二灰土底基层的施工工艺

1前言
　　同三国道主干线汾水至灌云高速公路路面底基层设计为20cm厚的二灰土，采用路拌法施工，按照《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034－2000）的要求，压实度为95％，7d无侧限抗压强度为0.6MPa.根据连云港地区土源的实际情况，所用土质为高塑性粘土，很难粉碎，塑性指数高达32.5，超过了规范要求，从而造成二灰土的施工难度较大，不易达到规范要求。为此，需对高塑性粘土进行掺灰砂化处理，摸索出合理的粉碎方法，并通过优化二灰土的配合比设计和施工工艺来严格控制施工质量。目前该高速公路的二灰土已达到规范要求。众所周知，质量检测试验结果是工程质量的判断依据，为保证工程质量，检测试验应在严格执行现行有效试验规程的前提下，对具体操作做进一步的分析，排除试验过程中的不良影响因素，确保试验数据的科学公正。
　　2原材料
　　2.1土
　　采用路线附近的取土坑集中取土，液限W1＝58.3％，塑限Wp＝25.8％，塑性指数Ip＝32.5，天然含水量为40％左右，经判断为高塑性粘土。
　　2.2石灰
　　采用山东临沂地区所产的石灰，系Ⅲ级钙质灰，消石灰Cao＋Mgo含量约为57％。
　　2.3粉煤灰
　　采用连云港新海电厂湿排粉煤灰。
　　3二灰土配合比设计
　　配合比设计要指导施工并服务于施工，应按施工所能达到的情况，初步定出施工方案。由于高速公路沿线土的塑性指数较高且含水量较大，施工前必须对现有的土质进行改性才能使用。因此，配合比设计时所用的土样为掺3％石灰砂化7d的土，经检测，砂化7d后灰土的有效灰剂量仅剩1％，而土的塑性指数已由原来的32.5降至16.7；仍选用Cao＋Mgo含量为57％、刚满足Ⅲ级灰的石灰；击实试验和强度试验所用样品采用同一次取样。经过多种配比试验。
　　结合本地区经验，考虑二灰土后期强度，施工时采用的配合比为：石灰∶粉煤灰∶土＝9∶27∶64.
　　4试验路施工
　　试验路施工的主要目的：摸索出土的粉碎工艺，确定二灰土生产过程中各种原材料的用量和布料方法，确定二灰土的拌和遍数，二灰土含水量的控制方法，掌握二灰土的整形方法，确定二灰土的碾压工艺（碾压时的机械组合，碾压遍数，碾压时间），确定二灰土的松铺厚度，了解二灰土的养生情况及生产能力，对配合比进行验证。
　　4.1机械准备
　　需配备足够数量的稳定土路拌机、压路机、平地机、推土机、铧犁及旋耕机、洒水车、配套的运输设备。
　　4.2原材料准备
　　根据配合比及击实试验结果计算各种材料的用量。
　　4.2.1土
　　先在取土场将3％的生石灰掺入土中用于吸水和砂化，闷料1d，再运至已交验的路基上；先用推土机初步粉碎整平，再用铧犁及旋耕机多次翻拌，将较大的土块粉碎，闷料4～5d，当土的含水量降至最佳含水量时再用路拌机粉碎一遍，此时观察其粉碎效果，若效果较好则再继续粉碎1～2遍即能达到规范要求；若效果不明显且有大量坚硬的土块，则停止用路拌机粉碎（经试验，此时路拌机即使继续粉碎5～6遍也不易达到规范要求），这时应向土内洒水，让水将土块湿透，由于土块吸水膨胀，再闷料半天至1天，然后用路拌机粉碎1～2遍，土颗粒即能小于15mm.用平地机整平并稳压，在整个施工段落内抽取若干个点，测出各个点土的每平方米重量、厚度和含水量，计算出土的松方容重和平均厚度，以便准确控制用土量。
　　4.2.2撒布粉煤灰
　　先检测出粉煤灰的含水量，按配合比设计用量，将每车粉煤灰过磅，计算每车粉煤灰的摊铺面积，用石灰在整平好的素土上打格上粉煤灰；用平地机将粉煤灰整平并稳压，再按测每平方米的重量、厚度的方法，计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
　　生石灰进场后根据施工计划提前将生石灰消解，用振动筛过筛，用撒布粉煤灰的方法撒布石灰，由于石灰的用量较少，用平地机将石灰摊平后再用人工找平，检测并计算出石灰的密度和平均厚度。
　　4.3拌和
　　石灰撒布好后，用路拌机拌和，先拌和1遍，测定混合料的含水量，若含水量过小，根据需水量洒水，并将二灰土的含水量控制在比最佳含水量高1～2个百分点，闷料半小时，再用路拌机翻拌1～2遍；在每次翻拌过程中，应有2～3人挖槽检查路拌机是否将二灰土拌匀拌透，二灰土底部是否有素土夹层和漏拌的条带。二灰土拌匀后，抽取试样检测灰剂量，做标准击实试验，用配合比试验时的击实结果校核现场二灰土的配合比是否准确，并成型二灰土强度试件。
　　4.4整形
　　拌和好二灰土后，用推土机的履带稳压1～2遍，消除二灰土潜在的压实不均匀现象（特别是路拌机轮胎压过的地方），然后用轻型压路机再稳压一遍，用平地机整形。
　　4.5碾压
　　精平后检测高程，用轻型压路机（12t～15t）静压，稳压1～2遍，稳压过程中找出低洼的地方，将低洼地方的二灰土表面刨松后再用新鲜二灰土填补稳压；稳压后用振动压路机弱振（高频低幅，激振力约200kN）2～3遍，再用振动压路机强振（低频高幅，激振力约330kN）1～2遍；然后用光三轮压路机（18t～21t）静压；最后用胶轮压路机终压1～2遍。振动压路机强振1遍后，开始检测压实度，一般光三轮压路机压1～2遍即能达到95％的压实度；再检测二灰土顶面高程，计算松铺系数，一般在1.15左右。
　　通过压实度的检测发现，振动压路机碾压主要增加二灰土下部的密度，静压主要增加二灰土上部和表面的密度，压实度随着碾压遍数的增加而增加，当压实功达到一定数量后压实度不再增加；再继续碾压，随着碾压遍数的增加压实度反而减小，且表面松散，若此时压实度仍达不到要求，说明该压实组合不合理，应重新调整压实方案。
　　4.6养生
　　由于高塑性土的膨胀性较大，且这种土一般采用高于最佳含水量碾压，因此当二灰土失水后易发生开裂；良好的养护能及早地提高二灰土的强度，减少二灰土的表面起皮和松散。
　　5试验段的总结和大面积的施工
　　通过试验段的施工发现，局部二灰土的表面有起皮和松散现象，其主要原因为：①平地机操作手技术较差，整平次数过多，使得二灰土的表面有贴补的薄层，并造成表面含水量过小；②过度碾压。因此，在二灰土施工时要将松铺系数适当调大，整平时将高出的二灰土刮除，做到“宁刮勿补”，减少整平次数。一旦出现起皮和松散现象，即使再洒水碾压也不能将已起皮和松散的部分密实地紧贴在下部的二灰土上，只能待二灰土强度形成后将表面这部分铲出，否则将会在底基层和基层之间形成一层软弱的夹层。
　　施工单位应通过多次试验和总结，摸索出每层原材料的摊铺厚度和二灰土的松铺系数；配置有效的施工机械；设计合理的碾压方案；培训全部的施工人员；在大面积的施工时，应严格按试验段的施工工艺进行施工。
　　6质量检测
　　二灰土的外形尺寸在施工时一般都能够达到要求，下面仅对二灰土的内在质量检测作一些分析。
　　6.1含水量
　　含水量测试准确与否对二灰土的压实度和强度有着较大的影响，二灰土在做标准击实试验和配合比试验时含水量的检测一般用烘干法，而实际施工过程中（碾压时、成型强度试件时）含水量是用酒精烧干法检测的。对高塑性粘土做二灰土，这两种含水量的检测方法，测试结果相差较大，由于粘性土酒精不易烧透，烘干法比酒精烧干法测出的含水量大2～3个百分点。这样计算出的压实度也相差约2个百分点，强度结果也不能代表二灰土的真实强度。因此，必须通过试验找出这两者的关系，使二灰土在配合比试验和现场测试时的含水量相统一。
　　6.2灰剂量
　　石灰是二灰土强度的重要保证，实际施工过程中必须严格控制灰剂量。
　　6.2.1　标准曲线的建立
　　结合现场施工情况，一般选用刚满足Ⅲ级灰标准的消石灰；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，在配制标准溶液时，采用粉煤灰用量不变，石灰和土的比例变化来建立灰剂量标准曲线。
　　6.2.2灰剂量的检测
　　在施工现场取已拌和好的二灰土，不过筛直接检测；灰剂量稍低，根据各种灰剂量的配合比结果，只要能保证二灰土的强度，可以不二次加灰；若灰剂量过低，则必须重新加灰拌和；各点灰剂量的偏差也能反映出掺灰的均匀情况。
　　6.3压实度、强度
　　压实度和强度是一对统一的指标，7d无侧限抗压强度0.6MPa是指在95％的压实度标准下的结果。
　　用灌砂法检测全层厚的压实度，按规范要求的频率进行检测，对短施工段落进行评定，最少不能少于6个点。压实度不合格的主要原因有：①施工配合比不准确。这主要和粉煤灰的用量有关，粉煤灰的用量多则二灰土的最大干密度偏小，粉煤灰的用量少则二灰土的最大干密度偏大。②含水量不均匀。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，二灰土的下部碾压不密实。
　　在二灰土碾压前多点取样，在室内混合后测含水量，立即成型强度试件，养生7d进行强度试验。在强度试验过程中要注意以下问题：①称取二灰土试样的质量和成型试件的高度。试件的高度和二灰土的质量影响其压实度，1mm的高差能使试件压实度增减约2个百分点，从而造成强度值的误差较大，试件高度应控制在5.00mm±0.05mm；称取二灰土试样的质量时，要精确至0.1g.②选用合适量程的量力环。量力环的量程一般不宜大于5kN，量程过大压力读数不准确，计算时造成离散系数偏大，代表值偏小，如量力环测出的压力为0.1KN，计算出的强度为0.051MPa.
　　7小结
　　本文只是针对一种土质做二灰土的施工情况的介绍，各地区的材料差别较大，只用一种方法的试验段不具有广泛的代表性，成功的施工方法也不止这一种，这需要通过大量的室内试验和试验段来验证。经多次检测，要求20cm厚的二灰土的压实度达到95％非常困难；经对厚为20cm、已达到95％压实度二灰土的检测发现，上面的10cm压实度一般达到98％～100％，而下面的10cm压实度一般仅为88％～92％。所以，将二灰土设计成15cm厚较为合理，这样才能保证二灰土的全层都达到的95％压实度。二灰土底基层厚度设计过厚，施工时必须加大碾压功率，过度碾压使得压路机的剪切力超过二灰土的抗剪强度，使二灰土的上部开裂，这反而影响二灰土的使用性能。