高液限粘土路基365JT施工工藝初探 摘 要 本文就高速公路高液限粘土（摻灰土）路基施工工藝控制進(jìn)行了初步探索，此控制方法，對(duì)保證路基施工的質(zhì)量、進(jìn)度起到了比較明顯的作用。關(guān)鍵詞 路基 粘土 膨脹土 摻灰土 路基 施工工藝 連云港市某高速公路某標(biāo)段（下文稱Ｘ標(biāo)）合同工期１８?jìng)€(gè)月，路基土方８６?４萬(wàn)方，路基填方為摻灰土。土方施工時(shí)間短、任務(wù)重，路基施工隊(duì)伍無(wú)施工高液限粘土的施工經(jīng)驗(yàn)。在６月份施工單位進(jìn)場(chǎng)，至１２月底僅完成４?５萬(wàn)方的摻灰土工程量，施工進(jìn)度遠(yuǎn)未達(dá)到業(yè)主的節(jié)點(diǎn)工期要求。因此，為保證路基土方施工的進(jìn)度、質(zhì)量，指揮部及監(jiān)理組根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)，編制了“路基施工操作要點(diǎn)及要求”下發(fā)給施工單位，要求按此進(jìn)行路基土方施工。在次年４月、５月、６月的土方施工黃金季節(jié)里，Ｘ標(biāo)每月完成的摻灰土土方工程量均在１０萬(wàn)方以上，且工程質(zhì)量明顯提高。現(xiàn)將有關(guān)經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)總結(jié)如下。１ Ｘ標(biāo)路基填方用土的有關(guān)特性１?１ 地形、地貌Ｘ標(biāo)所經(jīng)區(qū)域?qū)贈(zèng)_海積～沖湖積濱海低平原，地勢(shì)平坦，地面高程為２～５ｍ，該區(qū)表層為第四系全新統(tǒng)沖海積相粘性土及淤泥質(zhì)土層。１?２ 土源的物理性質(zhì)Ｘ標(biāo)全長(zhǎng)７?２ｋｍ，沿線共布設(shè)了６個(gè)取土坑，取土深度在１?８～２?５ｍ之間，施工用土均為高液限灰黃色粘土，其基本物理性質(zhì)為：天然含水量ω＝３０％～５０％；濕密度γ０＝１?８０～１?９４ｇ／ｃｍ３；干密度γｄ＝１?３０～１?５５ｇ／ｃｍ３；土粒比重ＧＳ＝２?７４；天然孔隙比ｅ＝０?８００～１?０２８；飽和度Ｓｒ＝９２％～１００％。其塑性實(shí)驗(yàn)指標(biāo)為：液限含水量ωＬ（５０％～６０％）；塑限含水量ωＰ（２３％～２８％）；塑性指數(shù)ＩＰ（３０～３５）；液性指數(shù)ＩＬ（０?１３～０?４１）。自由膨脹率Ｆｓ（５０％～７２％），粘粒含量（３５％～６５％）。屬中弱性膨脹土。土源的部分物理性質(zhì)詳見(jiàn)表１。上述土源作為高速公路路基的填筑材料，是很難達(dá)到365JT設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的，故必須進(jìn)行摻灰處理，以達(dá)到改良土性、提高路基承載能力的目的。因此設(shè)計(jì)文件要求，針對(duì)路基的不同部位，分別摻入６％、７％、８％、１０％的石灰。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，當(dāng)路基填筑高度高于２?２ｍ，上路床（路槽下０～３０ｃｍ）采用摻灰量為８％的摻灰土填筑，下路床（路槽下３０～８０ｃｍ）采用摻灰量為７％的摻灰土填筑，以下至原地面均采用摻量為６％的摻灰土填筑；當(dāng)路基填筑高度低于２?２ｍ，上路床采用摻量為１０％的摻灰土填筑，下路床采用摻量為８％的摻灰土填筑，以下至原地面均采用摻量為６％的摻灰土填筑。各取土坑在不同摻灰量情況下?lián)魧?shí)試驗(yàn)結(jié)果詳見(jiàn)表２。２ 改性機(jī)理膨脹土是指粘粒成分主要是由強(qiáng)親水礦物組成、具有顯著濕脹干縮和反復(fù)濕脹干縮性質(zhì)的特殊粘性土。從化學(xué)成分來(lái)看，膨脹土以含ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３和ＦｅｍＯｎ為主，一般可用硅鋁分子比來(lái)反映，比值越小，則膨脹變形越小，此外土的膨脹性還與含水量、粘粒的含量和土的微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)。通過(guò)對(duì)膨脹土的摻灰處理，可以有效地改良土性，從礦物組成上，摻入主要含鈣鎂成分的石灰，在總體上使得蒙脫石、伊利石八面體表面吸附的陽(yáng)離子的離子價(jià)有所提高，可降低其膨脹性。此外摻入石灰后，石灰與土中的礦物成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使土體表面砂化，從而使土的粘粒含量有所下降，而且通過(guò)摻灰，使得面－面疊聚體片狀密集排列的粘膠基質(zhì)結(jié)構(gòu)變成疏松排列的粘粉基質(zhì)結(jié)構(gòu)，可降低其膨脹，提高可壓實(shí)性。摻灰的第二個(gè)作用可提高土體的強(qiáng)度。生石灰對(duì)土壤的處理，分為二個(gè)步驟：其一是生石灰中氧化鈣遇水會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氫氧化鈣： ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ＝Ｃａ?ＯＨ?２這樣可吸收土中的水分，以降低土壤含水量，同時(shí)，由于氫氧化鈣結(jié)晶的析出可改善土體某些性質(zhì)，提高土體的可壓實(shí)性。其二氫氧化鈣是不很穩(wěn)定的物質(zhì)，與空氣中二氧化碳反應(yīng)，形成碳酸鈣或碳酸氫鈣，形成表面致密層。 Ｃａ?ＯＨ?２＋ＣＯ２＋ｎＨ２Ｏ＝ＣａＣＯ３＋?ｎ＋１?Ｈ２Ｏ ＣａＣＯ３＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２＝Ｃａ?ＨＣＯ３?２由于表面致密層的存在，阻止氫氧化鈣結(jié)晶體的進(jìn)一步碳化，從而形成由上部致密層到下部土體強(qiáng)度的過(guò)渡層，將路面?zhèn)鱽?lái)的荷載逐步向路基下逐步擴(kuò)散傳播。施工難點(diǎn)：該工程用土天然含水量較大，６％摻灰土最佳含水量在１８％～１９％之間，降低含水量較困難；同時(shí)該土在潮濕狀態(tài)時(shí)粘性較大，石灰難以摻入；干燥狀態(tài)下強(qiáng)度高，難以破碎。３ 施工工藝控制根據(jù)《公路路基施工365JT技術(shù)規(guī)范》、設(shè)計(jì)文件及業(yè)主有關(guān)要求，確定施工工藝。高液限粘土的施工關(guān)鍵在于砂化（即高液限粘土的改性）、降低含水量至最佳含水量。砂化過(guò)程不能盲目求快，必須認(rèn)真按照工藝要求施工，投入足夠的人員、設(shè)備，為下道工序創(chuàng)造良好的條件。現(xiàn)將具體工藝介紹如下：３?１ 悶灰具體悶灰方法有如下幾種：?１?挖掘機(jī)將土挖出堆放，漓水２～３天，一般可將平均含水量降低到３０％左右。然后摻入設(shè)計(jì)石灰劑量的６０％～７０％（采用未消解石灰即塊灰，質(zhì)量必須達(dá)到三級(jí)以上，一般情況下，土的塑性指數(shù)越大第一次摻灰比例越高），然后一層土?一般厚度為４０－５０ｃｍ?一層石灰，再鋪一層土，再上一層石灰，直至一堆土和相應(yīng)的需要摻入的石灰都用完。后用挖掘機(jī)翻拌堆高，悶灰４８小時(shí)。再將剩余的３０％－４０％生石灰撒在灰土堆上翻拌堆高，悶灰２４小時(shí)（二次摻灰過(guò)程也可以在路基上進(jìn)行，只需翻拌）。?２?若施工場(chǎng)地允許，可以在清表后，將石灰均勻地撒在地面上，然后采用挖掘機(jī)挖出一定深度的土層或用鏵犁初步翻拌后再采用挖掘機(jī)挖出（或推土機(jī)推出）后堆放悶灰。此過(guò)程可以利用生石灰消解的過(guò)程吸收天然土中的部分水分，消解熱可以加速高液限粘土的改性過(guò)程，同時(shí)省卻了石灰消解的步驟，減少了部分費(fèi)用，降低了環(huán)境污染。３?２ 倒堆通過(guò)二次翻拌，土粒表面基本包裹著石灰，但是土的粒徑在１５－３０ｃｍ的還有３０％左右，必須用大噸位的推土機(jī)倒堆，要求分層推，邊推邊堆，同時(shí)利用履帶碾壓較大的土塊，使石灰進(jìn)入土塊內(nèi)部。３?３ 土的翻拌及破碎３?４ 碾壓成型及報(bào)驗(yàn) 最后檢測(cè)含水量、灰劑量、壓實(shí)度，測(cè)量標(biāo)高、路基中樁坐標(biāo)、路基寬度等，合格后報(bào)驗(yàn)。４ 實(shí)際施工中的幾個(gè)問(wèn)題４?１ 含水量的控制的有關(guān)問(wèn)題含水量控制是摻灰土施工的關(guān)鍵所在，路堤填筑施工中的大部分工序都是圍繞著降低填筑土的含水量展開的，而含水量控制又往往與土的性質(zhì)、天氣因素和施工工藝有關(guān)。連云港地區(qū)地下水位比較高，一般埋深在１?０～３?０ｍ左右，從取土坑挖出的土基本都屬飽和土，天然含水量高達(dá)４０～５０％，通過(guò)堆高漓水，表面含水量可下降至３０％左右，而土堆內(nèi)部可降至３５％左右。因此再去除１０％－１５％水分要通過(guò)采取一系列措施來(lái)達(dá)到。首先是通過(guò)摻灰。在６％摻灰量下，生石灰在消解過(guò)程中吸收土中的水分在２％左右。通過(guò)多次倒堆、翻曬，可將聚集在土堆中由消解產(chǎn)生的熱量散發(fā)出來(lái)，帶走６％－７％的水分，余下８％－９％含水量要靠上路后翻曬作業(yè)來(lái)降低。表３是在相同的施工工藝下，經(jīng)一天的機(jī)械翻曬，灰土含水量下降情況。從中可以看出氣溫與灰土含水量下降的關(guān)系。４?２ 摻灰量控制的問(wèn)題摻灰土隨摻灰時(shí)間、石灰劑量衰減規(guī)律見(jiàn)表４。５ 結(jié)束語(yǔ)上述的經(jīng)驗(yàn)僅僅是根據(jù)特定的施工條件總結(jié)出來(lái)的，在摻灰土施工中，實(shí)際情況十分復(fù)雜，不能盲目搬套，應(yīng)根據(jù)施工工藝進(jìn)行調(diào)整。希望本文能夠?qū)Ω咭合拚惩粒〒交彝粒┞坊氖┕び幸欢ǖ慕梃b作用。
