二灰土施工中對(duì)低液限弱膨脹土的處理應(yīng)用

孫亞利

摘要：針對(duì)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(dǎo)致混合料灰劑量不勻，成型后強(qiáng)度、壓實(shí)度離散性大，表面土粒遇水膨脹影響美觀，后期干縮裂縫發(fā)育等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)施工對(duì)比總結(jié)，研究出對(duì)該種土的處理方案，有效的保證了二灰土的內(nèi)外質(zhì)量，消除了干縮裂縫的產(chǎn)生。

關(guān)鍵詞：二灰土 低液限弱膨脹土 處理 應(yīng)用

1 工程概況：

我公司監(jiān)理的寧淮高速公路NH-HA3標(biāo)，全長(zhǎng)8.5KM，路面寬度為35M，雙向六車道，設(shè)計(jì)路面結(jié)構(gòu)層由二灰土底基層、水穩(wěn)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(wàn)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(gòu)。當(dāng)?shù)赝临|(zhì)以低液限弱膨脹粘土為主，對(duì)于干土，當(dāng)土粒＜5CM后，很難再打碎；當(dāng)土變濕后，其土易成粘土團(tuán)，又使二灰土因土粒太大，石灰、粉煤灰無(wú)法摻拌均勻而使強(qiáng)度、壓實(shí)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(zhì)量。為此，我們對(duì)低液限弱膨脹土在二灰土施工中的處理應(yīng)用進(jìn)行了初步探討研究，有效的解決了相關(guān)問(wèn)題，從而保證了二灰土工程質(zhì)量，大大加快

了二灰土施工進(jìn)度。

2 問(wèn)題的提出

2.1 在施工二灰土前。首先根據(jù)規(guī)范要求進(jìn)行二灰土配比試驗(yàn)，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(shù)為18.4，所以提前一周采用3%石灰對(duì)土進(jìn)行砂化處理。

2.2 對(duì)試驗(yàn)段進(jìn)行全過(guò)程旁站，從試驗(yàn)路段的施工過(guò)程與工后檢測(cè)結(jié)果來(lái)看存在以下問(wèn)題：①土粒打碎難度大，特別是當(dāng)土粒D≤5CM后，路拌機(jī)連續(xù)打5遍仍有20～30%的土粒＞1.5CM（含水量為18～23%）。②壓實(shí)度離散性大、有超密現(xiàn)象，亦有達(dá)不到95%之點(diǎn)位。③強(qiáng)度離散性大，強(qiáng)度均誤差可達(dá)到0.12MPA。④石灰劑量不均勻，取樣點(diǎn)位不同，灰劑量也從5～10%不等。⑤在壓實(shí)過(guò)程中，表面失水很快（尤其在高溫天氣），表面抬頭紋較多。⑥經(jīng)養(yǎng)生灑水后，表面出現(xiàn)泥餅膨脹，失水干縮卷曲剝落現(xiàn)象。⑦7天養(yǎng)生期過(guò)后，在10～15天左右表面開始出現(xiàn)裂縫，隨時(shí)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(wèn)題的原因調(diào)查分析

3.1 土性判定 據(jù)問(wèn)題“⑤、⑥、⑦”初步推斷該類土屬膨脹土，因此對(duì)沿線土樣按WL、IP的不同進(jìn)行了膨脹率的試驗(yàn)測(cè)定，根據(jù)試驗(yàn)分析得：沿線土質(zhì)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(shí)狀態(tài)下也具有較高的CBR值，對(duì)于1.5＜D＜5CM的土粒，均較密實(shí)且有一定強(qiáng)度，在路拌機(jī)刀頭下打碎過(guò)程中，小于刀距的土塊能切開推動(dòng)卻難以破碎。

3.2.2 對(duì)于1.5＜D＜5CM的土粒(含水量在18～23%)，石灰、粉煤灰無(wú)法與其內(nèi)部充分砂化反應(yīng)而存在大量“生土粒”從而導(dǎo)致在“生土?！焙枯^高段二灰土壓實(shí)度超密、強(qiáng)度偏低、灰劑量不均勻，甚至出現(xiàn)灰墊底現(xiàn)象。

3.2.3 膨脹土具有吸水膨脹、失水收縮的變形特點(diǎn)。二灰土成型時(shí)，部分生土粒處于表面，甚至被碾成餅狀。在灑水養(yǎng)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(qiáng)吸附力，大土團(tuán)不易碾碎且膨脹后體積增大，內(nèi)部水分更難蒸發(fā)，因此含水量降低緩慢。

3.2.5 二灰土屬半剛性材料，當(dāng)七天養(yǎng)生期過(guò)后，在高溫天氣下由于表面迅速失水，而此時(shí)強(qiáng)度仍在增長(zhǎng)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(chǎn)生裂縫。

4 處理方案的研究應(yīng)用

針對(duì)問(wèn)題原因的分析結(jié)果，對(duì)低液限弱膨脹土的施工處理進(jìn)行了方案研究與應(yīng)用：

4.1 對(duì)土質(zhì)砂化，降低土的液塑限，減小與消除土的膨脹率

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

當(dāng)采用消石灰砂化取土坑內(nèi)土的時(shí)，IP在1～5天降低最快，7天趨于緩和，與之對(duì)應(yīng)的消石灰亦是在1～7天內(nèi)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(shí)的土更適合二灰土施工，經(jīng)測(cè)FS=11，遠(yuǎn)小于30。因此，我們選用3%消石灰悶灰5天的方案對(duì)原土進(jìn)行砂化，并用砂化土重新做二灰土配比試驗(yàn)，選出最佳配合比為10：30：60。采用此配比進(jìn)行實(shí)地施工，因砂化土WL、IP、FS大大降低，粉碎效果明顯好轉(zhuǎn)，通過(guò)路拌機(jī)打5～6遍即可使D＞1.5CM的土粒含量＜10%、強(qiáng)度均合格，其離散性明顯減小，且二灰土從試件到現(xiàn)場(chǎng)整體強(qiáng)度有了很大的提高。

4.2 養(yǎng)生與防裂 低液塑限弱膨脹土經(jīng)砂化，因其WL、IP、FS大大降低而裂縫發(fā)育減少。但由于是野外機(jī)械施工，在D≤1.5CM的土粒中仍存在不少“生土?！保彝脸尚蜁r(shí)處于表面的“生土?！痹诠纹?、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(xiàn)濕脹干縮剝落而使表面呈現(xiàn)麻面，內(nèi)部“生土粒”亦在強(qiáng)度形成過(guò)程中和失水情況下存在不同程度的干縮趨勢(shì)，如有養(yǎng)生不足，失水過(guò)多、高溫蒸曬、車輛行走等原因共同作用，則仍會(huì)使二灰土產(chǎn)生裂縫。對(duì)此，我們采取了一定措施：①砂化時(shí)及其后施工二灰土?xí)r，選用優(yōu)質(zhì)石灰并適量增加粉煤灰用量，以減少二灰土在早期強(qiáng)度形成時(shí)土體內(nèi)的收縮力（但要確保壓實(shí)度）。②二灰土碾壓時(shí)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(jī)充分碾壓跑光，提高生土粒泥餅的密實(shí)度，使泥餅與二灰土緊密形成一體，提高整體抗?jié)B水能力，防止積水。④對(duì)成型二灰土，采用水泵抽水噴灑濕潤(rùn)、薄膜覆蓋水氣養(yǎng)生法，有效防止二灰土在強(qiáng)度形成過(guò)程中失水過(guò)多、高溫蒸曬而產(chǎn)生收縮裂縫，杜絕了二灰土在未完全形成強(qiáng)度前灑水車在其上行走、剎車、掉頭使其內(nèi)部產(chǎn)生收縮裂縫，也防止了表面自由水過(guò)多或雨水沖刷使泥餅受水浸泡而吸水軟化產(chǎn)生脹縮形成麻面及車輛行走對(duì)表面的污染破壞。⑤延長(zhǎng)養(yǎng)生期，使二灰土在強(qiáng)度形成過(guò)程中始終保持足夠水分，可有效防止裂縫的產(chǎn)生，通常需養(yǎng)生15～20天。⑥盡快鋪筑后繼層，以起到覆蓋養(yǎng)生作用。