弱膨胀土路基施工干密度衰减分析

2010-09-07尹良章桂佳佳

中国新技术新产品 2010年3期

尹良章桂佳佳

（江苏省宿迁市公路工程建设处，江苏宿迁 223835）

1 路基设计

245省道宿迁一级公路D4标2007年9月20日开工建设，工地试验室对本标段范围内取土场进行CBR 值和标准击实等各项指标试验，结果大部分取土场土质以弱膨胀土为主，自由膨胀率一般在40%-53%之间，素土的膨缩总率为-2.5%-0.2%，CBR 值在2%-5%，不能满足《公路路基施工技术规范》（JTG F10-2006）的要求，具体见表1。

针对路基填土CBR 值普遍达不到路基施工技术规范要求现状，设计图纸采用掺加生石灰改良，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 路基施工工艺

2.1 掺灰

取土坑焖料用设计掺灰剂量40%生石灰拌和，用挖掘机或装载机翻拌均匀，分堆焖料3 天（72小时）后，运到路基上摊铺，按照试验测试的松铺土料密度，要求压实后的土层厚度不大于20cm。在摊铺后用推土机推平，然后用铧犁不断耕翻，同时用旋耕机破碎土块，使整个土层均匀降低含水量并使土块破碎。

当土块粒径小于8cm 且土层含水量＋5%左右时，进行第二次掺灰。在第二次掺灰前，用轻型压路机把土层表面压平，再用平地机粗平一遍。按照该土层碾压后的设计干密度和厚度，计算每平米二次掺灰重量和每车灰摊铺的面积，在地面上打方格，然后摊铺干状消石灰，再将消石灰推平。

2.2 拌和

用稳定土拌和机进行粉碎，使石灰和含水量均匀。当最大土块小于5cm（大于5cm的土块含量不超过5%），测试粉碎后土体石灰剂量和含水量。若某测点的石灰剂量低于设计值－1%，在该点控制的范围内加灰到设计值，然后再用稳定土拌和机粉碎拌和一遍。若测试的含水量过高或非常不均匀（超过最佳含水量0～3%的范围），需要继续采用拌和的方法降低含水量，对局部含水量过低的点要采用洒水措施。当每一测点的石灰剂量均达到设计含量且所有测点的含水量在大于最佳含水量左右（不得低于最佳含水量），及时整平以备碾压。

2.3 碾压

拌和均匀后，用振动压路机静压1 遍后，平地机进行精平，按1.2-1.25 松铺系数形成路拱、纵横坡，达到表面平整。检测含水量、灰剂量符合要求后，用1台18-20J 振动压路机连续碾压。碾压一般先从两边向中间弱振1 遍，强振2 遍，再用重型三轮压路机从两边向中间、低边向高边重叠半轮碾压3-5 遍，达到无明显痕迹为止。碾压过程中及时处理松散、起皮和弹簧等现象。

2.4 检测

碾压成型后及时检测压实度、灰剂量、高程、中线偏位、宽度、平整度、横坡等。若是路床顶则需检测弯沉值，并做好记录。

3 施工过程中存在问题

2008年3月下旬，上路床7%石灰土进行了大面积施工。5月份，业主对路基压实度进行专项检测，路基压实度抽检合格率偏低，其检测结果比施工单位自检、监理单位抽检的数据减低了5%左右，路基的含水量增加了4-7%,随后在路基同一断面增加检测发现：在成型后0-15d内，路基压实度随龄期增加成下降趋势。前期下降幅度较大，后期逐渐趋于稳定。

4 试验及数据分析

4.1 石灰土最大干密度随龄期的变化情况

石灰土强度的形成机理目前石灰土强度的形成机理经历了两个认识阶段。早先认为,石灰土强度主要决定于氢氧化钙的结晶和同时产生的碳化作用;近来认为有3个作用形成了强度,即:离子交换作用、结晶作用和碳酸化作用。

石灰土强度形成的化学反应，石灰在使用之前一般要先经过消解(水化、磨细生石灰除外),其反应式为:CaO+H2O→Ca(OH)2(1)使之变成细粉状的干熟石灰(Ca(OH)2),然后将熟石灰与土(SiO2、Al2O3及Fe2O3)和水(H2O)拌和,在外力的作用下成型,再经过外部物理的和内部化学的变化反应,形成具有一定强度的石灰稳定土。其内部除少部分 Ca(OH)2与土中的(Na+、H+、K+)离子进行交换外,大部分活性氧化钙Ca2+与土中的活性SiO2和Al2O3+Fe2O3 在水的作用下生成含水硅酸钙结晶和含水铁铝酸钙或Ca(OH)2结晶。整个化学反应过程中，石灰土中的有效钙、镁含量逐渐减少，密度也逐渐降低。由于石灰使土质逐渐砂化，造成石灰土不同龄期的密度相对初始密度逐渐减小。

4.1.1 室内石灰土不同龄期最大干密度试验

从26#取土坑取土过5mm 筛烘干后，掺7%生石灰拌和均匀后焖料，进行不同龄期石灰土的重型击实试验。试验数据见表2和图1。

4.1.2 现场不同龄期石灰土进行击实试验

按照不同龄期，取现场已拌和土样进行标准击实试验，试验数据见表3 和图2