二灰土底基層的施工工藝及檢測

　　【摘 要】介紹了用高塑性粘土做二灰土的施工方法，分析了二灰土起皮和松散的原因及處理方法，強調(diào)了二灰土質(zhì)量檢測的注意事項。

　　【關(guān)鍵詞】二灰土　施工工藝　質(zhì)量檢測

　　1 前言

　　同三國道主干線汾水至灌云高速公路路面底基層設(shè)計為20cm厚的二灰土，采用路拌法施工，按照《公路路面基層施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ034-2000)的要求，壓實度為95%，7d無側(cè)限抗壓強度為0.6MPa。根據(jù)連云港地區(qū)土源的實際情況，所用土質(zhì)為高塑性粘土，很難粉碎，塑性指數(shù)高達32.5，超過了規(guī)范要求，從而造成二灰土的施工難度較大，不易達到規(guī)范要求。為此，需對高塑性粘土進行摻灰砂化處理，摸索出合理的粉碎方法，并通過優(yōu)化二灰土的配合比設(shè)計和施工工藝來嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。目前該高速公路的二灰土已達到規(guī)范要求。眾所周知，質(zhì)量檢測試驗結(jié)果是工程質(zhì)量的判斷依據(jù)，為保證工程質(zhì)量，檢測試驗應(yīng)在嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行有效試驗規(guī)程的前提下，對具體操作做進一步的分析，排除試驗過程中的不良影響因素，確保試驗數(shù)據(jù)的科學(xué)公正。

　　2 原材料

　　2.1 土

　　采用路線附近的取土坑集中取土，液限W1=58.3%，塑限Wp=25.8%，塑性指數(shù)Ip=32.5，天然含水量為40%左右，經(jīng)判斷為高塑性粘土。

　　2.2 石灰

　　采用山東臨沂地區(qū)所產(chǎn)的石灰，系Ⅲ級鈣質(zhì)灰，消石灰Cao+Mgo含量約為57%。

　　2.3 粉煤灰

　　采用連云港新海電廠濕排粉煤灰。

　　3 二灰土配合比設(shè)計

　　配合比設(shè)計要指導(dǎo)施工并服務(wù)于施工，應(yīng)按施工所能達到的情況，初步定出施工方案。由于高速公路沿線土的塑性指數(shù)較高且含水量較大，施工前必須對現(xiàn)有的土質(zhì)進行改性才能使用。因此，配合比設(shè)計時所用的土樣為摻3%石灰砂化7d的土，經(jīng)檢測，砂化7d后灰土的有效灰劑量僅剩1%，而土的塑性指數(shù)已由原來的32.5降至16.7;仍選用Cao+Mgo含量為57%、剛滿足Ⅲ級灰的石灰;擊實試驗和強度試驗所用樣品采用同一次取樣。經(jīng)過多種配比試驗。

　　結(jié)合本地區(qū)經(jīng)驗，考慮二灰土后期強度，施工時采用的配合比為：石灰∶粉煤灰∶土=9∶27∶64。

　　4 試驗路施工

　　試驗路施工的主要目的：摸索出土的粉碎工藝，確定二灰土生產(chǎn)過程中各種原材料的用量和布料方法，確定二灰土的拌和遍數(shù)，二灰土含水量的控制方法，掌握二灰土的整形方法，確定二灰土的碾壓工藝(碾壓時的機械組合，碾壓遍數(shù)，碾壓時間)，確定二灰土的松鋪厚度，了解二灰土的養(yǎng)生情況及生產(chǎn)能力，對配合比進行驗證。

　　4.1 機械準(zhǔn)備

　　需配備足夠數(shù)量的穩(wěn)定土路拌機、壓路機、平地機、推土機、鏵犁及旋耕機、灑水車、配套的運輸設(shè)備。

　　4.2 原材料準(zhǔn)備

　　根據(jù)配合比及擊實試驗結(jié)果計算各種材料的用量。

　　4.2.1 土

　　先在取土場將3%的生石灰摻入土中用于吸水和砂化，悶料1d，再運至已交驗的路基上;先用推土機初步粉碎整平，再用鏵犁及旋耕機多次翻拌，將較大的土塊粉碎，悶料4～5d，當(dāng)土的含水量降至最佳含水量時再用路拌機粉碎一遍，此時觀察其粉碎效果，若效果較好則再繼續(xù)粉碎1～2遍即能達到規(guī)范要求;若效果不明顯且有大量堅硬的土塊，則停止用路拌機粉碎(經(jīng)試驗，此時路拌機即使繼續(xù)粉碎5～6遍也不易達到規(guī)范要求)，這時應(yīng)向土內(nèi)灑水，讓水將土塊濕透，由于土塊吸水膨脹，再悶料半天至1天，然后用路拌機粉碎1～2遍，土顆粒即能小于15mm。用平地機整平并穩(wěn)壓，在整個施工段落內(nèi)抽取若干個點，測出各個點土的每平方米重量、厚度和含水量，計算出土的松方容重和平均厚度，以便準(zhǔn)確控制用土量。
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　　4.2.2 撒布粉煤灰

　　先檢測出粉煤灰的含水量，按配合比設(shè)計用量，將每車粉煤灰過磅，計算每車粉煤灰的攤鋪面積，用石灰在整平好的素土上打格上粉煤灰;用平地機將粉煤灰整平并穩(wěn)壓，再按測每平方米的重量、厚度的方法，計算出粉煤灰的密度和平均厚度，校核粉煤灰的用量。

　　4.2.3 撒布石灰

　　生石灰進場后根據(jù)施工計劃提前將生石灰消解，用振動篩過篩，用撒布粉煤灰的方法撒布石灰，由于石灰的用量較少，用平地機將石灰攤平后再用人工找平，檢測并計算出石灰的密度和平均厚度。

　　4.3 拌和

　　石灰撒布好后，用路拌機拌和，先拌和1遍，測定混合料的含水量，若含水量過小，根據(jù)需水量灑水，并將二灰土的含水量控制在比最佳含水量高1～2個百分點，悶料半小時，再用路拌機翻拌1～2遍;在每次翻拌過程中，應(yīng)有2～3人挖槽檢查路拌機是否將二灰土拌勻拌透，二灰土底部是否有素土夾層和漏拌的條帶。二灰土拌勻后，抽取試樣檢測灰劑量，做標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗，用配合比試驗時的擊實結(jié)果校核現(xiàn)場二灰土的配合比是否準(zhǔn)確，并成型二灰土強度試件。

　　4.4 整形

　　拌和好二灰土后，用推土機的履帶穩(wěn)壓1～2遍，消除二灰土潛在的壓實不均勻現(xiàn)象(特別是路拌機輪胎壓過的地方)，然后用輕型壓路機再穩(wěn)壓一遍，用平地機整形。

　　4.5 碾壓

　　精平后檢測高程，用輕型壓路機(12t～15t)靜壓，穩(wěn)壓1～2遍，穩(wěn)壓過程中找出低洼的地方，將低洼地方的二灰土表面刨松后再用新鮮二灰土填補穩(wěn)壓;穩(wěn)壓后用振動壓路機弱振(高頻低幅，激振力約200kN)2～3遍，再用振動壓路機強振(低頻高幅，激振力約330kN)1～2遍;然后用光三輪壓路機(18t～21t)靜壓;最后用膠輪壓路機終壓1～2遍。振動壓路機強振1遍后，開始檢測壓實度，一般光三輪壓路機壓1～2遍即能達到95%的壓實度;再檢測二灰土頂面高程，計算松鋪系數(shù)，一般在1.15左右。

　　通過壓實度的檢測發(fā)現(xiàn)，振動壓路機碾壓主要增加二灰土下部的密度，靜壓主要增加二灰土上部和表面的密度，壓實度隨著碾壓遍數(shù)的增加而增加，當(dāng)壓實功達到一定數(shù)量后壓實度不再增加;再繼續(xù)碾壓，隨著碾壓遍數(shù)的增加壓實度反而減小，且表面松散，若此時壓實度仍達不到要求，說明該壓實組合不合理，應(yīng)重新調(diào)整壓實方案。

　　4.6 養(yǎng)生

　　由于高塑性土的膨脹性較大，且這種土一般采用高于最佳含水量碾壓，因此當(dāng)二灰土失水后易發(fā)生開裂;良好的養(yǎng)護能及早地提高二灰土的強度，減少二灰土的表面起皮和松散。 

　　5 試驗段的總結(jié)和大面積的施工

　　通過試驗段的施工發(fā)現(xiàn)，局部二灰土的表面有起皮和松散現(xiàn)象，其主要原因為：①平地機操作手技術(shù)較差，整平次數(shù)過多，使得二灰土的表面有貼補的薄層，并造成表面含水量過小;②過度碾壓。因此，在二灰土施工時要將松鋪系數(shù)適當(dāng)調(diào)大，整平時將高出的二灰土刮除，做到“寧刮勿補”，減少整平次數(shù)。一旦出現(xiàn)起皮和松散現(xiàn)象，即使再灑水碾壓也不能將已起皮和松散的部分密實地緊貼在下部的二灰土上，只能待二灰土強度形成后將表面這部分鏟出，否則將會在底基層和基層之間形成一層軟弱的夾層。

　　施工單位應(yīng)通過多次試驗和總結(jié)，摸索出每層原材料的攤鋪厚度和二灰土的松鋪系數(shù);配置有效的施工機械;設(shè)計合理的碾壓方案;培訓(xùn)全部的施工人員;在大面積的施工時，應(yīng)嚴(yán)格按試驗段的施工工藝進行施工。

　　6 質(zhì)量檢測

　　二灰土的外形尺寸在施工時一般都能夠達到要求，下面僅對二灰土的內(nèi)在質(zhì)量檢測作一些分析。

　　6.1 含水量

　　含水量測試準(zhǔn)確與否對二灰土的壓實度和強度有著較大的影響，二灰土在做標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗和配合比試驗時含水量的檢測一般用烘干法，而實際施工過程中(碾壓時、成型強度試件時)含水量是用酒精燒干法檢測的。對高塑性粘土做二灰土，這兩種含水量的檢測方法，測試結(jié)果相差較大，由于粘性土酒精不易燒透，烘干法比酒精燒干法測出的含水量大2～3個百分點。這樣計算出的壓實度也相差約2個百分點，強度結(jié)果也不能代表二灰土的真實強度。因此，必須通過試驗找出這兩者的關(guān)系，使二灰土在配合比試驗和現(xiàn)場測試時的含水量相統(tǒng)一。

　　6.2 灰劑量

　　石灰是二灰土強度的重要保證，實際施工過程中必須嚴(yán)格控制灰劑量。

　　6.2.1　標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立

　　結(jié)合現(xiàn)場施工情況，一般選用剛滿足Ⅲ級灰標(biāo)準(zhǔn)的消石灰;由于粉煤灰和土的EDTA耗量一般在3.0ml以下，而石灰的EDTA耗量均在90ml以上，在配制標(biāo)準(zhǔn)溶液時，采用粉煤灰用量不變，石灰和土的比例變化來建立灰劑量標(biāo)準(zhǔn)曲線。

　　6.2.2 灰劑量的檢測

　　在施工現(xiàn)場取已拌和好的二灰土，不過篩直接檢測;灰劑量稍低，根據(jù)各種灰劑量的配合比結(jié)果，只要能保證二灰土的強度，可以不二次加灰;若灰劑量過低，則必須重新加灰拌和;各點灰劑量的偏差也能反映出摻灰的均勻情況。

　　6.3 壓實度、強度

　　壓實度和強度是一對統(tǒng)一的指標(biāo)，7d無側(cè)限抗壓強度0.6MPa是指在95%的壓實度標(biāo)準(zhǔn)下的結(jié)果。

　　用灌砂法檢測全層厚的壓實度，按規(guī)范要求的頻率進行檢測，對短施工段落進行評定，最少不能少于6個點。壓實度不合格的主要原因有：①施工配合比不準(zhǔn)確。這主要和粉煤灰的用量有關(guān)，粉煤灰的用量多則二灰土的最大干密度偏小，粉煤灰的用量少則二灰土的最大干密度偏大。②含水量不均勻。二灰土的表面含水量偏小，造成二灰土表面松散。③二灰土的厚度太大，二灰土的下部碾壓不密實。

　　在二灰土碾壓前多點取樣，在室內(nèi)混合后測含水量，立即成型強度試件，養(yǎng)生7d進行強度試驗。在強度試驗過程中要注意以下問題：①稱取二灰土試樣的質(zhì)量和成型試件的高度。試件的高度和二灰土的質(zhì)量影響其壓實度，1mm的高差能使試件壓實度增減約2個百分點，從而造成強度值的誤差較大，試件高度應(yīng)控制在5.00mm±0.05mm;稱取二灰土試樣的質(zhì)量時，要精確至0.1g。②選用合適量程的量力環(huán)。量力環(huán)的量程一般不宜大于5kN，量程過大壓力讀數(shù)不準(zhǔn)確，計算時造成離散系數(shù)偏大，代表值偏小，如量力環(huán)測出的壓力為0.1KN，計算出的強度為0.051MPa。

　　7 小結(jié)

　　本文只是針對一種土質(zhì)做二灰土的施工情況的介紹，各地區(qū)的材料差別較大，只用一種方法的試驗段不具有廣泛的代表性，成功的施工方法也不止這一種，這需要通過大量的室內(nèi)試驗和試驗段來驗證。經(jīng)多次檢測，要求20cm厚的二灰土的壓實度達到95%非常困難;經(jīng)對厚為20cm、已達到95%壓實度二灰土的檢測發(fā)現(xiàn)，上面的10cm壓實度一般達到98%～100%，而下面的10cm壓實度一般僅為88%～92%。所以，將二灰土設(shè)計成15cm厚較為合理，這樣才能保證二灰土的全層都達到的95%壓實度。二灰土底基層厚度設(shè)計過厚，施工時必須加大碾壓功率，過度碾壓使得壓路機的剪切力超過二灰土的抗剪強度，使二灰土的上部開裂，這反而影響二灰土的使用性能。