淺談石灰穩(wěn)定土基層裂縫的預(yù)防及措施
關(guān)鍵詞：石灰穩(wěn)定土、縮裂、預(yù)防、措施
一、 前言
石灰穩(wěn)定土基層是在粉碎的或原來松散的土中，摻入足量的石灰和水，按照一定技術(shù)要求，經(jīng)拌和、在最佳含水量下攤鋪、壓實及養(yǎng)生，其抗壓強(qiáng)度符合規(guī)定要求的混合料。它具有良好的力學(xué)性能，初期強(qiáng)度和水穩(wěn)定性較低，后期強(qiáng)度和水穩(wěn)定性較高，具有材源豐富、適用范圍廣、施工簡便和造價低等特點，廣泛用于高等級公路的底基層及作為地方公路路面結(jié)構(gòu)的基層取得了良好效果。但石灰穩(wěn)定土抗拉強(qiáng)度低易產(chǎn)生收縮裂縫，在基層上鋪筑瀝青面層后（尤其瀝青面層較薄時），基層裂縫會反射到面層，使面層強(qiáng)度降低，路面水由裂縫滲入基層，在車輛荷載作用下，引起裂縫處沖刷唧漿現(xiàn)象，導(dǎo)致瀝青路面過早破壞，嚴(yán)重影響了瀝青路面的使用性能。因此，為了保證道路的正常的使用，更好的服務(wù)于社會，特與大家共同探討。
二、 石灰穩(wěn)定土基層裂縫類型及產(chǎn)生裂縫的因素
石灰穩(wěn)定土基層裂縫主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
1、 干縮裂縫
石灰穩(wěn)定土經(jīng)拌和壓實后，石灰與土發(fā)生一系列的物理、化學(xué)作用，其中由于水分發(fā)揮和混合料內(nèi)部的水化作用，使混合料內(nèi)部水分不斷減少，由此而引起的體積收縮稱為石灰穩(wěn)定土的干縮特性；
2、 溫縮裂縫
溫度降低時，石灰穩(wěn)定土發(fā)生收縮，當(dāng)收縮被阻時產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過穩(wěn)定土的抗拉強(qiáng)度而出現(xiàn)的裂縫稱為石灰穩(wěn)定土的溫縮特性；
3、 反射裂縫
由于路基產(chǎn)生的裂縫反射致石灰穩(wěn)定土基層上而造成裂縫；
4、 人為裂縫
對剛碾壓成型的基層沒有嚴(yán)格進(jìn)行很好的交通管制而造成的。
石灰穩(wěn)定土基層產(chǎn)生縮裂的因素有以下幾個：
一般而言，石灰穩(wěn)定細(xì)粒土的干縮系數(shù)大于穩(wěn)定中粒土和粗粒土的干縮系數(shù)。在石灰穩(wěn)定細(xì)粒土中，穩(wěn)定塑性指數(shù)大的粘性土混合料的干縮系數(shù)大于穩(wěn)定塑性指數(shù)小的粉性土或砂性土混合料的干縮系數(shù)。而溫縮系數(shù)大致與干縮系數(shù)有如上相同的規(guī)律。規(guī)范規(guī)定，石灰適宜穩(wěn)定塑性指數(shù)為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。
1、含水量及壓實度影響
石灰穩(wěn)定土因含水量過多產(chǎn)生的干縮裂縫顯著，即在大于最佳含水量情況下壓實的土具有較大的縮裂性質(zhì)。若基層施工時碾壓含水量合適，并在鋪筑瀝青面層前未開裂，則在鋪筑較厚瀝青面層后，一般情況下不會先于瀝青面層開裂。但若施工時碾壓含水量偏大，即使已鋪筑瀝青面層，基層仍會產(chǎn)生干縮裂縫，同時將瀝青面層拉裂或很快反映到面層。壓實度對基層的縮裂也有明顯的影響，實踐證明，壓實度小時，產(chǎn)生的干縮要比壓實度大時產(chǎn)生的干縮嚴(yán)重，密實的石灰土不但縮裂現(xiàn)象少，而且其強(qiáng)度高，水穩(wěn)性和抗凍性也好。
2、養(yǎng)生條件的影響
成型初期的基層內(nèi)部含水量大，如果養(yǎng)生不及時或養(yǎng)生結(jié)束后未及時鋪筑瀝青封層或瀝青面層，則基層必然會發(fā)生由表及里的水分蒸發(fā)而引起干燥收縮，石灰穩(wěn)定土基層施工一般為高溫季節(jié)，基層的干縮裂縫會隨著曝曬時間的延長而越來越嚴(yán)重。同時暴露的基層會由于存在晝夜溫差而產(chǎn)生溫度收縮裂縫，基層一旦開裂，在其上鋪筑瀝青面層后，就容易在瀝青面層內(nèi)形成反射裂縫或?qū)?yīng)裂縫。
導(dǎo)致石灰穩(wěn)定類基層產(chǎn)生裂縫因素較多，歸納有：土的種類、石灰質(zhì)量及劑量、穩(wěn)定土配合比拌和均勻程度、含水量、壓實度、攤鋪厚度、施工溫度、養(yǎng)生以及路基產(chǎn)生的裂縫等。
三、 石灰穩(wěn)定土基層裂縫預(yù)防措施
1、 改善土質(zhì)
采用的土質(zhì)既要考慮其強(qiáng)度，還要考慮到施工時易粉碎便易碾壓成型，盡量控制縮裂縫的產(chǎn)生。石灰穩(wěn)定土的縮裂性質(zhì)與土的粘性有關(guān)，最適宜用石灰穩(wěn)定的土塑性指數(shù)為15~20。對于特殊情況，采用塑性指數(shù)大于20的土作為石灰穩(wěn)定土基層時可以適量摻入砂性土、粉煤灰以降低塑性指數(shù)；石灰穩(wěn)定土的縮裂性質(zhì)還與土質(zhì)粉碎情況和土質(zhì)中粗顆粒含量有關(guān)，土質(zhì)粉碎均勻且粗顆料含量比例多，則干縮小，因此基層應(yīng)使用粗粒含量多且具有一定級配的穩(wěn)定土，使其級配符合密實嵌擠原理，不但會提高基層的強(qiáng)度、穩(wěn)定性，而且具有較高的抗裂性。
2、 石灰質(zhì)量和劑量控制
石灰穩(wěn)定類基層石灰應(yīng)選擇消石灰粉或生石灰，其質(zhì)量應(yīng)符合Ⅲ級以上技術(shù)指標(biāo)。生石灰應(yīng)在使用前7~10天必須進(jìn)行充分、徹底消解成熟石灰粉，并過10mm篩。消解不充分或不消解，在拌和、碾壓以及形成強(qiáng)度過程中生石灰逐步消解，并產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，對石灰穩(wěn)定土基層的板體性有很大破壞作用，從而出現(xiàn)裂縫。
石灰的劑量不能過多也不能過少，石灰劑量過少，不能保證石灰穩(wěn)定土形成足夠的強(qiáng)度，容易導(dǎo)致出現(xiàn)裂縫；石灰劑量過多，多余的石灰就自行結(jié)晶，結(jié)晶的石灰強(qiáng)度也是很低的，在外荷載作用下也很容易產(chǎn)生裂縫。生產(chǎn)實踐中常用的劑量范圍為10%~12%。
3、 提高穩(wěn)定土配合比和拌和均勻程度
穩(wěn)定土配合比設(shè)計要合理，各項指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)范要求。穩(wěn)定土作為高等級公路的底基層采用廠拌法，用轉(zhuǎn)筒式拌和機(jī)或連續(xù)式拌和機(jī)拌合穩(wěn)定土均勻程度高；作為低等級公路的基層一般采用路拌法，為了防止在拌和層底部出現(xiàn)素土夾層和拌和不均勻現(xiàn)象，首先，應(yīng)設(shè)專人隨時檢查拌和情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理；其次，拌和機(jī)拌和時應(yīng)由兩側(cè)向中心拌和，每次拌和應(yīng)重疊10~20cm，拌合深度應(yīng)達(dá)穩(wěn)定土基層底并宜侵入下承層5~10mm，用多鏵犁或平地機(jī)作為輔助設(shè)備配合穩(wěn)定土拌和機(jī)應(yīng)拌和兩遍以上，直至穩(wěn)定土顏色一致，沒有灰條、灰團(tuán)和花面為止。
4、 攤鋪厚度控制
石灰穩(wěn)定土在攤鋪時厚度不均，所形成的強(qiáng)度就不一致。石灰與水發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)和在溫度變化的情況下產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力，在內(nèi)力作用下會使較薄穩(wěn)定土層產(chǎn)生裂縫。因此在攤鋪時盡量采用機(jī)械攤鋪，確定合理的松鋪系數(shù)并將土料中超尺寸顆粒清楚干凈，以保證攤鋪厚度達(dá)到設(shè)計要求。
5、 控制穩(wěn)定土壓實含水量和壓實度
石灰穩(wěn)定土在壓實時，其含水量的控制相當(dāng)重要。含水量過少，壓實困難，不利于強(qiáng)度形成，易形成裂縫；含水量過多，水分蒸發(fā)，干縮裂縫顯著，并且壓實效果差，實踐表明，壓實度小時產(chǎn)生的干縮要比壓實度大時嚴(yán)重，因此，壓實時一定不要大于最佳含水量，而應(yīng)略小于最佳含水量（1%~2%），同時嚴(yán)格按照重型擊實試驗法確定壓實度，盡可能達(dá)到最大壓實度。
6、 施工溫度控制
石灰穩(wěn)定土溫縮裂縫產(chǎn)生的最不利季節(jié)是混合料處于最佳含水量附近，而且溫度在0-10℃時。因此在安排石灰穩(wěn)定土基層施工時要嚴(yán)格控制施工時間和施工時溫度兩方面，在施工期的最好在春天和夏天組織施工，施工期的日最低氣溫應(yīng)在5℃以上，并應(yīng)在當(dāng)?shù)貧鉁剡M(jìn)入0℃前一個月結(jié)束，以防在不利季節(jié)產(chǎn)生嚴(yán)重溫縮。
7、 做好地下水的排除及路基裂縫的控制
地下水水位高，會導(dǎo)致路基的強(qiáng)度、剛度降低，從而路基會產(chǎn)生各種病害，一旦出現(xiàn)裂縫必然會反射到石灰穩(wěn)定土基層上。因此基層施工前，對出現(xiàn)裂縫的路基進(jìn)行返工處理，以便減少反射裂縫的出現(xiàn)。
8、 養(yǎng)生控制
石灰穩(wěn)定土養(yǎng)生是關(guān)系到基層強(qiáng)度、剛度以及表觀質(zhì)量是否達(dá)到規(guī)范要求的關(guān)鍵，養(yǎng)生期不宜少于7d。干縮最不利情況是石灰穩(wěn)定土成型初期，要重視初期養(yǎng)護(hù)，保證基層表面處于潮濕狀態(tài)，防止干曬。
9、 減少人為因素的影響
禁止重型車輛通行，如在采用覆蓋措施的石灰穩(wěn)定土層上，不能封閉交通時應(yīng)限制車速不得超過30km/h。在石灰穩(wěn)定土施工結(jié)束后，要及早灑粘結(jié)瀝青并鋪筑面層，使石灰穩(wěn)定土基層含水量不發(fā)生大的變化，以減輕干縮裂隙。
四、 石灰穩(wěn)定土基層裂縫的處理方法
石灰穩(wěn)定土基層一旦出現(xiàn)裂縫，需進(jìn)行及時的封填處理，有效阻止水分的滲入，防止病害的進(jìn)一步擴(kuò)展和蔓延。在處理裂縫時要根據(jù)裂縫的寬窄、多少以及形狀采取不同的方法。
1、密封膠封縫技術(shù)
密封膠封縫技術(shù)是一種比較成功的途徑。在灌縫之前，先用4～6MPa的氣壓力對著裂縫處從一端開始慢慢吹至另一端，并往返吹幾次(一般2～3次)，直至無雜物吹出為止。然后將密封膠加熱到一定溫度，灌入裂縫中，很快就滲透到裂縫兩側(cè)的混合料中并融合到一起，當(dāng)密封膠冷卻后，在常溫和低溫時均有著較高的彈性，可隨著裂縫的脹縮而發(fā)生彈性變形，始終保持其密封作用，這樣就長期、有效地封閉了石灰穩(wěn)定層的裂縫。當(dāng)裂縫寬度超過3mm，都應(yīng)該進(jìn)行切縫處理后，在灌膠。
2、填灌乳化瀝青、鋪設(shè)土工布技術(shù)
基層頂面出現(xiàn)裂縫后，對出現(xiàn)的局部較大的裂縫需進(jìn)行切縫處理，填灌乳化瀝青拌和料。對較小的裂紋，直接鋪上土工布，這種土工布多為深色或灰色，具有抗老化、耐高溫、強(qiáng)度高等特點。施工時橫向搭接寬度為10cm，縱向搭接為5cm。施工前應(yīng)在基層頂上先灑布粘層油，用量約0.7～1.1kg/㎡，再鋪土工布，并進(jìn)行碾壓，注意施工車輛不得在土工布表面轉(zhuǎn)彎。最后再灑布一次粘層油，用量約為0.5～0.6kg/㎡，爾后方可攤鋪面層。用這種方法處理基層反射裂縫是目前較為有效的解決方法。
五、 結(jié)論
石灰穩(wěn)定土基層強(qiáng)度、剛度和分布荷載能力都比傳統(tǒng)的級配碎石高得多,目前我國很多地方都缺乏天然砂石材料，鋪筑路面底基層和鄉(xiāng)村公路的基層完全采用天然砂石材料，客觀上難以實現(xiàn)，靠外運(yùn)石料，工程造價太高。因此，在對石灰穩(wěn)定土基層施工過程中，采取科學(xué)的管理同時進(jìn)行有效的防治，石灰穩(wěn)定土基層裂縫是可以減少的，甚至是可以完全消除的。
