淺談灰土質(zhì)量問題及控制

陳大鴻

0 引言

在地基處理中，灰土換填具有較強(qiáng)的板體性和較高的強(qiáng)度，并且相對于混凝土灌注樁及CFG樁等地基處理方法有著較好的經(jīng)濟(jì)性能，因此在我國被廣泛應(yīng)用于地基處理、室內(nèi)回填等各類建筑工程中。

我項(xiàng)目部現(xiàn)施工的香頌住宅小區(qū)位于山西省太原市東南，總規(guī)劃面積18萬m2，共有樓座將近40個(gè)，最高的12層，最低的5層?；A(chǔ)埋深8 m左右，土質(zhì)為Ⅱ類濕陷性黃土，開挖過程局部見砂石層，未見地下水。為消除地基土的濕陷性，設(shè)計(jì)院要求對地基采用3∶7灰土換填處理，最小換填厚度2.5 m，最大換填厚度達(dá)到6 m，并且設(shè)計(jì)院和業(yè)主方要求白灰必須由生石灰塊現(xiàn)場消解而得。灰土的施工工藝和施工質(zhì)量控制比較復(fù)雜，影響其質(zhì)量因素也較多，若不采取有效措施加以控制，將對基礎(chǔ)乃至主體結(jié)構(gòu)留下很大的質(zhì)量隱患。

1 灰土簡介

灰土作為建筑材料，在我國有著悠久歷史。南北朝公元6世紀(jì)時(shí)，南京西善橋的南朝大墓封門前地面即是灰土夯成的。1949年建國后，我國在大規(guī)模的基礎(chǔ)建設(shè)中，也廣泛采用灰土作為建筑物和構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。

石灰是生石灰和消石灰的統(tǒng)稱。不論生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅等物質(zhì)結(jié)合，即可生成膠結(jié)體的硅酸鈣等，將土壤膠結(jié)起來，使灰土有較高的強(qiáng)度和抗水性。隨著時(shí)間的推移，灰土逐漸硬化，增加了土壤顆粒間的附著強(qiáng)度。一般情況下，灰土強(qiáng)度在一定范圍內(nèi)隨含灰量的增加而增加。但超過限度后，灰土的強(qiáng)度反而會降低。這是因?yàn)橄以阝}化過程中會析水，增加了消石灰的塑性。

2 灰土換填在實(shí)際工程中的應(yīng)用

下面我將結(jié)合太原香頌小區(qū)工程的實(shí)際情況，對灰土換填工程中容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及處理方法做一下分析、總結(jié)，希望對有類似工程的項(xiàng)目提供一個(gè)可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

2.1 灰土常見質(zhì)量問題

1)灰土攪拌不均勻。表現(xiàn)為灰土色澤花白，有的局部無灰，有的局部石灰成團(tuán)。2)摻灰不計(jì)量或計(jì)量不準(zhǔn)。表現(xiàn)為石灰土摻拌過程中，加灰隨意性較強(qiáng)，不認(rèn)真對土、灰的松干容重進(jìn)行試驗(yàn)計(jì)算或雖有計(jì)算只是粗略的體積比。3)石灰消解不充分，不過篩。表現(xiàn)為將含有尚未消解徹底的石灰塊直接摻入土料，不過篩的消解石灰摻入土中壓實(shí)后，遇水消解，體積膨脹，表面起拱。4)土料不過篩。表現(xiàn)為土料內(nèi)含有大土塊、磚塊或其他雜物，這些雜物不能與石灰土凝結(jié)成整體，有損板體的整體性。5)灰土過干或過濕碾壓。表現(xiàn)為灰土過干時(shí)，在進(jìn)行碾壓后，再在表面進(jìn)行灑水，只能濕潤表層，而不能使水分滲透到整個(gè)灰土層，達(dá)到最佳密實(shí)度。過濕時(shí)，碾壓出現(xiàn)顫動、扒縫等現(xiàn)象。6)灰土起皮、彈簧土。表現(xiàn)為石灰土碾壓成型時(shí)會出現(xiàn)局部彈簧、松散并有大面積起皮及鼓包現(xiàn)象。

2.2 影響灰土質(zhì)量的因素

1)土質(zhì)。塑性指數(shù)15～20的粘性土以及含有一定數(shù)量粘性土的中粒土和粗粒土均適宜于用石灰穩(wěn)定。這種穩(wěn)定土易于粉碎，便于碾壓成型，施工和使用效果都很好。

2)土的顆粒。在施工中，土粒應(yīng)盡可能粉碎，越細(xì)越好，土塊最大尺寸不應(yīng)大于15 mm。有資料顯示，在相同條件下，灰土顆粒粒徑0.5 mm，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為4.3 MPa，灰土顆粒粒徑 1.0 mm，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度為1.0 MPa。

3)土中雜質(zhì)。土中硫酸鹽含量不應(yīng)大于0.8%，腐殖質(zhì)含量不應(yīng)大于10%，且不得有雜草、樹根等異物。因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)一般呈酸性，使土的pH值降低。另外，有機(jī)質(zhì)本身水穩(wěn)性較差，遇水劇烈膨脹，致使土體強(qiáng)度降低。

4)生石灰質(zhì)量與品種。a.生石灰質(zhì)量對灰土強(qiáng)度影響很大。b.生石灰的存放時(shí)間對石灰的質(zhì)量有極大的影響。生石灰隨著存放時(shí)間的增加，特別是在沒有覆蓋的情況下，有效鈣和氧化鎂的含量會大幅度下降。有資料表明，生石灰放置3個(gè)月，其活性含量可從原來的80%以上降低到40%左右，放置半年可降低到30%左右。c.消解生石灰的質(zhì)量對灰土強(qiáng)度有著直接的影響。有些工程使用了未充分消解的消石灰，灰土層碾壓成型后在養(yǎng)生過程中，未充分消解的石灰塊遇水繼續(xù)消解，引起局部爆裂崩解，造成灰土層裂縫、松散而破壞，影響灰土層的強(qiáng)度和平整度。

5)配合比對石灰土質(zhì)量的影響。a.石灰劑量。石灰劑量較低時(shí)，石灰主要起穩(wěn)定作用，隨著石灰劑量的增加，灰土的強(qiáng)度和水穩(wěn)性也顯著提高，石灰主要起加固作用。但當(dāng)劑量超過一定范圍時(shí)，過多的石灰在土的空隙中以自由灰的狀態(tài)存在，將導(dǎo)致灰土的強(qiáng)度下降。b.最佳含水量。水是灰土的一個(gè)重要組成部分。在施工中，土中水分使石灰與土發(fā)生物理化學(xué)作用，以滿足灰土形成強(qiáng)度的需要;使灰土在壓實(shí)時(shí)具有一定的塑性，以便于碾壓到所要求的壓實(shí)度;使灰土養(yǎng)生時(shí)具有一定的濕度。所以最佳含水量亦是控制灰土施工質(zhì)量的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。

6)施工過程對灰土質(zhì)量的影響。a.灰土的拌合。目前施工單位的灰土拌合主要有人工拌合和機(jī)械拌合兩種，拌合灰土質(zhì)量不能保證。b.灰土的攤鋪。灰土一般采用鏟車機(jī)進(jìn)行攤鋪和整形。此時(shí)操作手的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)水平對平整度至關(guān)重要。如果操作手技術(shù)不熟練，反復(fù)刮平和碾壓，在壓實(shí)過程中會產(chǎn)生“起皮”現(xiàn)象，引起表層松散。c.灰土的碾壓。碾壓是保證灰土密實(shí)度的根本措施，而提高灰土的密實(shí)度又有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。實(shí)踐證明，灰土密實(shí)度每增減1%，石灰土強(qiáng)度可增減5%～8%左右，而且密實(shí)的灰土抗凍性、水穩(wěn)性較好，縮裂現(xiàn)象也較少。

3 灰土施工質(zhì)量控制措施

3.1 原材料的質(zhì)量控制

石灰:生石灰塊應(yīng)在用灰前一周進(jìn)行澆水熟化分解，盡量采用射水花管，使水均勻噴入灰堆內(nèi)部，要用足夠的水量使石灰充分消解;對少量未消解部分石灰塊，要過1 cm篩孔的篩子，清除未燒好石塊及過燒而未消解的塊體。消石灰的含水量最好控制在40%，使消石灰處于松散顆粒狀，避免使其處于膏體狀或干粉狀。

土:在施工中，為使土能夠達(dá)到均勻一致、塑性指數(shù)適中、含水量合適的程度，應(yīng)盡量在工作面附近選擇較好的取土場所，清除表層土，采挖深處的土層，制定取土方案，若有重粘土層，應(yīng)采取果斷措施，予以清除。所有拌合用土均事先將土塊打碎，灰土拌合機(jī)械拌合時(shí)可不過篩，但必須將大磚塊、大石塊等清除，2 cm以上土塊含量不得大于3%。

3.2 施工工藝控制

1)灰土的拌合。按技術(shù)規(guī)范施工，盡量使用機(jī)械拌合，最優(yōu)方案是實(shí)行工廠化的強(qiáng)制拌合。本工程采用鏟車將過篩后的白灰及土運(yùn)于場外拌合均勻后運(yùn)至基坑內(nèi)。

管理和操作人員要了解灰土劑量，管理人員經(jīng)試驗(yàn)計(jì)算并對實(shí)際操作者交底清楚，操作人員要嚴(yán)格按照交底進(jìn)行灰土配比。并有現(xiàn)場技術(shù)人員隨時(shí)檢測，發(fā)現(xiàn)有不均勻情況要及時(shí)處理。

2)含水量控制。通過實(shí)驗(yàn)或施工經(jīng)驗(yàn)確定灰土的最佳含水率，碾壓時(shí)控制好含水量，這樣灰土容易碾壓密實(shí)，其強(qiáng)度也會相應(yīng)提高。若發(fā)現(xiàn)缺水，應(yīng)在翻拌過程中及時(shí)加水直至最佳含量;取土過濕或遇雨都應(yīng)晾曬，達(dá)到最佳含水量再進(jìn)行加灰摻拌;若拌合后的灰土遇雨，也應(yīng)晾曬，達(dá)到最佳含水量時(shí)再進(jìn)行碾壓。

3)灰土碾壓控制。碾壓灰土?xí)r，機(jī)械操作人員按操作規(guī)程操作，要注意及時(shí)清理輪漬，碾壓過程中要控制好行駛速度，碾壓速度不宜過快。在使用壓實(shí)機(jī)械方面，使用膠輪壓路機(jī)要好于振動壓路機(jī)，使用振動壓路機(jī)要好于靜碾壓路機(jī)，所以應(yīng)盡量使用膠輪壓路機(jī)，以減少起皮現(xiàn)象。因?yàn)檩喬椥援a(chǎn)生的揉壓作用會使土粒在各個(gè)方向產(chǎn)生位移，形成均勻而密實(shí)的表面結(jié)構(gòu)而且輪胎的切向力很小，可獲得密實(shí)的表面而不致產(chǎn)生推移。最后用壓路機(jī)完成壓實(shí)。根據(jù)土質(zhì)情況，積極探索采取有效的措施，避免灰土起皮。

灰土鋪設(shè)過程要控制好鋪土厚度，本工程采用人工配合機(jī)械，嚴(yán)格控制每一步的灰土鋪設(shè)厚度。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)證明，我們虛土鋪設(shè)厚度為30 cm，碾壓完成厚度為25 cm，符合規(guī)范中分層碾壓的厚度要求。

3.3 重視灰土實(shí)驗(yàn)

在施工過程中要加強(qiáng)對實(shí)驗(yàn)的重視程度，現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)要及時(shí)準(zhǔn)確，及時(shí)分析灰土壓實(shí)情況，采取相應(yīng)對策保證灰土質(zhì)量。

3.4 根據(jù)天氣及季節(jié)，合理安排施工

灰土應(yīng)盡量避免在不利季節(jié)施工，不宜安排在雨季施工，降雨時(shí)應(yīng)停止施工;施工氣溫應(yīng)不低于5℃，并最好在第一次冰凍來臨之前一個(gè)月完成或結(jié)束施工，否則成型的灰土表層會被凍壞，其強(qiáng)度會大打折扣。

4 結(jié)語

濕陷性黃土在我國分布很廣，主要分布在黃河中游。近年來，隨著城市建設(shè)和建筑業(yè)的迅速發(fā)展，由于灰土的經(jīng)濟(jì)性能，灰土在地基處理中用以消除地基土的濕陷性，降低土的壓縮性，提高承載力，增強(qiáng)水穩(wěn)定性和減小變形的應(yīng)用也越來越多，因此規(guī)范化灰土施工，提高灰土施工質(zhì)量是非常必要的。

[1]龔曉南.地基處理手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[2]曾 宇.不良軟土地基處理的探討[J].山西建筑，2010，36(22):94-95.