二灰土施工中對低液限弱膨脹土的處理應用

摘要：針對低液限弱膨脹土在路拌二灰土施工中含水量降低緩慢，粉碎困難，導致混合料灰劑量不勻，成型后強度、壓實度離散性大，表面土粒遇水膨脹影響美觀，后期干縮裂縫發育等問題，經過試驗施工對比總結，研究出對該種土的處理方案，有效的保證了二灰土的內外質量，消除了干縮裂縫的產生。

關鍵詞：二灰土 低液限弱膨脹土 處理 應用

1 工程概況：

我公司監理的寧淮高速公路NH-HA3標，全長8.5KM，路面寬度為35M，雙向六車道，設計路面結構層由二灰土底基層、水穩碎石基層和中、粗粒式（分三層）瀝青砼組成。其中，二灰土底基層厚20CM，工程量為29.7萬平方，土源為路基堆載防凍土和就近取土坑取土，石灰粉煤灰自行采購。當地土質以低液限弱膨脹粘土為主，對于干土，當土粒＜5CM后，很難再打碎；當土變濕后，其土易成粘土團，又使二灰土因土粒太大，石灰、粉煤灰無法摻拌均勻而使強度、壓實度離散性偏大，且遇水易膨脹、失水易干裂而難以保證二灰土的質量。為此，我們對低液限弱膨脹土在二灰土施工中的處理應用進行了初步探討研究，有效的解決了相關問題，從而保證了二灰土工程質量，大大加快

了二灰土施工進度。

2 問題的提出

2.1 在施工二灰土前。首先根據規范要求進行二灰土配比試驗，最后選定二灰土配合比為9：26：65（石灰：粉煤灰：土）。二灰土所用土的塑性指數為18.4，所以提前一周采用3%石灰對土進行砂化處理。

2.2 對試驗段進行全過程旁站，從試驗路段的施工過程與工后檢測結果來看存在以下問題：①土粒打碎難度大，特別是當土粒D≤5CM后，路拌機連續打5遍仍有20～30%的土粒＞1.5CM（含水量為18～23%）。②壓實度離散性大、有超密現象，亦有達不到95%之點位。③強度離散性大，強度均誤差可達到0.12MPA。④石灰劑量不均勻，取樣點位不同，灰劑量也從5～10%不等。⑤在壓實過程中，表面失水很快（尤其在高溫天氣），表面抬頭紋較多。⑥經養生灑水后，表面出現泥餅膨脹，失水干縮卷曲剝落現象。⑦7天養生期過后，在10～15天左右表面開始出現裂縫，隨時間推移而加劇且多呈縱橫十字交織狀，高溫天氣愈明顯。

3 問題的原因調查分析

3.1 土性判定 據問題“⑤、⑥、⑦”初步推斷該類土屬膨脹土，因此對沿線土樣按WL、IP的不同進行了膨脹率的試驗測定，根據試驗分析得：沿線土質WL＞40～49，IP＞20，30%＜FS＜50%，因此屬低液限弱膨脹粘土。

3.2 原因分析

3.2.1 IP＞20的低液限紅黃色粘土在一定含水量的自然密實狀態下也具有較高的CBR值，對于1.5＜D＜5CM的土粒，均較密實且有一定強度，在路拌機刀頭下打碎過程中，小于刀距的土塊能切開推動卻難以破碎。

3.2.2 對于1.5＜D＜5CM的土粒(含水量在18～23%)，石灰、粉煤灰無法與其內部充分砂化反應而存在大量“生土粒”從而導致在“生土粒”含量較高段二灰土壓實度超密、強度偏低、灰劑量不均勻，甚至出現灰墊底現象。

3.2.3 膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮的變形特點。二灰土成型時，部分生土粒處于表面，甚至被碾成餅狀。在灑水養生期遇水膨脹而上凸，失水后收縮而卷曲剝落。

3.2.4 由于該類土的IP值較高，在潮濕狀有較高的塑性，土中顆粒具有較強吸附力，大土團不易碾碎且膨脹后體積增大，內部水分更難蒸發，因此含水量降低緩慢。

3.2.5 二灰土屬半剛性材料，當七天養生期過后，在高溫天氣下由于表面迅速失水，而此時強度仍在增長需吸水，加之膨脹土的收縮，高塑指土本身易干裂等因素，從而使二灰土產生裂縫。

4 處理方案的研究應用

針對問題原因的分析結果，對低液限弱膨脹土的施工處理進行了方案研究與應用：

4.1 對土質砂化，降低土的液塑限，減小與消除土的膨脹率

用消石灰對土進行砂化：對土進行砂化要以石灰與土的砂化反應程度、土的IP、FS變化情況和砂化后二灰土配合比強度變化為主要控制依據。因此我們首先對WL、IP不同的土質進行摻1%～5%消石灰料砂化1天、3天、5天、7天，分別檢測其WL、IP的降低情況與石灰砂化消耗量。

當采用消石灰砂化取土坑內土的時，IP在1～5天降低最快，7天趨于緩和，與之對應的消石灰亦是在1～7天內消耗量最大（約3%），7天后逐漸減緩且在砂化4～6天間IP=15～20，此時的土更適合二灰土施工，經測FS=11，遠小于30。因此，我們選用3%消石灰悶灰5天的方案對原土進行砂化，并用砂化土重新做二灰土配比試驗，選出最佳配合比為10：30：60。采用此配比進行實地施工，因砂化土WL、IP、FS大大降低，粉碎效果明顯好轉，通過路拌機打5～6遍即可使D＞1.5CM的土粒含量＜10%、強度均合格，其離散性明顯減小，且二灰土從試件到現場整體強度有了很大的提高。

4.2 養生與防裂 低液塑限弱膨脹土經砂化，因其WL、IP、FS大大降低而裂縫發育減少。但由于是野外機械施工，在D≤1.5CM的土粒中仍存在不少“生土粒”，二灰土成型時處于表面的“生土粒”在刮平、碾壓中形成餅狀，嵌粘在成型二灰土表面，在水與行車作用下仍出現濕脹干縮剝落而使表面呈現麻面，內部“生土粒”亦在強度形成過程中和失水情況下存在不同程度的干縮趨勢，如有養生不足，失水過多、高溫蒸曬、車輛行走等原因共同作用，則仍會使二灰土產生裂縫。對此，我們采取了一定措施：①砂化時及其后施工二灰土時，選用優質石灰并適量增加粉煤灰用量，以減少二灰土在早期強度形成時土體內的收縮力（但要確保壓實度）。②二灰土碾壓時注意天氣溫度和含水量的控制，緊湊施工，不要讓二灰土在高溫下蒸曬。③二灰土成型后用膠輪壓路機充分碾壓跑光，提高生土粒泥餅的密實度，使泥餅與二灰土緊密形成一體，提高整體抗滲水能力，防止積水。④對成型二灰土，采用水泵抽水噴灑濕潤、薄膜覆蓋水氣養生法，有效防止二灰土在強度形成過程中失水過多、高溫蒸曬而產生收縮裂縫，杜絕了二灰土在未完全形成強度前灑水車在其上行走、剎車、掉頭使其內部產生收縮裂縫，也防止了表面自由水過多或雨水沖刷使泥餅受水浸泡而吸水軟化產生脹縮形成麻面及車輛行走對表面的污染破壞。⑤延長養生期，使二灰土在強度形成過程中始終保持足夠水分，可有效防止裂縫的產生，通常需養生15～20天。⑥盡快鋪筑后繼層，以起到覆蓋養生作用。