边风干重新拌和，然后重复（3）-（5）试验步骤。
（7）取出锥体，用小刀挖去粘有凡士林的土，然后取锥孔附近土样约10-15g，放入称量盒内，测定其含水率。
3、成果整理
按式（3-1）计算液限：
（3-1）
式中
—液限（%），精确至0.1%；
—干土加称量盒质量（g）；
—湿土加称量盒质量（g）；
—称量盒质量（g）。
液限试验需进行两次平行测定，并取其算术平均值，其平行差值不得大于2%。
4、试验记录
圆锥仪液限试验记录见表3-1。
表3-1
圆锥仪液限试验记录表
工程名称 试验者
工程编号 计算者
试验日期 校核者
试样编号
盒
号
盒加湿土质量
（g）
盒加干土质量（g）
盒质量
（g）
水质量
（g）
干土
质量（g）
液限
（%）
液限
平均值（%）
备注
7.3.3塑限试验
塑限是区分粘性土可塑状态与半固体状态的界限含水率，测定土的塑限的试验方法主要是滚搓法。
滚搓法塑限试验就是用手在毛玻璃板上滚搓土条，当土条直径达3mm时产生裂缝并断裂，此时试样的含水率即为塑限。
1、仪器设备
（1）200mm×300mm的毛玻璃板；
（2）分度值0.02mm的卡尺或直径3mm的金属丝；
（3）称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（4）烘箱、干燥器；
（5）铝制称量盒、滴管、吹风机、孔径为0.5mm的筛等。
2、操作步骤
（1）取代表性天然含水率试样或过0.5mm筛的代表性风干试样100g，放在盛土皿中加纯水拌匀，盖上湿布，湿润静止过夜。
（2）将制备好的试样在手中揉捏至不粘手，然后将试样捏扁，若出现裂缝，则表示其含水率已接近塑限。
（3）取接近塑限含水率的试样8-10g，先用手捏成手指大小的土团（椭圆形或球形），然后再放在毛玻璃上用手掌轻轻滚搓，滚搓时应以手掌均匀施压于土条上，不得使土条在毛玻璃板上无力滚动，在任何情况下土条不得有空心现象，土条长度不宜大于手掌宽度，在滚搓时不得从手掌下任何一边脱出。
（4）当土条搓至3mm直径时，表面产生许多裂缝，并开始断裂，此时试样的含水率即为塑限。
若土条搓至3mm直径时，仍未产生裂缝或断裂，表示试样的含水率高于塑限；或者土条直径在大于3mm时已开始断裂，表示试样的含水率低于塑限，都应重新取样进行试验。
（5）取直径3mm且有裂缝的土条3-5g，放入称量盒内，随即盖紧盒盖，测定土条的含水率。
3、成果整理
按式（3-2）计算塑限
（3-2）
式中
—塑限（%），精确至0.1%；
—干土加称量盒质量（g）；
—湿土加称量盒质量（g）；
—称量盒质量（g）。
塑限试验需进行两次平行测定，并取其算术平均值，其平行差值应≤2%。
4、试验记录
表3-2
滚搓法塑限试验记录表
工程名称 试验者
工程编号 计算者
试验日期 校核者
试样编号
盒
号
盒加湿土质量
（g）
盒加干土质量（g）
盒质量
（g）
水质量
（g）
干土
质量（g）
塑限
（%）
塑限
平均值（%）
备注
升级会员 