摻石灰高液限土施工工藝研究

摘要：分析了高液限土的基本特征及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分別從碾壓遍數(shù)、松鋪厚度、壓實(shí)含水率角度分析了高液限土摻石灰改良的工藝。試驗(yàn)研究表明：最佳的碾壓遍數(shù)為5遍、松鋪系數(shù)應(yīng)在1.1～1.2、壓實(shí)含水率差控制在-2～4%左右。

關(guān)鍵詞：高液限土 碾壓遍數(shù) 松鋪厚度 壓實(shí)含水率差

高液限土是一種細(xì)顆粒含量較高、液限較大的粘性土《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTG E40-2007）規(guī)定高液限土的定義[1]為：高液限土是一種細(xì)粒土，同時(shí)具備2個(gè)分類特性①小于0.074mm的顆粒含量大于50%；②液限大于50%。其礦物成份主要以蒙脫石、伊利石、高嶺石為主。其基本特征有：液限高（ WL≥50%），塑性指數(shù)高（Ip﹥26）；天然含水率高且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)最優(yōu)含水率；保水性強(qiáng)；細(xì)粒含量較大；強(qiáng)度低，水穩(wěn)定性差。工程特性有：弱膨脹性、裂隙性、崩解性、水作用性強(qiáng)。若不加處理，可能會(huì)出現(xiàn)如下工程問(wèn)題：不均勻沉降、開裂、滑坡、水穩(wěn)定性問(wèn)題。

目前，對(duì)高液限土的處理技術(shù)主要有：換土、翻曬、摻料改良土。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，胡昕等進(jìn)行了高液限土水敏感性研究，揭示了含水量變化對(duì)高液限土各項(xiàng)力學(xué)性能的影響[2]；李方華通過(guò)試驗(yàn)研究三種液限范圍不同的高液限土的最佳摻躒石比[3]。朱冬梅等研究了高液限土在摻砂、水泥、石灰后的各項(xiàng)力學(xué)性能，并分析各種方案的改良效果和改良機(jī)理[4]。從經(jīng)濟(jì)適用性、技術(shù)可行性、實(shí)際可操作性角度分析發(fā)現(xiàn)：摻5%生石灰改良的經(jīng)濟(jì)性較好，改良后的高液限土各項(xiàng)力學(xué)性能基本能滿足規(guī)范要求。

摻石灰改良高液限土的施工工藝流程一般為：施工放樣、取土備灰、燜料、粉碎、上土整平、碾壓、檢測(cè)、養(yǎng)生。因此本文通過(guò)試驗(yàn)研究施工過(guò)程中的碾壓遍數(shù)、壓實(shí)含水率差、松鋪厚度對(duì)壓實(shí)效果的影響，得出最佳的碾壓遍數(shù)、壓實(shí)含水率差、松鋪系數(shù)，為摻石灰改良高液限土提供理論支持。

1 碾壓遍數(shù)

素土液限為65.8%，塑限為33.5%，塑性指數(shù)為32，小于0.074mm的細(xì)粒含量為79.0%，為高液限粉土，最大干密度為1.66g/cm3，最優(yōu)含水率為20.2%；5%生石灰改良土的最大干密度為1.53g/cm3，最優(yōu)含水率為18.0%；燜料采用生石灰塊，將土料運(yùn)至路面后在一定范圍內(nèi)攤鋪一層土料（厚度約1.0m），然后在土料表面攤鋪一層生石灰，再在生石灰上攤鋪一層土料，如此反復(fù)，形成土堆進(jìn)行燜料，在摻入生石灰后的第二天及以后各天均用挖機(jī)翻拌一次，翻拌后仍將土料打堆。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，生石灰摻入土料中一天內(nèi)基本完全消解，第二天翻拌時(shí)土料中基本沒有未消解的生石灰塊。5%生石灰改良土壓實(shí)度與碾壓遍數(shù)及含水率間的關(guān)系見表1。

18噸振動(dòng)壓路機(jī)碾壓到6遍時(shí)兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度都高于設(shè)計(jì)要求的93%，壓實(shí)度分別為96.8%、97.9%，含水率分別為22.2%、20.3%。18噸振動(dòng)壓路機(jī)碾壓到12遍時(shí)兩個(gè)檢測(cè)點(diǎn)的壓實(shí)度都高于設(shè)計(jì)要求的93%，壓實(shí)度分別為97.9%、94.4%，含水率分別為24.5%、25.7%。從表1可以看出，5%生石灰改良土碾壓到6遍到9遍過(guò)程中改良土的壓實(shí)度基本沒有增長(zhǎng)，碾壓到9遍到12遍過(guò)程中改良土的壓實(shí)度有一定程度的降低，分析可能的原因有：①生石灰改良高液限土存在一個(gè)最佳碾壓遍數(shù)，超過(guò)最佳碾壓遍數(shù)后壓實(shí)度會(huì)隨碾壓遍數(shù)的增加而降低；②填料表面不平整造成填料中壓實(shí)功分布不均勻。因此，用93%壓實(shí)度進(jìn)行控制時(shí)，其最佳碾壓工序?yàn)椋?/p>

18噸壓路機(jī)碾壓時(shí)的碾壓工序?yàn)椋红o壓一遍→小振兩遍→大振兩遍→靜壓一遍→檢測(cè)壓實(shí)度（共碾壓6遍）。

22噸壓路機(jī)碾壓時(shí)的碾壓工序?yàn)椋红o壓一遍→大振一遍→靜壓一遍→大振一遍→靜壓一遍→檢測(cè)壓實(shí)度（共碾壓5遍）。

2 松鋪厚度

生石灰改良土在采用合理施工工藝下使用18t壓路機(jī)以上壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，松鋪厚度分別按25cm、30cm和40cm。素土填料的天然含水率為28.7%，液限為59.5%，塑性指數(shù)為26，細(xì)顆粒含量為60.7%，為含砂高液限土。5%石灰改良土的最優(yōu)含水率16.3%，最大干密度為1.80g/cm3。該層采用“二次摻灰”工藝進(jìn)行處理。摻入3%的生石灰塊燜灰三天后進(jìn)行碾壓，碾壓前摻入2%的熟石灰進(jìn)行拌和整平。拌和兩遍石灰土已經(jīng)很均勻。各填筑層壓實(shí)后測(cè)得層頂標(biāo)高，計(jì)算得每層松鋪系數(shù)，結(jié)果如表2。

結(jié)果表明，當(dāng)填筑層厚度較薄時(shí)，所得的松鋪系數(shù)較小，填筑層厚度較厚時(shí)，所得的松鋪系數(shù)較大。在松鋪厚度為40cm的料拌和施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，很難保證拌和均勻，三遍拌和后還常見素土帶。壓實(shí)度的檢測(cè)結(jié)果顯示，松鋪厚度為40cm的填筑層的壓實(shí)度較低，因此，松鋪厚度不應(yīng)大于40cm。當(dāng)松鋪厚度為25cm時(shí)，壓實(shí)效果最好。但松鋪厚度太小會(huì)增大施工工作量，經(jīng)濟(jì)性不好。所以，松鋪厚度宜為在30～35cm之間，松鋪系數(shù)應(yīng)為1.1～1.2范圍內(nèi)。通過(guò)二個(gè)填筑層的填筑施工結(jié)果表明：由第一填筑層所確定的碾壓工藝能夠滿足相關(guān)的設(shè)計(jì)要求；“二次摻灰”方案的填筑結(jié)果顯示，改良效果較好，具有很好的可行性；具有較好的松鋪厚度應(yīng)控制在30～35cm之間，松鋪系數(shù)應(yīng)在1.1～1.2的范圍內(nèi)。

3 壓實(shí)含水率差

素土填料的天然含水率為34.4%，液限為61.4%，塑性指數(shù)為32，細(xì)顆粒含量為71.7%，為含砂高液限土。5%石灰改良土的最優(yōu)含水率26.0%，最大干密度為1.51g/cm3。因土料天然含水率與最優(yōu)含水率差值很小，所以悶料三天后即進(jìn)行壓實(shí)。壓實(shí)度檢測(cè)見表3。

摻石灰改良含水率效果很明顯，一般燜料3天后的壓實(shí)含水率差就能很好的控制在-2～4%左右，且壓實(shí)度能夠滿足要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)人民共和國(guó)交通部部標(biāo)準(zhǔn).公路土工試驗(yàn)規(guī)程JTJ051-81

[M].1982.

[2]胡昕，洪寶寧，王海明，等.高液限土和煤系土抗剪強(qiáng)度的水敏感性比較研究[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào)（工程科學(xué)版），2010（1）：54-59.

[3]李方華.高液限土填料改良的最佳摻砂礫石比試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué)，2010，31（3）：785-788.

[4]朱冬梅，鄧百洪，洪寶寧，等.廣東云浮高液限土路堤填料改良方案試驗(yàn)研究[J].公路交通技術(shù)，2010（2）：5-10.

作者簡(jiǎn)介：劉志義（1982-），男，工程師，主要從事工民建方面的設(shè)計(jì)。