弱膨脹土路基施工干密度衰減分析

尹良章 桂佳佳

（江蘇省宿遷市公路工程建設(shè)處，江蘇 宿遷 223835）

1 路基設(shè)計

245省道宿遷一級公路D4標(biāo)2007年9月20日開工建設(shè)，工地試驗室對本標(biāo)段范圍內(nèi)取土場進行CBR 值和標(biāo)準(zhǔn)擊實等各項指標(biāo)試驗，結(jié)果大部分取土場土質(zhì)以弱膨脹土為主，自由膨脹率一般在40%-53%之間，素土的膨縮總率為-2.5%-0.2%，CBR 值在2%-5%，不能滿足《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006）的要求，具體見表1。

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針對路基填土CBR 值普遍達(dá)不到路基施工技術(shù)規(guī)范要求現(xiàn)狀，設(shè)計圖紙采用摻加生石灰改良，上路床0-400mm 采用7%石灰土，下路床400-800mm 采用6%石灰土，其余均采用5%石灰土填筑。

2 路基施工工藝

2.1 摻灰

取土坑燜料用設(shè)計摻灰劑量40%生石灰拌和，用挖掘機或裝載機翻拌均勻，分堆燜料3 天（72小時）后，運到路基上攤鋪，按照試驗測試的松鋪土料密度，要求壓實后的土層厚度不大于20cm。在攤鋪后用推土機推平，然后用鏵犁不斷耕翻，同時用旋耕機破碎土塊，使整個土層均勻降低含水量并使土塊破碎。

當(dāng)土塊粒徑小于8cm 且土層含水量＋5%左右時，進行第二次摻灰。在第二次摻灰前，用輕型壓路機把土層表面壓平，再用平地機粗平一遍。按照該土層碾壓后的設(shè)計干密度和厚度，計算每平米二次摻灰重量和每車灰攤鋪的面積，在地面上打方格，然后攤鋪干狀消石灰，再將消石灰推平。

2.2 拌和

用穩(wěn)定土拌和機進行粉碎，使石灰和含水量均勻。當(dāng)最大土塊小于5cm（大于5cm的土塊含量不超過5%），測試粉碎后土體石灰劑量和含水量。若某測點的石灰劑量低于設(shè)計值－1%，在該點控制的范圍內(nèi)加灰到設(shè)計值，然后再用穩(wěn)定土拌和機粉碎拌和一遍。若測試的含水量過高或非常不均勻（超過最佳含水量0～3%的范圍），需要繼續(xù)采用拌和的方法降低含水量，對局部含水量過低的點要采用灑水措施。當(dāng)每一測點的石灰劑量均達(dá)到設(shè)計含量且所有測點的含水量在大于最佳含水量左右（不得低于最佳含水量），及時整平以備碾壓。

2.3 碾壓

拌和均勻后，用振動壓路機靜壓1 遍后，平地機進行精平，按1.2-1.25 松鋪系數(shù)形成路拱、縱橫坡，達(dá)到表面平整。檢測含水量、灰劑量符合要求后，用1臺18-20J 振動壓路機連續(xù)碾壓。碾壓一般先從兩邊向中間弱振1 遍，強振2 遍，再用重型三輪壓路機從兩邊向中間、低邊向高邊重疊半輪碾壓3-5 遍，達(dá)到無明顯痕跡為止。碾壓過程中及時處理松散、起皮和彈簧等現(xiàn)象。

2.4 檢測

碾壓成型后及時檢測壓實度、灰劑量、高程、中線偏位、寬度、平整度、橫坡等。若是路床頂則需檢測彎沉值，并做好記錄。

3 施工過程中存在問題

2008年3月下旬，上路床7%石灰土進行了大面積施工。5月份，業(yè)主對路基壓實度進行專項檢測，路基壓實度抽檢合格率偏低，其檢測結(jié)果比施工單位自檢、監(jiān)理單位抽檢的數(shù)據(jù)減低了5%左右，路基的含水量增加了4-7%,隨后在路基同一斷面增加檢測發(fā)現(xiàn)：在成型后0-15d內(nèi)，路基壓實度隨齡期增加成下降趨勢。前期下降幅度較大，后期逐漸趨于穩(wěn)定。

4 試驗及數(shù)據(jù)分析

4.1 石灰土最大干密度隨齡期的變化情況

石灰土強度的形成機理目前石灰土強度的形成機理經(jīng)歷了兩個認(rèn)識階段。早先認(rèn)為,石灰土強度主要決定于氫氧化鈣的結(jié)晶和同時產(chǎn)生的碳化作用;近來認(rèn)為有3個作用形成了強度,即:離子交換作用、結(jié)晶作用和碳酸化作用。

石灰土強度形成的化學(xué)反應(yīng)，石灰在使用之前一般要先經(jīng)過消解(水化、磨細(xì)生石灰除外),其反應(yīng)式為:CaO+H2O→Ca(OH)2(1)使之變成細(xì)粉狀的干熟石灰(Ca(OH)2),然后將熟石灰與土(SiO2、Al2O3及Fe2O3)和水(H2O)拌和,在外力的作用下成型,再經(jīng)過外部物理的和內(nèi)部化學(xué)的變化反應(yīng),形成具有一定強度的石灰穩(wěn)定土。其內(nèi)部除少部分 Ca(OH)2與土中的(Na+、H+、K+)離子進行交換外,大部分活性氧化鈣Ca2+與土中的活性SiO2和Al2O3+Fe2O3 在水的作用下生成含水硅酸鈣結(jié)晶和含水鐵鋁酸鈣或Ca(OH)2結(jié)晶。整個化學(xué)反應(yīng)過程中，石灰土中的有效鈣、鎂含量逐漸減少，密度也逐漸降低。由于石灰使土質(zhì)逐漸砂化，造成石灰土不同齡期的密度相對初始密度逐漸減小。

4.1.1 室內(nèi)石灰土不同齡期最大干密度試驗

從26#取土坑取土過5mm 篩烘干后，摻7%生石灰拌和均勻后燜料，進行不同齡期石灰土的重型擊實試驗。試驗數(shù)據(jù)見表2和圖1。

4.1.2 現(xiàn)場不同齡期石灰土進行擊實試驗

按照不同齡期，取現(xiàn)場已拌和土樣進行標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗，試驗數(shù)據(jù)見表3 和圖2

4.2 現(xiàn)場試驗段壓實度衰減情況

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現(xiàn)場選擇K131+100-K131+150 路段，檢測區(qū)確定 20 個點位檢測部位，分別按 0、2、3、4、5、6、7、8、9、10d 檢測壓實度（采用灌砂法，一次 2個部位）。壓實度檢測結(jié)果見表4。

5 結(jié)論

綜合上述以上三種情況試驗數(shù)據(jù)表明，路基填筑7%石灰土最大干密度值存在隨齡期增加而減少的趨勢，前期減少較快，后期變化趨于穩(wěn)定。在前期做標(biāo)準(zhǔn)擊實試驗時要充分考慮齡期對最大干密度的影響，形成關(guān)系曲線，便于壓實度變化情況分析。

[1]《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F10-2006）.

[2]《公路土工試驗規(guī)程》釋義手冊（JTG E40-2007）.

[3]《公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》（JTG F80/1-2004）.