程衛(wèi)剛

(山西省交通建設(shè)工程監(jiān)理總公司，山西太原 030006)

0 引言

石灰穩(wěn)定土就是在粉碎或原來(lái)松散的土中摻入一定量的石灰和水，經(jīng)過(guò)拌合、壓實(shí)、養(yǎng)生至其強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求時(shí)稱為石灰穩(wěn)定土。利用石灰土對(duì)特殊地基進(jìn)行處理從20世紀(jì)70年代起在我國(guó)北方地區(qū)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。石灰穩(wěn)定土具有較高的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度、具有很好的水穩(wěn)定性和一定的冰凍穩(wěn)定性;有效的解決了北方地區(qū)濕陷性黃土、低液限粉土等不良土質(zhì)地區(qū)路基施工的難題。大多數(shù)的土可以用石灰來(lái)穩(wěn)定，施工方便，便于大量使用。

山平項(xiàng)目處于我國(guó)山西省北部，所處地段大部分為濕陷性黃土。本文結(jié)合山平高速公路建設(shè)過(guò)程中，對(duì)2/8灰土擠密樁特殊路基處理段所使用的石灰穩(wěn)定土及所應(yīng)用的原材料進(jìn)行試驗(yàn)分析，以確定所用穩(wěn)定土的灰劑量曲線、最佳含水率、最大干密度，為施工做準(zhǔn)備;確定合理的施工方案確保施工進(jìn)度和工程質(zhì)量。

1 石灰穩(wěn)定土的原材料

1.1 生石灰粉

剛生產(chǎn)出來(lái)生石灰呈塊狀，這對(duì)灰土拌合的均勻性以及施工過(guò)程會(huì)帶來(lái)很大的難度，所以需要用一種專用的設(shè)備球磨機(jī)進(jìn)行粉碎，形成生石灰粉，其化學(xué)成分不改變，稱之為球磨生石灰。

在生產(chǎn)石灰的原材料中常含有碳酸鎂，經(jīng)過(guò)高溫煅燒后，分解成氧化鎂。在JC/T 479-92建筑生石灰中將生石灰粉中氧化鎂含量的不同分為鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰，當(dāng)氧化鎂含量不大于5%時(shí)，稱之為鈣質(zhì)石灰;大于5%時(shí)稱之為鎂質(zhì)石灰。同時(shí)(JC/T 479-92)還規(guī)定了石灰的等級(jí)(見(jiàn)表1)。

表1 石灰等級(jí)劃分表

由于鈣質(zhì)石灰和鎂質(zhì)石灰在等級(jí)劃分的技術(shù)指標(biāo)上面存在著很大的區(qū)別，所以在施工準(zhǔn)備階段工地試驗(yàn)室還要對(duì)石灰的有效氧化鎂含量進(jìn)行化學(xué)試驗(yàn)，確定是鈣質(zhì)石灰還是鎂質(zhì)石灰，這也是石灰進(jìn)場(chǎng)前，石灰穩(wěn)定土原材檢測(cè)的必檢項(xiàng)目。只有確定了是鈣質(zhì)石灰還是鎂質(zhì)石灰，才能夠進(jìn)一步的確定石灰等級(jí)。

山平項(xiàng)目2/8灰土擠密樁特殊路基處理段要求用Ⅰ級(jí)生石灰。在開(kāi)工前試驗(yàn)室應(yīng)對(duì)石灰進(jìn)行的試驗(yàn)主要有:1)有效氧化鎂含量的確定，即石灰有效氧化鎂的測(cè)定:JTG E51-2009公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程上規(guī)定用EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定的方法進(jìn)行確定，具體試驗(yàn)操作步驟這里不再詳解。試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)注意EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)氧化鈣、氧化鎂的滴定度的計(jì)算，以及最后計(jì)算的正確性。對(duì)于山平項(xiàng)目所使用的山西玉竹產(chǎn)的生石灰粉，有效氧化鎂含量為2.8%，小于規(guī)定值的5%，則判定該石灰為鈣質(zhì)消石灰。2)石灰等級(jí)的檢驗(yàn):石灰等級(jí)的檢驗(yàn)主要是檢測(cè)石灰氧化鈣和氧化鎂總含量占石灰樣品總質(zhì)量的百分率。其化學(xué)反應(yīng)原理就是氧化鈣、氧化鎂與水反應(yīng)生成堿性溶液，然后與鹽酸滴定發(fā)生中和反應(yīng);根據(jù)鹽酸消耗量計(jì)算出來(lái)氧化鈣和氧化鎂的總含量，對(duì)照(JC/T 479-92)判斷出來(lái)石灰的等級(jí)。同時(shí)還對(duì)未消解的殘?jiān)?、二氧化碳含量和產(chǎn)漿量進(jìn)行檢測(cè)，滿足設(shè)計(jì)要求的，可以取樣、進(jìn)行灰土的拌合和灰劑量曲線滴定以及標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的使用。容量瓶法檢測(cè)生石灰密度也是石灰進(jìn)場(chǎng)時(shí)必不可少的一個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目，為以后的試驗(yàn)提供有效的數(shù)據(jù)。

1.2 石灰穩(wěn)定土用素土

依據(jù)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，該施工段處于Ⅲ級(jí)自重濕陷性黃土段，濕陷性黃土是指飽和性結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的黃色土，在自重壓力作用下受水浸濕后，土的結(jié)構(gòu)變壞，發(fā)生顯著下降的現(xiàn)象。該黃土雖然可以用于灰土的拌制，但是施工質(zhì)量比較難控制，根據(jù)圖紙要求，應(yīng)采用取土場(chǎng)的土進(jìn)行拌合。在拌合前，應(yīng)該對(duì)取土場(chǎng)的土進(jìn)行性質(zhì)判定，以便于石灰穩(wěn)定土拌合方式的確定，制定相應(yīng)的施工方案，提高工程質(zhì)量。

在一般的施工過(guò)程中，有的時(shí)候?qū)Π韬嫌盟赝恋男再|(zhì)的判定這一項(xiàng)工作經(jīng)常會(huì)舍去不做;還有就是有時(shí)候做了但是還是沒(méi)有得到足夠的重視，這樣將會(huì)造成施工方案的不合理和不科學(xué)性，因?yàn)椴煌乃赝?，其天然成分以及物理性能?huì)有著很大的差別，施工方法的不當(dāng)將會(huì)對(duì)工程質(zhì)量造成很嚴(yán)重的影響，同時(shí)還會(huì)帶來(lái)施工的不經(jīng)濟(jì)性。

對(duì)于灰土樁用石灰穩(wěn)定土的現(xiàn)場(chǎng)拌合，應(yīng)采用場(chǎng)拌法，場(chǎng)拌法分為一次性拌合和分次拌合，具體采用哪一種方法，這就必須對(duì)素土進(jìn)行顆粒分析和對(duì)液塑限進(jìn)行具體的試驗(yàn)分析，以便于確定采用適當(dāng)?shù)陌韬戏椒?。還要根據(jù)素土的性質(zhì)以及當(dāng)?shù)厥┕l件，制定一些相應(yīng)的措施保證灰土質(zhì)量。

結(jié)合本項(xiàng)目，對(duì)取土場(chǎng)的素土檢驗(yàn)結(jié)果為:該土的液限為27.6%，塑限為20.1%，結(jié)合篩分結(jié)果，依據(jù)JTG E40-2007公路土工試驗(yàn)規(guī)程判定該土為低液限粉土。通過(guò)對(duì)土的顆粒分析，其不均勻系數(shù)Cu=3.5，曲率系數(shù)為Cc=1.35。由于不能夠同時(shí)滿足不均勻系數(shù)Cu＞5，曲率系數(shù)Cc在1～3之間的標(biāo)準(zhǔn)，因此，該土為級(jí)配不良的粉土。所以在施工過(guò)程中，要制定相應(yīng)的措施。

2 石灰穩(wěn)定土標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)

該工程要求使用2/8石灰穩(wěn)定土，即石灰與土的體積比是2/8，這已經(jīng)明確規(guī)定了穩(wěn)定土的配比問(wèn)題;在以往的經(jīng)驗(yàn)中，灰土的摻配比例經(jīng)常用的有內(nèi)摻法和外摻法兩種方法，然后經(jīng)過(guò)灰土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)確定合適的摻配比例。該項(xiàng)目業(yè)主及監(jiān)理要求，灰土摻配按外摻法進(jìn)行拌制灰土。因此，我們可以根據(jù)生石灰的堆積干密度以及素土的堆積干密度，以及2/8的體積比，換算出來(lái)設(shè)計(jì)灰劑量。

以效益為中心，狠抓經(jīng)營(yíng)管理。瞄準(zhǔn)考核關(guān)鍵點(diǎn)，抓住企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的“牛鼻子”。建立有效的激勵(lì)約束機(jī)制。通過(guò)編制《廣墾糖業(yè)集團(tuán)屬下糖廠生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)考核辦法（2018/2019榨季）》，將糖廠經(jīng)營(yíng)班子績(jī)效獎(jiǎng)金同糖廠效益相掛鉤，改變以榨蔗量為主要依據(jù)的考核方式，將考核的重心調(diào)整到成本控制上，將效益作為考核的重點(diǎn)，制定統(tǒng)一的對(duì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)全面預(yù)算管理，抓好財(cái)務(wù)管控工作。完善財(cái)務(wù)管理機(jī)制，加強(qiáng)資產(chǎn)、資金全面管理，抓好成本管控工作。

試驗(yàn)所得生石灰粉的堆積干密度是ρ1=0.514 g/cm3、素土的堆積干密度為ρ2=1.14 g/cm3，因此2/8灰土灰劑量的計(jì)算公式如下:

其中，ω為石灰灰劑量;ρ1，ρ2分別為生石灰粉的堆積干密度、素土的堆積干密度;V1，V2分別為生石灰粉的體積、素土的體積。

計(jì)算得:ω=11.3%，該灰土的灰劑量就是11.3%，即為設(shè)計(jì)灰劑量。

根據(jù)該設(shè)計(jì)灰劑量，利用取土場(chǎng)素土和生石灰粉樣品，分別配置灰劑量為7%，9%，11%，13%，15%的灰土試樣，然后根據(jù)(JTG E51-2009)試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定，并記錄各自的EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量。然后進(jìn)行平行試驗(yàn)，以同一石灰計(jì)量穩(wěn)定材料EDTA二鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液的消耗量的平均值為縱坐標(biāo)、以石灰劑量為橫坐標(biāo)制圖，做出一條標(biāo)準(zhǔn)平滑的曲線，以便施工過(guò)程中對(duì)混合料灰劑量的檢驗(yàn)時(shí)使用(見(jiàn)圖1)(注:內(nèi)摻法是石灰質(zhì)量百分?jǐn)?shù)11.3%和素土的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)88.7%之和為100%;外摻法是素土質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為100%與石灰質(zhì)量百分?jǐn)?shù)11.3%之和為 111.3%)。

圖1 EDTA標(biāo)準(zhǔn)曲線

最大干密度，含水率的確定:取適當(dāng)烘干了的生石灰粉和烘干的素土，按質(zhì)量比11.3(灰)/100(土)的比例進(jìn)行拌制(即體積比2/8)，在拌制前素土和生石灰粉必須烘干，且必須過(guò)5 mm篩除大于5 mm的土塊和石灰塊。將拌合均勻的灰土干混合料按素土同樣的燜料方法，燜制不同含水率的樣品，進(jìn)行灰土擊實(shí)試驗(yàn)，獲取最大干密度 ρdm=1.760 g/cm3和最佳含水率 ω0=13.4%。這些數(shù)據(jù)為下一步試驗(yàn)和以后的施工質(zhì)量控制和檢測(cè)提供具體的參考標(biāo)準(zhǔn)。

3 石灰穩(wěn)定土作用機(jī)理、灰土拌合

拌合用素土為級(jí)配不良好的低液限粉土，低液限粉土主要是粉粒還有部分砂粒組成，粘土顆粒極少，而土體本身的強(qiáng)度是靠土顆粒之間的摩擦和粘聚力。當(dāng)采用石灰穩(wěn)定土?xí)r，由于各種反應(yīng)在土顆粒之間產(chǎn)生膠結(jié)作用相當(dāng)于增加了土顆粒之間的粘聚力，因而強(qiáng)度得到了提高。生石灰粉剛消解時(shí)呈膠狀，其活性和溶解度較高，能夠保證石灰與土較好的作用。同時(shí)由于粉土的級(jí)配不好，而生石灰是很細(xì)的粉狀物質(zhì)，比土的顆粒要小的多，這樣當(dāng)灰土拌合在一起的時(shí)候，石灰粉還能夠充當(dāng)“細(xì)粒”的作用填充在土粒之間，這客觀上也改變了粉土的級(jí)配。同時(shí)低液限粉土的水穩(wěn)不強(qiáng)，石灰穩(wěn)定土可以有效的改變它的濕變量，提高地基承載力。

所以生石灰穩(wěn)定低液限粉土在現(xiàn)場(chǎng)施工拌合時(shí)，宜分兩次拌合，第一次拌合時(shí)石灰的產(chǎn)量應(yīng)是設(shè)計(jì)產(chǎn)量的一大部分，充分改變低液限粉土的性質(zhì)。再進(jìn)行第二次拌合，使拌合更均勻，石灰粉與土更充分的接觸。在拌合時(shí)還要保證灰土的含水率在最佳含水率±1%范圍內(nèi)。同時(shí)還應(yīng)根據(jù)具體的施工環(huán)境，控制拌合用水，拌合好以后燜3 h～4 h后使用。

在施工前，試驗(yàn)室還要按照J(rèn)TG E51-2009公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程對(duì)灰土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度進(jìn)行試驗(yàn)，按照設(shè)計(jì)灰劑量、灰土的最佳含水率制備樣品。在制備試樣時(shí)，應(yīng)保證計(jì)算灰土密度的準(zhǔn)確性，以保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確性。將制備好的試件標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d，放在水中浸泡24 h后取出，稱好質(zhì)量m，高度h后，進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，計(jì)算其無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度RC。當(dāng)RC不小于設(shè)計(jì)值時(shí)，該灰土可以運(yùn)用到施工工程中。若不滿足設(shè)計(jì)要求，則應(yīng)重新分析石灰和土的性質(zhì)以及灰土的比例，重新進(jìn)行試驗(yàn)。

4 結(jié)語(yǔ)

生石灰穩(wěn)定土在施工準(zhǔn)備階段對(duì)石灰原材檢測(cè)，以及素土性質(zhì)的判定是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。通過(guò)對(duì)灰土標(biāo)準(zhǔn)曲線滴定、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)，得出的數(shù)據(jù)能夠?yàn)槭┕し桨敢约百|(zhì)量控制提供可靠的數(shù)據(jù)，希望同行們能夠?qū)ο鄳?yīng)試驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行重視，以避免在施工過(guò)程中出現(xiàn)不必要的損失，保證工程質(zhì)量。

［1］ JTG E51-2009，公路工程無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定材料試驗(yàn)規(guī)程［S］.

［2］ JTG E40-2007，公路土工試驗(yàn)規(guī)程［S］.

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

［4］ 徐培華，王安玲.公路工程混合料配合比設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:人民交通出版社，2001.