二灰土底基層的365JT施工工藝及質(zhì)量檢測
喬乃洪
【連云港市高速公路建設(shè)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(qiáng)調(diào)了二灰土質(zhì)量檢測的注意事項(xiàng)。
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365JT設(shè)計(jì)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(shù)規(guī)范》（ＪＴＪ０３４－２０００）的要求，壓實(shí)度為９５％，７ｄ無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為０．６ＭＰａ。根據(jù)連云港地區(qū)土源的實(shí)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(dá)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(dá)到規(guī)范要求。為此，需對高塑性粘土進(jìn)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(jì)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(dá)到規(guī)范要求。眾所周知，質(zhì)量檢測試驗(yàn)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(yàn)應(yīng)在嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行有效試驗(yàn)規(guī)程的前提下，對具體操作做進(jìn)一步的分析，排除試驗(yàn)過程中的不良影響因素，確保試驗(yàn)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，主要技術(shù)指標(biāo)如表１。
３ 二灰土配合比設(shè)計(jì)
配合比設(shè)計(jì)要指導(dǎo)施工并服務(wù)于施工，應(yīng)按施工所能達(dá)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(jìn)行改性才能使用。因此，配合比設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)所用樣品采用同一次取樣。經(jīng)過多種配比試驗(yàn)，強(qiáng)度合格的結(jié)果如表２。
結(jié)合本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，考慮二灰土后期強(qiáng)度，施工時(shí)采用的配合比為：石灰∶粉煤灰∶土＝９∶２７∶６４。
４ 試驗(yàn)路施工
試驗(yàn)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(shí)的機(jī)械組合，碾壓遍數(shù)，碾壓時(shí)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(jìn)行驗(yàn)證。
４．１ 機(jī)械準(zhǔn)備
需配備足夠數(shù)量的穩(wěn)定土路拌機(jī)、壓路機(jī)、平地機(jī)、推土機(jī)、鏵犁及旋耕機(jī)、灑水車、配套的運(yùn)輸設(shè)備。
４．２ 原材料準(zhǔn)備
根據(jù)配合比及擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)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(yùn)至已交驗(yàn)的路基上；先用推土機(jī)初步粉碎整平，再用鏵犁及旋耕機(jī)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(shí)再用路拌機(jī)粉碎一遍，此時(shí)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(dá)到規(guī)范要求；若效果不明顯且有大量堅(jiān)硬的土塊，則停止用路拌機(jī)粉碎（經(jīng)試驗(yàn)，此時(shí)路拌機(jī)即使繼續(xù)粉碎５～６遍也不易達(dá)到規(guī)范要求），這時(shí)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(jī)粉碎１～２遍，土顆粒即能小于１５ｍｍ。用平地機(jī)整平并穩(wěn)壓，在整個(gè)施工段落內(nèi)抽取若干個(gè)點(diǎn)，測出各個(gè)點(diǎn)土的每平方米重量、厚度和含水量，計(jì)算出土的松方容重和平均厚度，以便準(zhǔn)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(shè)計(jì)用量，將每車粉煤灰過磅，計(jì)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(jī)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(jì)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(jìn)場后根據(jù)施工計(jì)劃提前將生石灰消解，用振動(dòng)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(jī)將石灰攤平后再用人工找平，檢測并計(jì)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(jī)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(gè)百分點(diǎn)，悶料半小時(shí)，再用路拌機(jī)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(jī)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(shí)試驗(yàn)，用配合比試驗(yàn)時(shí)的擊實(shí)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(qiáng)度試件。
４．４ 整形
拌和好二灰土后，用推土機(jī)的履帶穩(wěn)壓１～２遍，消除二灰土潛在的壓實(shí)不均勻現(xiàn)象（特別是路拌機(jī)輪胎壓過的地方），然后用輕型壓路機(jī)再穩(wěn)壓一遍，用平地機(jī)整形。
４．５ 碾壓
精平后檢測高程，用輕型壓路機(jī)（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(bǔ)穩(wěn)壓；穩(wěn)壓后用振動(dòng)壓路機(jī)弱振（高頻低幅，激振力約２００ｋＮ）２～３遍，再用振動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)振（低頻高幅，激振力約３３０ｋＮ）１～２遍；然后用光三輪壓路機(jī)（１８ｔ～２１ｔ）靜壓；最后用膠輪壓路機(jī)終壓１～２遍。振動(dòng)壓路機(jī)強(qiáng)振１遍后，開始檢測壓實(shí)度，一般光三輪壓路機(jī)壓１～２遍即能達(dá)到９５％的壓實(shí)度；再檢測二灰土頂面高程，計(jì)算松鋪系數(shù)，一般在１．１５左右。
通過壓實(shí)度的檢測發(fā)現(xiàn)，振動(dòng)壓路機(jī)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(shí)度隨著碾壓遍數(shù)的增加而增加，當(dāng)壓實(shí)功達(dá)到一定數(shù)量后壓實(shí)度不再增加；再繼續(xù)碾壓，隨著碾壓遍數(shù)的增加壓實(shí)度反而減小，且表面松散，若此時(shí)壓實(shí)度仍達(dá)不到要求，說明該壓實(shí)組合不合理，應(yīng)重新調(diào)整壓實(shí)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(hù)能及早地提高二灰土的強(qiáng)度，減少二灰土的表面起皮和松散。
５ 試驗(yàn)段的總結(jié)和大面積的施工
通過試驗(yàn)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?yàn)椋孩倨降貦C(jī)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(bǔ)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(shí)要將松鋪系數(shù)適當(dāng)調(diào)大，整平時(shí)將高出的二灰土刮除，做到“寧刮勿補(bǔ)”，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(shí)地緊貼在下部的二灰土上，只能待二灰土強(qiáng)度形成后將表面這部分鏟出，否則將會(huì)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(yàn)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(jī)械；設(shè)計(jì)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(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按試驗(yàn)段的施工工藝進(jìn)行施工。
６ 質(zhì)量檢測
二灰土的外形尺寸在施工時(shí)一般都能夠達(dá)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(shí)度和強(qiáng)度有著較大的影響，二灰土在做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)和配合比試驗(yàn)時(shí)含水量的檢測一般用烘干法，而實(shí)際施工過程中（碾壓時(shí)、成型強(qiáng)度試件時(shí)）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(gè)百分點(diǎn)。這樣計(jì)算出的壓實(shí)度也相差約２個(gè)百分點(diǎn)，強(qiáng)度結(jié)果也不能代表二灰土的真實(shí)強(qiáng)度。因此，必須通過試驗(yàn)找出這兩者的關(guān)系，使二灰土在配合比試驗(yàn)和現(xiàn)場測試時(shí)的含水量相統(tǒng)一。
６．２ 灰劑量
石灰是二灰土強(qiáng)度的重要保證，實(shí)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(shí)，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(qiáng)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(diǎn)灰劑量的偏差也能反映出摻灰的均勻情況。
６．３ 壓實(shí)度、強(qiáng)度
壓實(shí)度和強(qiáng)度是一對統(tǒng)一的指標(biāo)，７ｄ無側(cè)
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限抗壓強(qiáng)度０．６ＭＰａ是指在９５％的壓實(shí)度標(biāo)準(zhǔn)下的結(jié)果。
用灌砂法檢測全層厚的壓實(shí)度，按規(guī)范要求的頻率進(jìn)行檢測，對短施工段落進(jìn)行評定，最少不能少于６個(gè)點(diǎn)。壓實(shí)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(shí)。
在二灰土碾壓前多點(diǎn)取樣，在室內(nèi)混合后測含水量，立即成型強(qiáng)度試件，養(yǎng)生７ｄ進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)。在強(qiáng)度試驗(yàn)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(shí)度，１ｍｍ的高差能使試件壓實(shí)度增減約２個(gè)百分點(diǎn)，從而造成強(qiáng)度值的誤差較大，試件高度應(yīng)控制在５．００ｃｍ±０．０５ｃｍ；稱取二灰土試樣的質(zhì)量時(shí)，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(jì)算時(shí)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(jì)算出的強(qiáng)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(yàn)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(yàn)和試驗(yàn)段來驗(yàn)證。經(jīng)多次檢測，要求２０ｃｍ厚的二灰土的壓實(shí)度達(dá)到９５％非常困難；經(jīng)對厚為２０ｃｍ、已達(dá)到９５％壓實(shí)度二灰土的檢測發(fā)現(xiàn)，上面的１０ｃｍ壓實(shí)度一般達(dá)到９８％～１００％，而下面的１０ｃｍ壓實(shí)度一般僅為８８％～９２％。所以，將二灰土設(shè)計(jì)成１５ｃｍ厚較為合理，這樣才能保證二灰土的全層都達(dá)到的９５％壓實(shí)度。二灰土底基層厚度設(shè)計(jì)過厚，施工時(shí)必須加大碾壓功率，過度碾壓使得壓路機(jī)的剪切力超過二灰土的抗剪強(qiáng)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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