二灰土底基层的施工工艺及质量检测

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二灰土底基层的施工工艺及质量检测

乔乃洪

【连云港市高速公路建设指挥部　连云港 222006】

摘　要　介绍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处理方法，强调了二灰土质量检测的注意事项。
关键词　二灰土　施工工艺　质量检测

１　前言

　　同三国道主干线汾水至灌云高速公路路面底基层设计为２０ｃｍ厚的二灰土，采用路拌法施工，按照《公路路面基层施工技术规范》（ＪＴＪ０３４－２０００）的要求，压实度为９５％，７ｄ无侧限抗压强度为０．６ＭＰａ。根据连云港地区土源的实际情况，所用土质为高塑性粘土，很难粉碎，塑性指数高达３２．５，超过了规范要求，从而造成二灰土的施工难度较大，不易达到规范要求。为此，需对高塑性粘土进行掺灰砂化处理，摸索出合理的粉碎方法，并通过优化二灰土的配合比设计和施工工艺来严格控制施工质量。目前该高速公路的二灰土已达到规范要求。众所周知，质量检测试验结果是工程质量的判断依据，为保证工程质量，检测试验应在严格执行现行有效试验规程的前提下，对具体操作做进一步的分析，排除试验过程中的不良影响因素，确保试验数据的科学公正。

２　原材料

　　２．１　土
　　采用路线附近的取土坑集中取土，液限ｗ１＝５８．３％，塑限ｗｐ＝２５．８％，塑性指数Ｉｐ＝３２．５，天然含水量为４０％左右，经判断为高塑性粘土。
　　２．２　石灰
　　采用山东临沂地区所产的石灰，系Ⅲ级钙质灰，消石灰ＣａＯ＋ＭｇＯ含量约为５７％。
　　２．３　粉煤灰
　　采用连云港新海电厂湿排粉煤灰，主要技术指标如表１。

３　二灰土配合比设计

　　配合比设计要指导施工并服务于施工，应按施工所能达到的情况，初步定出施工方案。由于高速公路沿线土的塑性指数较高且含水量较大，施工前必须对现有的土质进行改性才能使用。因此，配合比设计时所用的土样为掺３％石灰砂化７ｄ的土，经检测，砂化７ｄ后灰土的有效灰剂量仅剩１％，而土的塑性指数已由原来的３２．５降至１６．７；仍选用ＣａＯ＋ＭｇＯ含量为５７％、刚满足Ⅲ级灰的石灰；击实试验和强度试验所用样品采用同一次取样。经过多种配比试验，强度合格的结果如表２。
　　结合本地区经验，考虑二灰土后期强度，施工时采用的配合比为：石灰∶粉煤灰∶土＝９∶２７∶６４。


４　试验路施工


　　试验路施工的主要目的：摸索出土的粉碎工艺，确定二灰土生产过程中各种原材料的用量和布料方法，确定二灰土的拌和遍数，二灰土含水量的控制方法，掌握二灰土的整形方法，确定二灰土的碾压工艺（碾压时的机械组合，碾压遍数，碾压时间），确定二灰土的松铺厚度，了解二灰土的养生情况及生产能力，对配合比进行验证。
　　４．１　机械准备
　　需配备足够数量的稳定土路拌机、压路机、平地机、推土机、铧犁及旋耕机、洒水车、配套的运输设备。
　　４．２　原材料准备
　　根据配合比及击实试验结果计算各种材料的用量。
　　４．２．１　土
　　先在取土场将３％的生石灰掺入土中用于吸水和砂化，闷料１ｄ，再运至已交验的路基上；先用推土机初步粉碎整平，再用铧犁及旋耕机多次翻拌，将较大的土块粉碎，闷料４～５ｄ，当土的含水量降至最佳含水量时再用路拌机粉碎一遍，此时观察其粉碎效果，若效果较好则再继续粉碎１～２遍即能达到规范要求；若效果不明显且有大量坚硬的土块，则停止用路拌机粉碎（经试验，此时路拌机即使继续粉碎５～６遍也不易达到规范要求），这时应向土内洒水，让水将土块湿透，由于土块吸水膨胀，再闷料半天至１天，然后用路拌机粉碎１～２遍，土颗粒即能小于１５ｍｍ。用平地机整平并稳压，在整个施工段落内抽取若干个点，测出各个点土的每平方米重量、厚度和含水量，计算出土的松方容重和平均厚度，以便准确控制用土量。
　　４．２．２　撒布粉煤灰
　　先检测出粉煤灰的含水量，按配合比设计用量，将每车粉煤灰过磅，计算每车粉煤灰的摊铺面积，用石灰在整平好的素土上打格上粉煤灰；用平地机将粉煤灰整平并稳压，再按测每平方米的重量、厚度的方法，计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
　　生石灰进场后根据施工计划提前将生石灰消解，用振动筛过筛，用撒布粉煤灰的方法撒布石灰，由于石灰的用量较少，用平地机将石灰摊平后再用人工找平，检测并计算出石灰的密度和平均厚度。
　　４．３　拌和
　　石灰撒布好后，用路拌机拌和，先拌和１遍，测定混合料的含水量，若含水量过小，根据需水量洒水，并将二灰土的含水量控制在比最佳含水量高１～２个百分点，闷料半小时，再用路拌机翻拌１～２遍；在每次翻拌过程中，应有２～３人挖槽检查路拌机是否将二灰土拌匀拌透，二灰土底部是否有素土夹层和漏拌的条带。二灰土拌匀后，抽取试样检测灰剂量，做标准击实试验，用配合比试验时的击实结果校核现场二灰土的配合比是否准确，并成型二灰土强度试件。
　　４．４　整形
　　拌和好二灰土后，用推土机的履带稳压１～２遍，消除二灰土潜在的压实不均匀现象（特别是路拌机轮胎压过的地方），然后用轻型压路机再稳压一遍，用平地机整形。
　　４．５　碾压
　　精平后检测高程，用轻型压路机（１２ｔ～１５ｔ）静压，稳压１～２遍，稳压过程中找出低洼的地方，将低洼地方的二灰土表面刨松后再用新鲜二灰土填补稳压；稳压后用振动压路机弱振（高频低幅，激振力约２００ｋＮ）２～３遍，再用振动压路机强振（低频高幅，激振力约３３０ｋＮ）１～２遍；然后用光三轮压路机（１８ｔ～２１ｔ）静压；最后用胶轮压路机终压１～２遍。振动压路机强振１遍后，开始检测压实度，一般光三轮压路机压１～２遍即能达到９５％的压实度；再检测二灰土顶面高程，计算松铺系数，一般在１．１５左右。
　　通过压实度的检测发现，振动压路机碾压主要增加二灰土下部的密度，静压主要增加二灰土上部和表面的密度，压实度随着碾压遍数的增加而增加，当压实功达到一定数量后压实度不再增加；再继续碾压，随着碾压遍数的增加压实度反而减小，且表面松散，若此时压实度仍达不到要求，说明该压实组合不合理，应重新调整压实方案。
　　４．６　养生
　　由于高塑性土的膨胀性较大，且这种土一般采用高于最佳含水量碾压，因此当二灰土失水后易发生开裂；良好的养护能及早地提高二灰土的强度，减少二灰土的表面起皮和松散。


５　试验段的总结和大面积的施工

　
　　通过试验段的施工发现，局部二灰土的表面有起皮和松散现象，其主要原因为：①平地机操作手技
术较差，整平次数过多，使得二灰土的表面有贴补的薄层，并造成表面含水量过小；②过度碾压。因此，在二灰土施工时要将松铺系数适当调大，整平时将高出的二灰土刮除，做到“宁刮勿补”，减少整平次数。一旦出现起皮和松散现象，即使再洒水碾压也不能将已起皮和松散的部分密实地紧贴在下部的二灰土上，只能待二灰土强度形成后将表面这部分铲出，否则将会在底基层和基层之间形成一层软弱的夹层。
　　施工单位应通过多次试验和总结，摸索出每层原材料的摊铺厚度和二灰土的松铺系数；配置有效的施工机械；设计合理的碾压方案；培训全部的施工人员；在大面积的施工时，应严格按试验段的施工工艺进行施工。


６　质量检测


　　二灰土的外形尺寸在施工时一般都能够达到要求，下面仅对二灰土的内在质量检测作一些分析。
　　６．１　含水量
　　含水量测试准确与否对二灰土的压实度和强度有着较大的影响，二灰土在做标准击实试验和配合比试验时含水量的检测一般用烘干法，而实际施工过程中（碾压时、成型强度试件时）含水量是用酒精烧干法检测的。对高塑性粘土做二灰土，这两种含水量的检测方法，测试结果相差较大，由于粘性土酒精不易烧透，烘干法比酒精烧干法测出的含水量大２～３个百分点。这样计算出的压实度也相差约２个百分点，强度结果也不能代表二灰土的真实强度。因此，必须通过试验找出这两者的关系，使二灰土在配合比试验和现场测试时的含水量相统一。
　　６．２　灰剂量
　　石灰是二灰土强度的重要保证，实际施工过程中必须严格控制灰剂量。
　　６．２．１　标准曲线的建立
　　结合现场施工情况，一般选用刚满足Ⅲ级灰标准的消石灰；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，在配制标准溶液时，采用粉煤灰用量不变，石灰和土的比例变化来建立灰剂量标准曲线。

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