改良膨胀土施工与室内标准试验控制

■吕邦宝 ■盐城市交通工程咨询监理有限责任公司，江苏 盐城 224000

为了比较膨胀土掺加石灰改性前后工程性质的变化情况，笔者在施工现场取两个有代表性的取土坑，取土样进行液塑限试验。从试验数据可以看出：两个取土坑的膨胀土在掺石灰后其液限和塑性指数都发生了很大的改变，液限含水量及塑性指数有明显下降，大大改善了膨胀土的稳定性。从灰剂量角度看，随着灰剂量的增加，液限和塑性指数都在降低，但在灰剂量4%之后再增大灰剂量，对膨胀土的界限含水量指标改善不再明显。

1 施工控制

(1)路基填筑分段进行，每段长不宜大于200m。工序要紧密衔接，连续施工，分段完成。第一次在取土坑掺灰，目的是让石灰与膨胀土发生初步作用并降低膨胀土的含水量，使团块状的膨胀土崩解，土团容易粉碎，形成较均匀的混合料以达到膨胀土砂化的目的。先在取土坑原地面上打方格，按2%剂量的生石灰在方格内均匀摊灰，用挖机将土挖起翻拌，闷灰3d，在此期间每天用挖机翻拌1次，充分砂化后再进行土料的摊铺。

(2)在铺设土料时要保证铺设的均匀，厚度不应该超过25厘米，在铺设完毕后要进行降低含水量的工作，可以利用铧犁翻拌或者是中拖破碎的方法。含水量应随时测定，当含水量降至最佳含水量+5%左右时，可进行第二次掺灰。

(3)二次摊铺石灰之前需要利用小型压路机先将填土压平，打好方格，方格的面积则要保证可以堆放一车消石灰，再将石灰摊平。然后粉碎至大于25cm的土颗料低于5%的要求，达不到要求继续粉碎。现场应随时随机取样检测，确保颗粒粉碎达到要求。

(4)土块粉碎后，及时进行灰剂量和含水量测试。所有测点的灰剂量应不小于设计剂量-1%。如果灰量偏低应及时补灰拌和。如果含水量偏高，应用铧犁连续翻拌，尽快降低含水量。

(5)当含水量降至最佳含水量+3%的范围内，且灰剂量要满足施工规定，接下来要对其进行连续碾压直到达到施工规定的压实度，保证一次碾压到位，并且控制好碾压时间不可以超过24小时。应先用振动碾压两遍，然后用静压连续碾压到需要的压实度，碾压结束后压实度应及时检测。

(6)路基施工结束后，指挥部、监理组及时组织对路基进行检测，各项参指标均满足要求。

(7)施工时应注意事项：①路基压实过程中经常检查土的含水量、掺灰剂量及拌和的均匀性；②分层填筑和压实，每层最大松铺厚度不超过30cm，路床顶层的最小压实厚度应不小于8cm；③路基应超宽30cm填土碾压，严禁出现贴坡现象，对大型机具压不到的地方，应配小型压实机具薄层碾压以保证压实度。路肩常因碾压不到位，后期沉降量相对较大，故应当重点控制；④应尽量避免雨季作业，并做好地面防水措施，路基施工横坡不小于2%以加强横向排水。

2 室内标准试验

2.1 原材料要求

石灰等级要求为三级或以上，应按批次检测，并做好现场堆放。⑵有机质含量超过5%的土和强膨胀土不能使用。

2.2 标准试验

由于膨胀土的天然含水量较大，室内标准试验的试样应模拟现场施工，含水量的变化过程应与填土含水量的变化过程相一致，故采用“湿法”进行标准试验。

⑴取样：将取样点表层土挖除，然后用挖机自下向上取土，每一层都应取到，用四分法取30kg土样，切碎至不大于5cm后在搅拌均匀之后留待施工使用。⑵试样的制作方法。

①首次掺灰：先要对土样含水量进行准确的测量，首次掺灰和砂化是用干土质量掺加2%的生石灰。接下来要将土样放在封闭的装置中焖3天，在土样放置的第二、三天各搅拌一次。

②二次掺灰：首次掺灰后的第四天，就可以把封闭装置中的土样倒出然后搅拌均匀，准备进行二次掺灰，配比标准是灰土5%掺消石灰3%，灰土6%掺消石灰4%。消灰掺好后拌和均匀，放置12小时。③风干处理：在首次掺灰的第五天，要让土样过5毫米筛，对其进行风干处理，风干处理要在24小时内完成，阴雨天时可用风扇加速风干。在风干处理后制成6至7个含水量不同的试样，保证每个试样的含水量的差异保持在2%左右，当试样的含水量都和施工标准规定一致后，需要把含水量不同的土样密封在不同的塑料装置中，将其搁置12小时，保证土样含水量的均匀。④击实实验：在首次掺灰的第六天，就可以利用重型法对制作好的试样进行击实试验，并根据实验的真实情况记录等画出准确的击实曲线，得到最大干密度和最佳含水量。⑤用干法和湿法分别对3#坑和7#坑进行对比分析，数据如下表：

土样名称 最大干密度(g/cm3) 最佳含水量(%)3#坑5%石灰土 干法 1.704 17湿法 1.679 18 7#坑5%石灰土 干法 1.711 16湿法 1.687 17

从上数据可以看出，干法所得最大干密度较湿法大，而最佳含水量则较干法小。

2.3 石灰剂量标准曲线制作方法

⑴现场取土，在将其切碎成小块后分成6份，每一份质量要控制在约5千克，每个小块要小于5厘米，在这6份中要选择一份不做任何处理，其余5份要掺入2%的生石灰，掺入完毕后继续将土样密封。⑵将土样放在封闭装置中焖料3天，并且保证每天搅拌1次。⑶在首次掺灰的第四天，需要向标准试样中添加剩余剂量的消灰，(如4%灰土就掺2%消灰，5%灰土掺3%消灰，以此类推)消石灰掺后拌匀放置一昼夜。⑷在首次掺灰的第五天，要将未经过处理的土样和含水量不同的土样进行充分的搅碎和搅拌，碎粒的最大粒径要小于2毫米，6份土样的含水量都要控制在最佳含水量的+3%范围之中。⑸在二次掺灰的第二、三、五、七、十四、二十一和四十二天应该分别取未经处理土样和石灰含量不同的标准样进行EDTA滴定检测，绘制以时间为横坐标，EDTA标准液消耗量为纵坐标、标准样灰剂量为参数的石灰剂量标准曲线。⑹按上述方法所得的标准曲线能真实地反映现场真实掺灰量，避免因按常规做法而引起的因掺灰量问题发生的争执。

3 结论

(1)经过改性的中、弱膨胀土作为路堤填料已在公路建设中普遍使用，其改性掺灰最好是分两次进行，首次掺灰目的是砂化，将土的塑性指数以及含水量大大降低，方便粉碎处理；二掺灰的目的是提高强度，将膨胀量控制在一定范围。

(2)膨胀土掺灰后，土与石灰发生作用，并且随着时间的推移，混合料中钙和镁的含量会逐渐降低，灰土密度也逐渐减小，但是灰土的强度会逐渐增强。

(3)在掺入石灰之后，必须严格控制搅碎后土块颗粒的大小，保证和标准相符，不然就难以达到改性的目的，在吸水后会出现强度下降等问题，会直接影响到公路建设的质量。

参考资料

［1］JTGE40-2007.公路工程土工试验规程.

［2］JTGF80/1-2004.公路工程质量检验评定标准第一册(土建工程)

［3］JTGE51-2009.公路工程无机结合料稳定材料试验规程.

［4］金宝南线金湖段改良膨胀土路基施工指导意见.