改良膨脹土施工與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)試驗控制

■呂邦寶 ■鹽城市交通工程咨詢監(jiān)理有限責(zé)任公司，江蘇 鹽城 224000

為了比較膨脹土摻加石灰改性前后工程性質(zhì)的變化情況，筆者在施工現(xiàn)場取兩個有代表性的取土坑，取土樣進行液塑限試驗。從試驗數(shù)據(jù)可以看出：兩個取土坑的膨脹土在摻石灰后其液限和塑性指數(shù)都發(fā)生了很大的改變，液限含水量及塑性指數(shù)有明顯下降，大大改善了膨脹土的穩(wěn)定性。從灰劑量角度看，隨著灰劑量的增加，液限和塑性指數(shù)都在降低，但在灰劑量4%之后再增大灰劑量，對膨脹土的界限含水量指標(biāo)改善不再明顯。

1 施工控制

(1)路基填筑分段進行，每段長不宜大于200m。工序要緊密銜接，連續(xù)施工，分段完成。第一次在取土坑摻灰，目的是讓石灰與膨脹土發(fā)生初步作用并降低膨脹土的含水量，使團塊狀的膨脹土崩解，土團容易粉碎，形成較均勻的混合料以達(dá)到膨脹土砂化的目的。先在取土坑原地面上打方格，按2%劑量的生石灰在方格內(nèi)均勻攤灰，用挖機將土挖起翻拌，悶灰3d，在此期間每天用挖機翻拌1次，充分砂化后再進行土料的攤鋪。

(2)在鋪設(shè)土料時要保證鋪設(shè)的均勻，厚度不應(yīng)該超過25厘米，在鋪設(shè)完畢后要進行降低含水量的工作，可以利用鏵犁翻拌或者是中拖破碎的方法。含水量應(yīng)隨時測定，當(dāng)含水量降至最佳含水量+5%左右時，可進行第二次摻灰。

(3)二次攤鋪石灰之前需要利用小型壓路機先將填土壓平，打好方格，方格的面積則要保證可以堆放一車消石灰，再將石灰攤平。然后粉碎至大于25cm的土顆料低于5%的要求，達(dá)不到要求繼續(xù)粉碎?，F(xiàn)場應(yīng)隨時隨機取樣檢測，確保顆粒粉碎達(dá)到要求。

(4)土塊粉碎后，及時進行灰劑量和含水量測試。所有測點的灰劑量應(yīng)不小于設(shè)計劑量-1%。如果灰量偏低應(yīng)及時補灰拌和。如果含水量偏高，應(yīng)用鏵犁連續(xù)翻拌，盡快降低含水量。

(5)當(dāng)含水量降至最佳含水量+3%的范圍內(nèi)，且灰劑量要滿足施工規(guī)定，接下來要對其進行連續(xù)碾壓直到達(dá)到施工規(guī)定的壓實度，保證一次碾壓到位，并且控制好碾壓時間不可以超過24小時。應(yīng)先用振動碾壓兩遍，然后用靜壓連續(xù)碾壓到需要的壓實度，碾壓結(jié)束后壓實度應(yīng)及時檢測。

(6)路基施工結(jié)束后，指揮部、監(jiān)理組及時組織對路基進行檢測，各項參指標(biāo)均滿足要求。

(7)施工時應(yīng)注意事項：①路基壓實過程中經(jīng)常檢查土的含水量、摻灰劑量及拌和的均勻性；②分層填筑和壓實，每層最大松鋪厚度不超過30cm，路床頂層的最小壓實厚度應(yīng)不小于8cm；③路基應(yīng)超寬30cm填土碾壓，嚴(yán)禁出現(xiàn)貼坡現(xiàn)象，對大型機具壓不到的地方，應(yīng)配小型壓實機具薄層碾壓以保證壓實度。路肩常因碾壓不到位，后期沉降量相對較大，故應(yīng)當(dāng)重點控制；④應(yīng)盡量避免雨季作業(yè)，并做好地面防水措施，路基施工橫坡不小于2%以加強橫向排水。

2 室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)試驗

2.1 原材料要求

石灰等級要求為三級或以上，應(yīng)按批次檢測，并做好現(xiàn)場堆放。⑵有機質(zhì)含量超過5%的土和強膨脹土不能使用。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)試驗

由于膨脹土的天然含水量較大，室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)試驗的試樣應(yīng)模擬現(xiàn)場施工，含水量的變化過程應(yīng)與填土含水量的變化過程相一致，故采用“濕法”進行標(biāo)準(zhǔn)試驗。

⑴取樣：將取樣點表層土挖除，然后用挖機自下向上取土，每一層都應(yīng)取到，用四分法取30kg土樣，切碎至不大于5cm后在攪拌均勻之后留待施工使用。⑵試樣的制作方法。

①首次摻灰：先要對土樣含水量進行準(zhǔn)確的測量，首次摻灰和砂化是用干土質(zhì)量摻加2%的生石灰。接下來要將土樣放在封閉的裝置中燜3天，在土樣放置的第二、三天各攪拌一次。

②二次摻灰：首次摻灰后的第四天，就可以把封閉裝置中的土樣倒出然后攪拌均勻，準(zhǔn)備進行二次摻灰，配比標(biāo)準(zhǔn)是灰土5%摻消石灰3%，灰土6%摻消石灰4%。消灰摻好后拌和均勻，放置12小時。③風(fēng)干處理：在首次摻灰的第五天，要讓土樣過5毫米篩，對其進行風(fēng)干處理，風(fēng)干處理要在24小時內(nèi)完成，陰雨天時可用風(fēng)扇加速風(fēng)干。在風(fēng)干處理后制成6至7個含水量不同的試樣，保證每個試樣的含水量的差異保持在2%左右，當(dāng)試樣的含水量都和施工標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定一致后，需要把含水量不同的土樣密封在不同的塑料裝置中，將其擱置12小時，保證土樣含水量的均勻。④擊實實驗：在首次摻灰的第六天，就可以利用重型法對制作好的試樣進行擊實試驗，并根據(jù)實驗的真實情況記錄等畫出準(zhǔn)確的擊實曲線，得到最大干密度和最佳含水量。⑤用干法和濕法分別對3#坑和7#坑進行對比分析，數(shù)據(jù)如下表：

土樣名稱 最大干密度(g/cm3) 最佳含水量(%)3#坑5%石灰土 干法 1.704 17濕法 1.679 18 7#坑5%石灰土 干法 1.711 16濕法 1.687 17

從上數(shù)據(jù)可以看出，干法所得最大干密度較濕法大，而最佳含水量則較干法小。

2.3 石灰劑量標(biāo)準(zhǔn)曲線制作方法

⑴現(xiàn)場取土，在將其切碎成小塊后分成6份，每一份質(zhì)量要控制在約5千克，每個小塊要小于5厘米，在這6份中要選擇一份不做任何處理，其余5份要摻入2%的生石灰，摻入完畢后繼續(xù)將土樣密封。⑵將土樣放在封閉裝置中燜料3天，并且保證每天攪拌1次。⑶在首次摻灰的第四天，需要向標(biāo)準(zhǔn)試樣中添加剩余劑量的消灰，(如4%灰土就摻2%消灰，5%灰土摻3%消灰，以此類推)消石灰摻后拌勻放置一晝夜。⑷在首次摻灰的第五天，要將未經(jīng)過處理的土樣和含水量不同的土樣進行充分的攪碎和攪拌，碎粒的最大粒徑要小于2毫米，6份土樣的含水量都要控制在最佳含水量的+3%范圍之中。⑸在二次摻灰的第二、三、五、七、十四、二十一和四十二天應(yīng)該分別取未經(jīng)處理土樣和石灰含量不同的標(biāo)準(zhǔn)樣進行EDTA滴定檢測，繪制以時間為橫坐標(biāo)，EDTA標(biāo)準(zhǔn)液消耗量為縱坐標(biāo)、標(biāo)準(zhǔn)樣灰劑量為參數(shù)的石灰劑量標(biāo)準(zhǔn)曲線。⑹按上述方法所得的標(biāo)準(zhǔn)曲線能真實地反映現(xiàn)場真實摻灰量，避免因按常規(guī)做法而引起的因摻灰量問題發(fā)生的爭執(zhí)。

3 結(jié)論

(1)經(jīng)過改性的中、弱膨脹土作為路堤填料已在公路建設(shè)中普遍使用，其改性摻灰最好是分兩次進行，首次摻灰目的是砂化，將土的塑性指數(shù)以及含水量大大降低，方便粉碎處理；二摻灰的目的是提高強度，將膨脹量控制在一定范圍。

(2)膨脹土摻灰后，土與石灰發(fā)生作用，并且隨著時間的推移，混合料中鈣和鎂的含量會逐漸降低，灰土密度也逐漸減小，但是灰土的強度會逐漸增強。

(3)在摻入石灰之后，必須嚴(yán)格控制攪碎后土塊顆粒的大小，保證和標(biāo)準(zhǔn)相符，不然就難以達(dá)到改性的目的，在吸水后會出現(xiàn)強度下降等問題，會直接影響到公路建設(shè)的質(zhì)量。

參考資料

［1］JTGE40-2007.公路工程土工試驗規(guī)程.

［2］JTGF80/1-2004.公路工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)第一冊(土建工程)

［3］JTGE51-2009.公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗規(guī)程.

［4］金寶南線金湖段改良膨脹土路基施工指導(dǎo)意見.