高液限粘土填筑路基施工工艺及质量控制

朱 扬 江静波

（江苏嘉隆工程建设有限公司，江苏 泗阳 223700）

1 高液限粘土的基本特点

由于高液限粘土由亲水性较强的粘土矿物质（包括高岭石、蒙脱石、伊利石等）、非粘土矿物（石英、长石、云母）和有机矿物组成，是具有较大的湿胀性、较高的液限、塑限和塑性指数的粘土。这种土在半固态状况下强度较高，土块表面干硬，但土块内部含水量较大，很难破碎和压实。其抗剪强度为典型的变动强度，一旦浸水强度又很低。因此，受生成地质条件、水文、气候、环境等因素的影响，高液限粘土具有明显的胀缩性、崩解性、多裂隙性、风化性及强度衰减性等复杂的力学性质。

2 改良高液限粘土施工工艺与质量控制

2.1 原材料

高液限粘土要做液限、塑限、塑性指数、膨胀力率、膨胀率等指标检测，强膨胀土不能用于工程。要根据膨胀性能通过试验来确定第一次掺灰和“砂化”的时间。石灰标准则要求达到Ⅲ级以上（本次施工所用石灰采用山东临沂生石灰，充分消解后通过1cm筛孔。消石灰中CaO+MgO的含量为58%左右，符合《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034-93）Ⅲ级灰的要求），进场的石灰要及时使用，防止雨淋。尽量缩短石灰存放时间，妥善覆盖保管，消解时间一般控制在3天之内，以免有效成分衰减损失过大。

2.2 掺灰拌和

石灰与高液限粘土之间发生复杂的化学与物理-化学反应的效果，首要条件是高液限粘土的粉碎和拌和均匀，二次掺灰是石灰稳定高液限粘土施工最佳工艺之一。

漓水：将土从取土坑内挖出堆高2~3天（如果时间和场地允许可适当延长），让土壤中的水分在重力作用和空气流的作用下从土壤颗粒中分离出来。因为受高液限土自身的特性和外界条件的影响，漓水过程并不是很容易进行的。实践表明这个过程可降低含水量10%~30%左右。

第一次掺灰：先掺入设计灰剂量的50%~60%生石灰，具体做法是：在地面上铺一层土（30~50cm），上铺一层灰（5~10cm），再铺一层土，再铺一层灰，如此循环，直到根据计算一定数量的掺灰土中所需的土和石灰全部用完。

焖灰：将上述掺灰土用挖掘机反复翻拌，直到土壤颗粒和石灰混合均匀。然后将掺灰土堆高闷灰48小时及以上。在这个过程生石灰消解可以吸收高液限粘土中的部分水分，同时，生石灰消解释放出的热量可以加速高液限粘土的改性进程。由于焖灰时不对灰土进行翻拌，所以这个过程也减少了灰土施工对周边环境的污染。

倒堆：经过翻拌和焖灰后的土壤颗粒表面基本被石灰包裹，但大约还有30%的土壤颗粒粒径在15~30cm之间，这样的掺灰土还达不到省市高指对碾压前土壤颗粒粒径控制在10cm之内的要求，所以还要经过以下程序倒堆处理：用大吨位推土机将土堆推成另一个新的土堆。施工中必须将老土堆分层推开，分层厚度约30~50cm，同时，用履带有意碾压较大的土壤颗粒使之破碎。根据灰土含水量情况倒堆至少要进行2遍及以上，否则砂化效果还是不够明显。经过倒堆以后高液限粘土的土性发生了明显的变化：颜色发白，含水量明显降低，基本可以运至路基进行下道工序施工。

第二次掺灰：因为第一次掺入石灰量为设计量的50%~60%，所以掺灰土运至路基后还要进行二次掺灰，用消石灰补足剩余的40%~50%，方能满足设计要求。这个过程施工时，要求将第一次掺灰土在下层路基上用石灰打上方格，计算出每格掺灰土的用量，以便掺灰土均匀布置。初平后，用拌和机拌一遍，平地机推平，压路机静压一遍，再在掺灰土上用石灰打上格，计算出每格中第二次掺入的石灰用量，以便石灰均匀布置。由于经过了第一次掺灰、闷灰、倒堆、装运以及后续的翻拌、晾晒、破碎等一系列工序施工，石灰剂量会有不同程度的损失，所以，在进行第二次掺灰时要掺入比设计高出1~2个百分点的石灰，否则，检测灰剂量就会偏低。

翻拌与晾晒：经过两次掺灰处理后的高液限粘土一般情况下含水量比最佳含水量高出5~7个百分点（有时达9个百分点），这就表明掺灰土上了路基以后还不能马上进行下道工序的施工，还必须经过反复的翻拌与晾晒处理：施工时，尽可能将灰土推开，尽可能增大灰土与大气的接触面，以便水分最大程度的蒸发。实践证明，夏天气温较高时，经过1天晾晒灰土含水量就接近最佳含水量；温度较低时，2~3天晾晒后灰土含水量就可以接近最佳含水量；当气温在5℃及以下时，灰土白天蒸发的水分和夜晚吸收的水分大致相当，或白天蒸发的水分不敌夜晚吸收的水分，不宜进行灰土施工。经检测掺灰土中石灰剂量达到设计要求，含水量接近最佳含水量（一般略高出最佳含水量1~2个百分点），就可以进行下道工序施工。若含水量还较高，还需要用小型翻拌机具（如圆盘耙或铧犁）翻拌晾晒，直至达到最佳含水量。施工时应注意晨露较重或阴天空气湿度较大时，不宜进行翻拌与晾晒，因为高液限粘土极易吸收大气中的水分，当空气湿度较大时翻拌与晾晒，不仅不能散失水分，反而使高液限粘土吸水后含水量增加。

破碎：为了使两次掺灰均匀和易于压实，碾压前还要对掺灰土进行破碎处理。破碎前用16T压路机碾压1~2遍，再用铧犁配合路拌机破碎2~3遍，施工时本层次要翻拌到底，不能留有夹层，同时，灰土拌和机要低速匀速前进，否则，局部压实度和灰剂量不均匀，检测出现压实度和灰剂量不稳定现象。

3 结束语

通过对高液限粘土用于路基施工的机理分析及施工实践，总结如下意见，仅供参考：强膨胀高液限粘土不能作为路基填料，中、弱膨胀高液限粘土改良后可以作为路基填料；石灰改良高液限粘土采用二次掺灰施工工艺，收到了较好的效果。第一次掺灰的目的是“砂化”（即改性），以降低高液限粘土的塑性指数，此时膨胀土易粉碎，1.5cm以上的土块含量在15%以下。第二次掺灰的目的是使高液限粘土掺灰后能形成板体强度；标准击实试验的土料准备过程，应尽量与实际施工工艺要求的掺灰方法、掺灰时间间隔、焖灰时间、拌灰时间、含水量变化过程等一致；掺灰后未能及时施工，应当测出灰剂量衰减随时间的变化曲线，严格把握适度，切不可盲目加灰，否则压实度就无法达到。

[1]公路路基施工技术规范（JTJ033-95）.人民交通出版社

[2]公路沥青路面设计规范（JTJ014-97）.人民交通出版社

[3]公路路面基层施工技术规范（JTJ034-93）.人民交通出版社