弱膨脹土路基施工干密度衰減分析

尹良章 桂佳佳

（江蘇省宿遷市公路工程建設處，江蘇 宿遷 223835）

1 路基設計

245省道宿遷一級公路D4標2007年9月20日開工建設，工地試驗室對本標段范圍內取土場進行CBR 值和標準擊實等各項指標試驗，結果大部分取土場土質以弱膨脹土為主，自由膨脹率一般在40%-53%之間，素土的膨縮總率為-2.5%-0.2%，CBR 值在2%-5%，不能滿足《公路路基施工技術規范》（JTG F10-2006）的要求，具體見表1。

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針對路基填土CBR 值普遍達不到路基施工技術規范要求現狀，設計圖紙采用摻加生石灰改良，上路床0-400mm 采用7%石灰土，下路床400-800mm 采用6%石灰土，其余均采用5%石灰土填筑。

2 路基施工工藝

2.1 摻灰

取土坑燜料用設計摻灰劑量40%生石灰拌和，用挖掘機或裝載機翻拌均勻，分堆燜料3 天（72小時）后，運到路基上攤鋪，按照試驗測試的松鋪土料密度，要求壓實后的土層厚度不大于20cm。在攤鋪后用推土機推平，然后用鏵犁不斷耕翻，同時用旋耕機破碎土塊，使整個土層均勻降低含水量并使土塊破碎。

當土塊粒徑小于8cm 且土層含水量＋5%左右時，進行第二次摻灰。在第二次摻灰前，用輕型壓路機把土層表面壓平，再用平地機粗平一遍。按照該土層碾壓后的設計干密度和厚度，計算每平米二次摻灰重量和每車灰攤鋪的面積，在地面上打方格，然后攤鋪干狀消石灰，再將消石灰推平。

2.2 拌和

用穩定土拌和機進行粉碎，使石灰和含水量均勻。當最大土塊小于5cm（大于5cm的土塊含量不超過5%），測試粉碎后土體石灰劑量和含水量。若某測點的石灰劑量低于設計值－1%，在該點控制的范圍內加灰到設計值，然后再用穩定土拌和機粉碎拌和一遍。若測試的含水量過高或非常不均勻（超過最佳含水量0～3%的范圍），需要繼續采用拌和的方法降低含水量，對局部含水量過低的點要采用灑水措施。當每一測點的石灰劑量均達到設計含量且所有測點的含水量在大于最佳含水量左右（不得低于最佳含水量），及時整平以備碾壓。

2.3 碾壓

拌和均勻后，用振動壓路機靜壓1 遍后，平地機進行精平，按1.2-1.25 松鋪系數形成路拱、縱橫坡，達到表面平整。檢測含水量、灰劑量符合要求后，用1臺18-20J 振動壓路機連續碾壓。碾壓一般先從兩邊向中間弱振1 遍，強振2 遍，再用重型三輪壓路機從兩邊向中間、低邊向高邊重疊半輪碾壓3-5 遍，達到無明顯痕跡為止。碾壓過程中及時處理松散、起皮和彈簧等現象。

2.4 檢測

碾壓成型后及時檢測壓實度、灰劑量、高程、中線偏位、寬度、平整度、橫坡等。若是路床頂則需檢測彎沉值，并做好記錄。

3 施工過程中存在問題

2008年3月下旬，上路床7%石灰土進行了大面積施工。5月份，業主對路基壓實度進行專項檢測，路基壓實度抽檢合格率偏低，其檢測結果比施工單位自檢、監理單位抽檢的數據減低了5%左右，路基的含水量增加了4-7%,隨后在路基同一斷面增加檢測發現：在成型后0-15d內，路基壓實度隨齡期增加成下降趨勢。前期下降幅度較大，后期逐漸趨于穩定。

4 試驗及數據分析

4.1 石灰土最大干密度隨齡期的變化情況

石灰土強度的形成機理目前石灰土強度的形成機理經歷了兩個認識階段。早先認為,石灰土強度主要決定于氫氧化鈣的結晶和同時產生的碳化作用;近來認為有3個作用形成了強度,即:離子交換作用、結晶作用和碳酸化作用。

石灰土強度形成的化學反應，石灰在使用之前一般要先經過消解(水化、磨細生石灰除外),其反應式為:CaO+H2O→Ca(OH)2(1)使之變成細粉狀的干熟石灰(Ca(OH)2),然后將熟石灰與土(SiO2、Al2O3及Fe2O3)和水(H2O)拌和,在外力的作用下成型,再經過外部物理的和內部化學的變化反應,形成具有一定強度的石灰穩定土。其內部除少部分 Ca(OH)2與土中的(Na+、H+、K+)離子進行交換外,大部分活性氧化鈣Ca2+與土中的活性SiO2和Al2O3+Fe2O3 在水的作用下生成含水硅酸鈣結晶和含水鐵鋁酸鈣或Ca(OH)2結晶。整個化學反應過程中，石灰土中的有效鈣、鎂含量逐漸減少，密度也逐漸降低。由于石灰使土質逐漸砂化，造成石灰土不同齡期的密度相對初始密度逐漸減小。

4.1.1 室內石灰土不同齡期最大干密度試驗

從26#取土坑取土過5mm 篩烘干后，摻7%生石灰拌和均勻后燜料，進行不同齡期石灰土的重型擊實試驗。試驗數據見表2和圖1。

4.1.2 現場不同齡期石灰土進行擊實試驗

按照不同齡期，取現場已拌和土樣進行標準擊實試驗，試驗數據見表3 和圖2

4.2 現場試驗段壓實度衰減情況

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現場選擇K131+100-K131+150 路段，檢測區確定 20 個點位檢測部位，分別按 0、2、3、4、5、6、7、8、9、10d 檢測壓實度（采用灌砂法，一次 2個部位）。壓實度檢測結果見表4。

5 結論

綜合上述以上三種情況試驗數據表明，路基填筑7%石灰土最大干密度值存在隨齡期增加而減少的趨勢，前期減少較快，后期變化趨于穩定。在前期做標準擊實試驗時要充分考慮齡期對最大干密度的影響，形成關系曲線，便于壓實度變化情況分析。

[1]《公路路基施工技術規范》（JTG F10-2006）.

[2]《公路土工試驗規程》釋義手冊（JTG E40-2007）.

[3]《公路工程質量檢驗評定標準》（JTG F80/1-2004）.