高液限粘土填筑路基施工工藝及質(zhì)量控制

朱 揚(yáng) 江靜波

（江蘇嘉隆工程建設(shè)有限公司，江蘇 泗陽 223700）

1 高液限粘土的基本特點(diǎn)

由于高液限粘土由親水性較強(qiáng)的粘土礦物質(zhì)（包括高嶺石、蒙脫石、伊利石等）、非粘土礦物（石英、長石、云母）和有機(jī)礦物組成，是具有較大的濕脹性、較高的液限、塑限和塑性指數(shù)的粘土。這種土在半固態(tài)狀況下強(qiáng)度較高，土塊表面干硬，但土塊內(nèi)部含水量較大，很難破碎和壓實(shí)。其抗剪強(qiáng)度為典型的變動(dòng)強(qiáng)度，一旦浸水強(qiáng)度又很低。因此，受生成地質(zhì)條件、水文、氣候、環(huán)境等因素的影響，高液限粘土具有明顯的脹縮性、崩解性、多裂隙性、風(fēng)化性及強(qiáng)度衰減性等復(fù)雜的力學(xué)性質(zhì)。

2 改良高液限粘土施工工藝與質(zhì)量控制

2.1 原材料

高液限粘土要做液限、塑限、塑性指數(shù)、膨脹力率、膨脹率等指標(biāo)檢測，強(qiáng)膨脹土不能用于工程。要根據(jù)膨脹性能通過試驗(yàn)來確定第一次摻灰和“砂化”的時(shí)間。石灰標(biāo)準(zhǔn)則要求達(dá)到Ⅲ級以上（本次施工所用石灰采用山東臨沂生石灰，充分消解后通過1cm篩孔。消石灰中CaO+MgO的含量為58%左右，符合《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ034-93）Ⅲ級灰的要求），進(jìn)場的石灰要及時(shí)使用，防止雨淋。盡量縮短石灰存放時(shí)間，妥善覆蓋保管，消解時(shí)間一般控制在3天之內(nèi)，以免有效成分衰減損失過大。

2.2 摻灰拌和

石灰與高液限粘土之間發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)與物理-化學(xué)反應(yīng)的效果，首要條件是高液限粘土的粉碎和拌和均勻，二次摻灰是石灰穩(wěn)定高液限粘土施工最佳工藝之一。

漓水：將土從取土坑內(nèi)挖出堆高2~3天（如果時(shí)間和場地允許可適當(dāng)延長），讓土壤中的水分在重力作用和空氣流的作用下從土壤顆粒中分離出來。因?yàn)槭芨咭合尥磷陨淼奶匦院屯饨鐥l件的影響，漓水過程并不是很容易進(jìn)行的。實(shí)踐表明這個(gè)過程可降低含水量10%~30%左右。

第一次摻灰：先摻入設(shè)計(jì)灰劑量的50%~60%生石灰，具體做法是：在地面上鋪一層土（30~50cm），上鋪一層灰（5~10cm），再鋪一層土，再鋪一層灰，如此循環(huán)，直到根據(jù)計(jì)算一定數(shù)量的摻灰土中所需的土和石灰全部用完。

燜灰：將上述摻灰土用挖掘機(jī)反復(fù)翻拌，直到土壤顆粒和石灰混合均勻。然后將摻灰土堆高悶灰48小時(shí)及以上。在這個(gè)過程生石灰消解可以吸收高液限粘土中的部分水分，同時(shí)，生石灰消解釋放出的熱量可以加速高液限粘土的改性進(jìn)程。由于燜灰時(shí)不對灰土進(jìn)行翻拌，所以這個(gè)過程也減少了灰土施工對周邊環(huán)境的污染。

倒堆：經(jīng)過翻拌和燜灰后的土壤顆粒表面基本被石灰包裹，但大約還有30%的土壤顆粒粒徑在15~30cm之間，這樣的摻灰土還達(dá)不到省市高指對碾壓前土壤顆粒粒徑控制在10cm之內(nèi)的要求，所以還要經(jīng)過以下程序倒堆處理：用大噸位推土機(jī)將土堆推成另一個(gè)新的土堆。施工中必須將老土堆分層推開，分層厚度約30~50cm，同時(shí)，用履帶有意碾壓較大的土壤顆粒使之破碎。根據(jù)灰土含水量情況倒堆至少要進(jìn)行2遍及以上，否則砂化效果還是不夠明顯。經(jīng)過倒堆以后高液限粘土的土性發(fā)生了明顯的變化：顏色發(fā)白，含水量明顯降低，基本可以運(yùn)至路基進(jìn)行下道工序施工。

第二次摻灰：因?yàn)榈谝淮螕饺胧伊繛樵O(shè)計(jì)量的50%~60%，所以摻灰土運(yùn)至路基后還要進(jìn)行二次摻灰，用消石灰補(bǔ)足剩余的40%~50%，方能滿足設(shè)計(jì)要求。這個(gè)過程施工時(shí)，要求將第一次摻灰土在下層路基上用石灰打上方格，計(jì)算出每格摻灰土的用量，以便摻灰土均勻布置。初平后，用拌和機(jī)拌一遍，平地機(jī)推平，壓路機(jī)靜壓一遍，再在摻灰土上用石灰打上格，計(jì)算出每格中第二次摻入的石灰用量，以便石灰均勻布置。由于經(jīng)過了第一次摻灰、悶灰、倒堆、裝運(yùn)以及后續(xù)的翻拌、晾曬、破碎等一系列工序施工，石灰劑量會(huì)有不同程度的損失，所以，在進(jìn)行第二次摻灰時(shí)要摻入比設(shè)計(jì)高出1~2個(gè)百分點(diǎn)的石灰，否則，檢測灰劑量就會(huì)偏低。

翻拌與晾曬：經(jīng)過兩次摻灰處理后的高液限粘土一般情況下含水量比最佳含水量高出5~7個(gè)百分點(diǎn)（有時(shí)達(dá)9個(gè)百分點(diǎn)），這就表明摻灰土上了路基以后還不能馬上進(jìn)行下道工序的施工，還必須經(jīng)過反復(fù)的翻拌與晾曬處理：施工時(shí)，盡可能將灰土推開，盡可能增大灰土與大氣的接觸面，以便水分最大程度的蒸發(fā)。實(shí)踐證明，夏天氣溫較高時(shí)，經(jīng)過1天晾曬灰土含水量就接近最佳含水量；溫度較低時(shí)，2~3天晾曬后灰土含水量就可以接近最佳含水量；當(dāng)氣溫在5℃及以下時(shí)，灰土白天蒸發(fā)的水分和夜晚吸收的水分大致相當(dāng)，或白天蒸發(fā)的水分不敵夜晚吸收的水分，不宜進(jìn)行灰土施工。經(jīng)檢測摻灰土中石灰劑量達(dá)到設(shè)計(jì)要求，含水量接近最佳含水量（一般略高出最佳含水量1~2個(gè)百分點(diǎn)），就可以進(jìn)行下道工序施工。若含水量還較高，還需要用小型翻拌機(jī)具（如圓盤耙或鏵犁）翻拌晾曬，直至達(dá)到最佳含水量。施工時(shí)應(yīng)注意晨露較重或陰天空氣濕度較大時(shí)，不宜進(jìn)行翻拌與晾曬，因?yàn)楦咭合拚惩翗O易吸收大氣中的水分，當(dāng)空氣濕度較大時(shí)翻拌與晾曬，不僅不能散失水分，反而使高液限粘土吸水后含水量增加。

破碎：為了使兩次摻灰均勻和易于壓實(shí)，碾壓前還要對摻灰土進(jìn)行破碎處理。破碎前用16T壓路機(jī)碾壓1~2遍，再用鏵犁配合路拌機(jī)破碎2~3遍，施工時(shí)本層次要翻拌到底，不能留有夾層，同時(shí)，灰土拌和機(jī)要低速勻速前進(jìn)，否則，局部壓實(shí)度和灰劑量不均勻，檢測出現(xiàn)壓實(shí)度和灰劑量不穩(wěn)定現(xiàn)象。

3 結(jié)束語

通過對高液限粘土用于路基施工的機(jī)理分析及施工實(shí)踐，總結(jié)如下意見，僅供參考：強(qiáng)膨脹高液限粘土不能作為路基填料，中、弱膨脹高液限粘土改良后可以作為路基填料；石灰改良高液限粘土采用二次摻灰施工工藝，收到了較好的效果。第一次摻灰的目的是“砂化”（即改性），以降低高液限粘土的塑性指數(shù)，此時(shí)膨脹土易粉碎，1.5cm以上的土塊含量在15%以下。第二次摻灰的目的是使高液限粘土摻灰后能形成板體強(qiáng)度；標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)的土料準(zhǔn)備過程，應(yīng)盡量與實(shí)際施工工藝要求的摻灰方法、摻灰時(shí)間間隔、燜灰時(shí)間、拌灰時(shí)間、含水量變化過程等一致；摻灰后未能及時(shí)施工，應(yīng)當(dāng)測出灰劑量衰減隨時(shí)間的變化曲線，嚴(yán)格把握適度，切不可盲目加灰，否則壓實(shí)度就無法達(dá)到。

[1]公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTJ033-95）.人民交通出版社

[2]公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范（JTJ014-97）.人民交通出版社

[3]公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范（JTJ034-93）.人民交通出版社