二灰土底基層的365JT施工工藝及質量檢測

喬乃洪

【連云港市高速公路建設指揮部　連云港 222006】

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，強調了二灰土質量檢測的注意事項。
關鍵詞　二灰土　施工工藝　質量檢測

１　前言

　　同三國道主干線汾水至灌云高速公路路面底基層365JT設計為２０ｃｍ厚的二灰土，采用路拌法施工，按照《公路路面基層施工365JT技術規范》（ＪＴＪ０３４－２０００）的要求，壓實度為９５％，７ｄ無側限抗壓強度為０．６ＭＰａ。根據連云港地區土源的實際情況，所用土質為高塑性粘土，很難粉碎，塑性指數高達３２．５，超過了規范要求，從而造成二灰土的施工難度較大，不易達到規范要求。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，并通過優化二灰土的配合比設計和施工工藝來嚴格控制施工質量。目前該高速公路的二灰土已達到規范要求。眾所周知，質量檢測試驗結果是工程質量的判斷依據，為保證工程質量，檢測試驗應在嚴格執行現行有效試驗規程的前提下，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，確保試驗數據的科學公正。

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Ｉｐ＝３２．５，天然含水量為４０％左右，經判斷為高塑性粘土。
　　２．２　石灰
　　采用山東臨沂地區所產的石灰，系Ⅲ級鈣質灰，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，主要技術指標如表１。

３　二灰土配合比設計

　　配合比設計要指導施工并服務于施工，應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較高且含水量較大，施工前必須對現有的土質進行改性才能使用。因此，配合比設計時所用的土樣為摻３％石灰砂化７ｄ的土，經檢測，砂化７ｄ后灰土的有效灰劑量僅剩１％，而土的塑性指數已由原來的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。經過多種配比試驗，強度合格的結果如表２。
　　結合本地區經驗，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，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，碾壓時間），確定二灰土的松鋪厚度，了解二灰土的養生情況及生產能力，對配合比進行驗證。
　　４．１　機械準備
　　需配備足夠數量的穩定土路拌機、壓路機、平地機、推土機、鏵犁及旋耕機、灑水車、配套的運輸設備。
　　４．２　原材料準備
　　根據配合比及擊實試驗結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粉碎１～２遍即能達到規范要求；若效果不明顯且有大量堅硬的土塊，則停止用路拌機粉碎（經試驗，此時路拌機即使繼續粉碎５～６遍也不易達到規范要求），這時應向土內灑水，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。用平地機整平并穩壓，在整個施工段落內抽取若干個點，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，以便準確控制用土量。
　　４．２．２　撒布粉煤灰
　　先檢測出粉煤灰的含水量，按配合比設計用量，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，做標準擊實試驗，用配合比試驗時的擊實結果校核現場二灰土的配合比是否準確，并成型二灰土強度試件。
　　４．４　整形
　　拌和好二灰土后，用推土機的履帶穩壓１～２遍，消除二灰土潛在的壓實不均勻現象（特別是路拌機輪胎壓過的地方），然后用輕型壓路機再穩壓一遍，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，穩壓１～２遍，穩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壓；穩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，一般在１．１５左右。
　　通過壓實度的檢測發現，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的增加而增加，當壓實功達到一定數量后壓實度不再增加；再繼續碾壓，隨著碾壓遍數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，應重新調整壓實方案。
　　４．６　養生
　　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，因此當二灰土失水后易發生開裂；良好的養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　試驗段的總結和大面積的施工

　
　　通過試驗段的施工發現，局部二灰土的表面有起皮和松散現象，其主要原因為：①平地機操作手技
術較差，整平次數過多，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適當調大，整平時將高出的二灰土刮除，做到“寧刮勿補”，減少整平次數。一旦出現起皮和松散現象，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。
　　施工單位應通過多次試驗和總結，摸索出每層原材料的攤鋪厚度和二灰土的松鋪系數；配置有效的施工機械；設計合理的碾壓方案；培訓全部的施工人員；在大面積的施工時，應嚴格按試驗段的施工工藝進行施工。


６　質量檢測


　　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在質量檢測作一些分析。
　　６．１　含水量
　　含水量測試準確與否對二灰土的壓實度和強度有著較大的影響，二灰土在做標準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系，使二灰土在配合比試驗和現場測試時的含水量相統一。
　　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格控制灰劑量。
　　６．２．１　標準曲線的建立
　　結合現場施工情況，一般選用剛滿足Ⅲ級灰標準的消石灰；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，在配制標準溶液時，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準曲線。
　　６．２．２　灰劑量的檢測
　　在施工現場取已拌和好的二灰土，不過篩直接檢測；灰劑量稍低，根據各種灰劑量的配合比結果，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一的指標，７ｄ無側

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限抗壓強度０．６ＭＰａ是指在９５％的壓實度標準下的結果。
用灌砂法檢測全層厚的壓實度，按規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施工配合比不準確。這主要和粉煤灰的用量有關，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，在室內混合后測含水量，立即成型強度試件，養生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量和成型試件的高度。試件的高度和二灰土的質量影響其壓實度，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，試件高度應控制在５．００ｃｍ±０．０５ｃｍ；稱取二灰土試樣的質量時，要精確至０．１ｇ。②選用合適量程的量力環。量力環的量程一般不宜大于５ｋＮ，量程過大壓力讀數不準確，計算時造成離散系數偏大，代表值偏小，如量力環測出的壓力為０．１ｋＮ，計算出的強度為０．０５１ＭＰａ。

７　小結

　　本文只是針對一種土質做二灰土的施工情況的介紹，各地區的材料差別較大，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試驗和試驗段來驗證。經多次檢測，要求２０ｃｍ厚的二灰土的壓實度達到９５％非常困難；經對厚為２０ｃｍ、已達到９５％壓實度二灰土的檢測發現，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。

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