改良膨脹土施工與室內標準試驗控制

■呂邦寶 ■鹽城市交通工程咨詢監理有限責任公司，江蘇 鹽城 224000

為了比較膨脹土摻加石灰改性前后工程性質的變化情況，筆者在施工現場取兩個有代表性的取土坑，取土樣進行液塑限試驗。從試驗數據可以看出：兩個取土坑的膨脹土在摻石灰后其液限和塑性指數都發生了很大的改變，液限含水量及塑性指數有明顯下降，大大改善了膨脹土的穩定性。從灰劑量角度看，隨著灰劑量的增加，液限和塑性指數都在降低，但在灰劑量4%之后再增大灰劑量，對膨脹土的界限含水量指標改善不再明顯。

1 施工控制

(1)路基填筑分段進行，每段長不宜大于200m。工序要緊密銜接，連續施工，分段完成。第一次在取土坑摻灰，目的是讓石灰與膨脹土發生初步作用并降低膨脹土的含水量，使團塊狀的膨脹土崩解，土團容易粉碎，形成較均勻的混合料以達到膨脹土砂化的目的。先在取土坑原地面上打方格，按2%劑量的生石灰在方格內均勻攤灰，用挖機將土挖起翻拌，悶灰3d，在此期間每天用挖機翻拌1次，充分砂化后再進行土料的攤鋪。

(2)在鋪設土料時要保證鋪設的均勻，厚度不應該超過25厘米，在鋪設完畢后要進行降低含水量的工作，可以利用鏵犁翻拌或者是中拖破碎的方法。含水量應隨時測定，當含水量降至最佳含水量+5%左右時，可進行第二次摻灰。

(3)二次攤鋪石灰之前需要利用小型壓路機先將填土壓平，打好方格，方格的面積則要保證可以堆放一車消石灰，再將石灰攤平。然后粉碎至大于25cm的土顆料低于5%的要求，達不到要求繼續粉碎。現場應隨時隨機取樣檢測，確保顆粒粉碎達到要求。

(4)土塊粉碎后，及時進行灰劑量和含水量測試。所有測點的灰劑量應不小于設計劑量-1%。如果灰量偏低應及時補灰拌和。如果含水量偏高，應用鏵犁連續翻拌，盡快降低含水量。

(5)當含水量降至最佳含水量+3%的范圍內，且灰劑量要滿足施工規定，接下來要對其進行連續碾壓直到達到施工規定的壓實度，保證一次碾壓到位，并且控制好碾壓時間不可以超過24小時。應先用振動碾壓兩遍，然后用靜壓連續碾壓到需要的壓實度，碾壓結束后壓實度應及時檢測。

(6)路基施工結束后，指揮部、監理組及時組織對路基進行檢測，各項參指標均滿足要求。

(7)施工時應注意事項：①路基壓實過程中經常檢查土的含水量、摻灰劑量及拌和的均勻性；②分層填筑和壓實，每層最大松鋪厚度不超過30cm，路床頂層的最小壓實厚度應不小于8cm；③路基應超寬30cm填土碾壓，嚴禁出現貼坡現象，對大型機具壓不到的地方，應配小型壓實機具薄層碾壓以保證壓實度。路肩常因碾壓不到位，后期沉降量相對較大，故應當重點控制；④應盡量避免雨季作業，并做好地面防水措施，路基施工橫坡不小于2%以加強橫向排水。

2 室內標準試驗

2.1 原材料要求

石灰等級要求為三級或以上，應按批次檢測，并做好現場堆放。⑵有機質含量超過5%的土和強膨脹土不能使用。

2.2 標準試驗

由于膨脹土的天然含水量較大，室內標準試驗的試樣應模擬現場施工，含水量的變化過程應與填土含水量的變化過程相一致，故采用“濕法”進行標準試驗。

⑴取樣：將取樣點表層土挖除，然后用挖機自下向上取土，每一層都應取到，用四分法取30kg土樣，切碎至不大于5cm后在攪拌均勻之后留待施工使用。⑵試樣的制作方法。

①首次摻灰：先要對土樣含水量進行準確的測量，首次摻灰和砂化是用干土質量摻加2%的生石灰。接下來要將土樣放在封閉的裝置中燜3天，在土樣放置的第二、三天各攪拌一次。

②二次摻灰：首次摻灰后的第四天，就可以把封閉裝置中的土樣倒出然后攪拌均勻，準備進行二次摻灰，配比標準是灰土5%摻消石灰3%，灰土6%摻消石灰4%。消灰摻好后拌和均勻，放置12小時。③風干處理：在首次摻灰的第五天，要讓土樣過5毫米篩，對其進行風干處理，風干處理要在24小時內完成，陰雨天時可用風扇加速風干。在風干處理后制成6至7個含水量不同的試樣，保證每個試樣的含水量的差異保持在2%左右，當試樣的含水量都和施工標準規定一致后，需要把含水量不同的土樣密封在不同的塑料裝置中，將其擱置12小時，保證土樣含水量的均勻。④擊實實驗：在首次摻灰的第六天，就可以利用重型法對制作好的試樣進行擊實試驗，并根據實驗的真實情況記錄等畫出準確的擊實曲線，得到最大干密度和最佳含水量。⑤用干法和濕法分別對3#坑和7#坑進行對比分析，數據如下表：

土樣名稱 最大干密度(g/cm3) 最佳含水量(%)3#坑5%石灰土 干法 1.704 17濕法 1.679 18 7#坑5%石灰土 干法 1.711 16濕法 1.687 17

從上數據可以看出，干法所得最大干密度較濕法大，而最佳含水量則較干法小。

2.3 石灰劑量標準曲線制作方法

⑴現場取土，在將其切碎成小塊后分成6份，每一份質量要控制在約5千克，每個小塊要小于5厘米，在這6份中要選擇一份不做任何處理，其余5份要摻入2%的生石灰，摻入完畢后繼續將土樣密封。⑵將土樣放在封閉裝置中燜料3天，并且保證每天攪拌1次。⑶在首次摻灰的第四天，需要向標準試樣中添加剩余劑量的消灰，(如4%灰土就摻2%消灰，5%灰土摻3%消灰，以此類推)消石灰摻后拌勻放置一晝夜。⑷在首次摻灰的第五天，要將未經過處理的土樣和含水量不同的土樣進行充分的攪碎和攪拌，碎粒的最大粒徑要小于2毫米，6份土樣的含水量都要控制在最佳含水量的+3%范圍之中。⑸在二次摻灰的第二、三、五、七、十四、二十一和四十二天應該分別取未經處理土樣和石灰含量不同的標準樣進行EDTA滴定檢測，繪制以時間為橫坐標，EDTA標準液消耗量為縱坐標、標準樣灰劑量為參數的石灰劑量標準曲線。⑹按上述方法所得的標準曲線能真實地反映現場真實摻灰量，避免因按常規做法而引起的因摻灰量問題發生的爭執。

3 結論

(1)經過改性的中、弱膨脹土作為路堤填料已在公路建設中普遍使用，其改性摻灰最好是分兩次進行，首次摻灰目的是砂化，將土的塑性指數以及含水量大大降低，方便粉碎處理；二摻灰的目的是提高強度，將膨脹量控制在一定范圍。

(2)膨脹土摻灰后，土與石灰發生作用，并且隨著時間的推移，混合料中鈣和鎂的含量會逐漸降低，灰土密度也逐漸減小，但是灰土的強度會逐漸增強。

(3)在摻入石灰之后，必須嚴格控制攪碎后土塊顆粒的大小，保證和標準相符，不然就難以達到改性的目的，在吸水后會出現強度下降等問題，會直接影響到公路建設的質量。

參考資料

［1］JTGE40-2007.公路工程土工試驗規程.

［2］JTGF80/1-2004.公路工程質量檢驗評定標準第一冊(土建工程)

［3］JTGE51-2009.公路工程無機結合料穩定材料試驗規程.

［4］金寶南線金湖段改良膨脹土路基施工指導意見.