二灰土施工中对低液限弱膨胀土的处理应用

二灰土施工中对低液限弱膨胀土的处理应用

孙亚利

关键词：二灰土低液限弱膨胀土处理应用

1工程概况：

我公司监理的宁淮高速公路NH-HA3标，全长8.5KM，路面宽度为35M，双向六车道，设计路面结构层由二灰土底基层、水稳碎石基层和中、粗粒式（分三层）沥青砼组成。其中，二灰土底基层厚20CM，工程量为29.7万平方，土源为路基堆载防冻土和就近取土坑取土，石灰粉煤灰自行采购。当地土质以低液限弱膨胀粘土为主，对于干土，当土粒＜5CM后，很难再打碎；当土变湿后，其土易成粘土团，又使二灰土因土粒太大，石灰、粉煤灰无法掺拌均匀而使强度、压实度离散性偏大，且遇水易膨胀、失水易干裂而难以保证二灰土的质量。为此，我们对低液限弱膨胀土在二灰土施工中的处理应用进行了初步探讨研究，有效的解决了相关问题，从而保证了二灰土工程质量，大大加快了二灰土施工进度。

2问题的提出

2.1在施工二灰土前。首先根据规范要求进行二灰土配比试验，最后选定二灰土配合比为9：26：65（石灰：粉煤灰：土）。二灰土所用土的塑性指数为18.4，所以提前一周采用3%石灰对土进行砂化处理。

2.2对试验段进行全过程旁站，从试验路段的施工过程与工后检测结果来看存在以下问题：①土粒打碎难度大，特别是当土粒D≤5CM后，路拌机连续打5遍仍有20～30%的土粒＞1.5CM（含水量为18～23%）。②压实度离散性大、有超密现象，亦有达不到95%之点位。③强度离散性大，强度均误差可达到0.12MPA。④石灰剂量不均匀，取样点位不同，灰剂量也从5～10%不等。⑤在压实过程中，表面失水很快（尤其在高温天气），表面抬头纹较多。⑥经养生洒水后，表面出现泥饼膨胀，失水干缩卷曲剥落现象。⑦7天养生期过后，在10～15天左右表面开始出现裂缝，随时间推移而加剧且多呈纵横十字交织状，高温天气愈明显。

3问题的原因调查分析

3.1土性判定据问题“⑤、⑥、⑦”初步推断该类土属膨胀土，因此对沿线土样按WL、IP的不同进行了膨胀率的试验测定，根据试验分析得：沿线土质WL＞40～49，IP＞20，30%＜FS＜50%，因此属低液限弱膨胀粘土。

3.2原因分析

3.2.1IP＞20的低液限红黄色粘土在一定含水量的自然密实状态下也具有较高的CBR值，对于1.5＜D＜5CM的土粒，均较密实且有一定强度，在路拌机刀头下打碎过程中，小于刀距的土块能切开推动却难以破碎。

3.2.2对于1.5＜D＜5CM的土粒(含水量在18～23%)，石灰、粉煤灰无法与其内部充分砂化反应而存在大量“生土粒”从而导致在“生土粒”含量较高段二灰土压实度超密、强度偏低、灰剂量不均匀，甚至出现灰垫底现象。

3.2.3膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩的变形特点。二灰土成型时，部分生土粒处于表面，甚至被碾成饼状。在洒水养生期遇水膨胀而上凸，失水后收缩而卷曲剥落。

3.2.4由于该类土的IP值较高，在潮湿状有较高的塑性，土中颗粒具有较强吸附力，大土团不易碾碎且膨胀后体积增大，内部水分更难蒸发，因此含水量降低缓慢。

3.2.5二灰土属半刚性材料，当七天养生期过后，在高温天气下由于表面迅速失水，而此时强度仍在增长需吸水，加之膨胀土的收缩，高塑指土本身易干裂等因素，从而使二灰土产生裂缝。

4处理方案的研究应用

针对问题原因的分析结果，对低液限弱膨胀土的施工处理进行了方案研究与应用：

4.1对土质砂化，降低土的液塑限，减小与消除土的膨胀率

用消石灰对土进行砂化：对土进行砂化要以石灰与土的砂化反应程度、土的IP、FS变化情况和砂化后二灰土配合比强度变化为主要控制依据。因此我们首先对WL、IP不同的土质进行掺1%～5%消石灰料砂化1天、3天、5天、7天，分别检测其WL、IP的降低情况与石灰砂化消耗量。

当采用消石灰砂化取土坑内土的时，IP在1～5天降低最快，7天趋于缓和，与之对应的消石灰亦是在1～7天内消耗量最大（约3%），7天后逐渐减缓且在砂化4～6天间IP=15～20，此时的土更适合二灰土施工，经测FS=11，远小于30。因此，我们选用3%消石灰闷灰5天的方案对原土进行砂化，并用砂化土重新做二灰土配比试验，选出最佳配合比为10：30：60。采用此配比进行实地施工，因砂化土WL、IP、FS大大降低，粉碎效果明显好转，通过路拌机打5～6遍即可使D＞1.5CM的土粒含量＜10%、强度均合格，其离散性明显减小，且二灰土从试件到现场整体强度有了很大的提高。

4.2养生与防裂低液塑限弱膨胀土经砂化，因其WL、IP、FS大大降低而裂缝发育减少。但由于是野外机械施工，在D≤1.5CM的土粒中仍存在不少“生土粒”，二灰土成型时处于表面的“生土粒”在刮平、碾压中形成饼状，嵌粘在成型二灰土表面，在水与行车作用下仍出现湿胀干缩剥落而使表面呈现麻面，内部“生土粒”亦在强度形成过程中和失水情况下存在不同程度的干缩趋势，如有养生不足，失水过多、高温蒸晒、车辆行走等原因共同作用，则仍会使二灰土产生裂缝。对此，我们采取了一定措施：①砂化时及其后施工二灰土时，选用优质石灰并适量增加粉煤灰用量，以减少二灰土在早期强度形成时土体内的收缩力（但要确保压实度）。②二灰土碾压时注意天气温度和含水量的控制，紧凑施工，不要让二灰土在高温下蒸晒。③二灰土成型后用胶轮压路机充分碾压跑光，提高生土粒泥饼的密实度，使泥饼与二灰土紧密形成一体，提高整体抗渗水能力，防止积水。④对成型二灰土，采用水泵抽水喷洒湿润、薄膜覆盖水气养生法，有效防止二灰土在强度形成过程中失水过多、高温蒸晒而产生收缩裂缝，杜绝了二灰土在未完全形成强度前洒水车在其上行走、刹车、掉头使其内部产生收缩裂缝，也防止了表面自由水过多或雨水冲刷使泥饼受水浸泡而吸水软化产生胀缩形成麻面及车辆行走对表面的污染破坏。⑤延长养生期，使二灰土在强度形成过程中始终保持足够水分，可有效防止裂缝的产生，通常需养生15～20天。⑥尽快铺筑后继层，以起到覆盖养生作用。