汪晶晶

0 引言

石灰土路基填筑是目前高等級(jí)公路施工中最重要、最常見的單位工程。路基填筑不僅線長(zhǎng)、工作量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),而且受當(dāng)?shù)貧夂驐l件、溫濕變化影響較大。石灰穩(wěn)定土施工,不但可以改良土性,而且還可以提高路基強(qiáng)度、增加路基穩(wěn)定性、耐久性。

臨連高速公路連云港段4標(biāo)路基采用灰土填筑96區(qū),受地方條件限制路基填筑用土有其特殊之處,作為臨連高速公路第二總監(jiān)辦的一員,我參與了整個(gè)施工過程。在路基灰土施工過程中,我辦本著求真務(wù)實(shí)的精神,對(duì)各種施工參數(shù)的選取,相應(yīng)配套工藝的采用等方面進(jìn)行了一系列探討,總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。

1 本工程地質(zhì)條件

路基填筑用土取自臨近取土坑,取土深度3 m～5 m,土質(zhì)大部分為塑限指數(shù)15～20的低液限黏土,其中還摻雜著部分塑性指數(shù)高于20的高液限黏土顆粒,取土坑天然含水率大,在3 m以下基本呈流塑狀,受地方條件限制,土源直接作為路基填筑料是難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的,施工中最大的困難是土源中的高液限黏土施工時(shí)難以粉碎,所以我們采用在取土坑砂化和現(xiàn)場(chǎng)二次摻灰處理過程,以達(dá)到改良土性、提高路基承載力的目的。

2 現(xiàn)場(chǎng)灰土施工基本工藝

2.1 取土坑準(zhǔn)備

取土?xí)r,先從內(nèi)側(cè)周邊往外挖土,這樣先期成型的坑塘可起到集水的作用。由于當(dāng)?shù)氐叵滤惠^高,一般在地表下1.0 m左右,需配備水泵排水,以有效降低地下水位。挖出土后,先在坑邊堆高瀝水,如時(shí)間許可,可盡量長(zhǎng)一些,使土的含水量降至35%左右,備土最好提前進(jìn)行。

根據(jù)土質(zhì)的實(shí)際情況我們決定在取土坑摻入4%～5%的生石灰,其質(zhì)量要求達(dá)到三級(jí)以上,便于質(zhì)量控制。摻加前先根據(jù)土堆的體積和土的容重,計(jì)算出相應(yīng)需要摻入的生石灰量。先用挖機(jī)將挖出瀝水的土堆挖開,鋪一層土在地上,一般厚度為40 cm～50 cm,然后在上面鋪上一層石灰,再鋪上一層土,再上一層石灰,直至相應(yīng)的需要摻入的石灰都用完。最后用挖機(jī)將石灰土進(jìn)行翻拌堆高,燜灰48 h。2天后再用挖機(jī)將灰土堆再次翻拌堆高,燜灰24 h。

通過這兩次翻拌,土粒表面基本包裹著石灰,但還存在一些大顆粒,這樣的灰土不能直接上路堤使用。應(yīng)用大噸位的推土機(jī)將土堆推開,然后再推成堆,通過推土機(jī)履帶的碾壓,將大的土顆粒碾碎,使石灰進(jìn)入到達(dá)顆粒土內(nèi)部。經(jīng)過二次倒堆,土塊基本都在10 cm以下,砂化比較充分,可以上路堤使用。此時(shí)的土體含水量大約在25%～28%。

2.2 二次摻灰、拌和

當(dāng)灰土在土場(chǎng)內(nèi)經(jīng)多次處理,已達(dá)到砂化效果后,可將灰土運(yùn)到驗(yàn)收合格的下層路段上。在允許上土的路段上,先用石灰畫好方格線,根據(jù)方格面積、灰土松鋪系數(shù)、每車裝運(yùn)灰土虛方量(按松鋪厚度不大于30 cm計(jì)算)確定每一方格內(nèi)的卸土量,并嚴(yán)格按照確定量卸土。上料后用推土機(jī)將土推開,推土可采用斜向推開的方法。推土機(jī)將土基本攤平,通過履帶碾壓起到將土顆粒進(jìn)一步破碎的作用。此后,用輕型壓路機(jī)穩(wěn)壓一遍,用平地機(jī)進(jìn)行一遍初平。待土整平后,根據(jù)8%摻灰量和施工的厚度20 cm,以及運(yùn)輸石灰車輛的能力進(jìn)行人工控制3%～4%二次摻灰的數(shù)量及均勻性。按照車輛的運(yùn)輸能力計(jì)算出二次摻灰的厚度。運(yùn)輸車輛(因施工場(chǎng)地限制,用小三輪車運(yùn)送石灰)運(yùn)載能力4 m3/車。

計(jì)算如下:

已知:8%灰土干密度1.655 g/cm2,最佳含水率18%。則1 m3灰土攤鋪面積為1/0.2=5.0 m2;每平方米灰土中含土量為:1×1.655×(1-0.08)/5.0=305 kg,3%灰土每平方米摻量為:1×1.655×0.03/5.0=9.9 kg。

上灰車數(shù):每車裝石灰 4 m3,合計(jì)重3.2 t(4 m3×0.8 t/m3=3.2 t),去除20%消石灰含水率為2.56 t,則每車消石灰攤鋪面積為2 560/9.9=258 m2,石灰的攤鋪厚度約等于1.6 cm。

采用人工撒布石灰可以有效保證撒布的均勻性,然后鏵犁進(jìn)行翻犁、晾曬,使土體含水量進(jìn)一步下降,在此基礎(chǔ)上用旋耕機(jī),對(duì)灰土再作進(jìn)一步的破碎,當(dāng)灰土已破碎至細(xì)顆粒狀后,檢測(cè)石灰量、含水量,當(dāng)石灰量合格、含水量達(dá)到或接近最佳含水量。

2.3 穩(wěn)壓、整形

在施工土層接近最佳含水率±2%時(shí),采用T220振動(dòng)壓路機(jī)以5 km/h～7 km/h的速度穩(wěn)壓,按1.2的系數(shù)放點(diǎn)樁,平地機(jī)反復(fù)整平,測(cè)量人員根據(jù)相應(yīng)的縱坡、橫坡要求在土上用石灰做好記號(hào),以指導(dǎo)平地機(jī)精平。

2.4 碾壓

整形結(jié)束后的施工路段,采用三輪壓路機(jī)和T220振動(dòng)壓路機(jī),按照先兩邊后中間的行走路線進(jìn)行碾壓,碾壓速度控制在1.5 km/h～1.7 km/h。碾壓時(shí)先慢后快,橫向接頭對(duì)振動(dòng)壓路機(jī)一般重疊0.4 m～0.5 m,對(duì)三輪壓路機(jī)一般重疊后輪寬1/2,前后相鄰兩區(qū)段宜縱向重疊1m～1.5 m,對(duì)于路基兩側(cè)為確保邊緣壓實(shí)度,比相應(yīng)的工作面增壓2遍～3遍,在試驗(yàn)段施工時(shí)試驗(yàn)人員要檢測(cè)每一遍的壓實(shí)度,并做好記錄,用來確定最佳碾壓組合。

3 灰土施工的幾點(diǎn)想法

3.1 含水率的控制

含水率控制是灰土施工的關(guān)鍵,路堤填筑施工中的大部分工序都是圍繞降低填筑土的含水量展開的,而含水量控制又往往與土的性質(zhì)、天氣因素和施工工藝有關(guān)。

通過摻生石灰降低含水量。通過5%的生石灰砂化土質(zhì)將得到明顯改善,雖然摻灰的首要作用是改善土性,但對(duì)降低填筑土的含水量也起到了重要作用,由于將生石灰直接摻入土中,石灰的消解是一個(gè)吸收水分和放出大量熱量的過程,根據(jù)實(shí)際施工測(cè)算,在設(shè)計(jì)5%摻灰量下,生石灰在消解過程中所吸收土中的水分在2%左右,其余要通過多次倒堆、翻曬,將聚集在土堆中由消解產(chǎn)生的熱量散發(fā)出來,帶走一部分的水分,待要上路堤時(shí),一般可控制在28%以下。從外表來看,此時(shí)土基本干燥,色發(fā)白,手捏要用勁方可捏成團(tuán),這樣基本上可運(yùn)上路堤填筑。余下部分含水量要靠上路后攤平、翻曬作業(yè)來降低。根據(jù)臨連高速公路的灰土施工我們做出的大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,我們所面對(duì)的這種低液限和高液限黏土顆粒混雜的其間還帶有少量的鹽漬成分的土質(zhì)碾壓時(shí)的含水率大于最佳含水率壓實(shí)度將會(huì)顯著降低,相反如果碾壓含水率等于或略小于最佳含水率壓實(shí)效果將大幅提高,這也是我們覺得連云港這種特殊土質(zhì)的特別之處。

3.2 摻灰量的控制

由施工性質(zhì)所定,摻灰量的控制比較粗,有時(shí)灰量上下偏差會(huì)很大。在取土場(chǎng)第一次加灰時(shí),根據(jù)土堆的方量,通過計(jì)算得出石灰的摻量,摻入后雖經(jīng)翻拌、燜灰倒堆等工序,但均勻度不是很理想?；彝辽下返毯?經(jīng)推土機(jī)、鏵犁、旋耕機(jī)的多次作業(yè),土顆粒相對(duì)比較細(xì)了,石灰分布也比前期均勻了,此時(shí)在測(cè)灰劑量上會(huì)有所下降,而且灰土在翻拌和晾曬過程中,與空氣接觸面大,石灰的碳化過程加快了,灰劑量衰減也比較快。所以必須搶時(shí)間施工,在含水量接近最佳值時(shí),立即碾壓成型。在這里要糾正一種錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí):以為灰劑量會(huì)隨時(shí)間衰減,就可以克扣灰劑量,以達(dá)到降低成本的目的,這往往是得不償失的。因?yàn)閾交伊坎粔?勢(shì)必影響到填筑土的砂化,含水量下降也比較慢,所用機(jī)械處理費(fèi)用的增加要大于石灰的費(fèi)用。

3.3 灰土施工的季節(jié)

灰土上路堤后,通過推土機(jī)的作業(yè),將土攤開,增加其與大氣的接觸面積。當(dāng)氣溫較高時(shí),水蒸發(fā)較快,特別是夏季,一般經(jīng)1 d翻曬就接近最佳含水量,就可進(jìn)行成型碾壓;當(dāng)氣溫較低時(shí),大氣蒸發(fā)量少,灰土上路堤后要經(jīng)過2 d～3 d的翻曬才行。當(dāng)氣溫在5℃左右時(shí)白天蒸發(fā)的水與晚上霜露降下的水分基本持平,此時(shí)施工較為困難,有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)含水量上升的趨勢(shì),這可能是石灰在碳化過程中產(chǎn)生的水分和土中含有的鹽分所致。因此,在寒冷的秋冬季,不宜進(jìn)行灰土施工。

以上是我從事臨連高速公路連云港段灰土施工的一些體會(huì),由于對(duì)該地區(qū)土質(zhì)的認(rèn)識(shí)還不夠全面,對(duì)有些問題還停留在摸索階段,希望通過以后的施工有更加深刻的認(rèn)識(shí)。

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