石灰改善土施工技術探討-包銀鋒

1、 石灰改善土路基施工技術探討石灰改善土路基施工技術探討包銀鋒 （中交二航局第四工程有限公司 安徽 蕪湖 241009）摘 要：安徽阜陽至新蔡高速公路路基工程針對用于路基填筑的原狀土CBR值不能滿足規(guī)范要求，采取分別用3%和5%石灰劑量的石灰改善土進行路堤和路床填筑的施工方案。本文結合阜新高速公路第一合同段施工生產實踐對石灰改善土路基填筑施工工序、質量控制及施工中常見問題進行簡要闡述，對以后類似的石灰改善土路基施工有一定借鑒作用。關鍵詞：石灰改善土 路基填筑 施工技術 工藝控制一、 引言石灰土具有造價低廉且具有較高的強度、較強的板體性等性能，被廣泛應用于高等級公路路基填筑及低等級公路的路面結構層

2、當中。石灰土強度的形成主要是靠石灰中的氧化鈣、氧化鎂等活性物質與細粒土的相互作用。在這種相互作用中，離子交換是石灰土初期強度形成的主要因素，碳酸硬化反應是石灰土后期強度增長的主要因素?？紤]到路基頂面及路面各結構層對設計彎沉值要求的差異，區(qū)別于石灰穩(wěn)定土，本項目采用3%和5%的石灰劑量對不適宜做路基填料的原狀土的土質進行改善，以滿足施工規(guī)范要求，取得了不錯的效果。二、 工程概況阜陽至新蔡高速公路安徽段是位于南京洛陽（G36）、上海西安（G40）兩條國家重點公路之間的另一條東西向高速公路通道，向東接合（肥）淮（南）阜（陽）高速公路互通出口，向西接河南省化莊新蔡高速公路，路線里程全長68.048km

3、。第一合同段起訖樁號為K1+083K18+500，里程長度為17.417km，合同工期1年，投標合同價2.1億元，為全立交、全封閉、雙向四車道高速公路。阜新高速第一合同段位于安徽省阜陽潁州區(qū)和阜南縣，區(qū)域地貌形態(tài)單一，全線位于黃淮剝蝕的沖積平原，地勢平坦開闊，其間穿越有河間洼地和部分水域，全線土質基本為亞粘土，該土具有遇水后易收縮軟化、強度迅速降低的特點。沿線取土坑取土深度一般為3.5-4.5m。根據設計規(guī)范要求：路基頂面以下030厘米（上路床），3080厘米（下路床），80150厘米（路堤部分），150厘米以下（路堤部分），要求CBR值分別達到8、5、4、3。試驗數(shù)據表明地下水位普遍較高，沿

4、線取土坑用土均無法滿足相應壓實度下的CBR值要求，因此對于過濕土、CBR值不滿足要求的取土坑用土采取摻灰處理。石灰劑量依據試驗結果為2%，考慮路拌施工的局限性和石灰中有效成分損失量，路堤部分石灰劑量采用3，路床部分石灰劑量采用5。為保證壓實質量以減少橋臺跳車，所有橋梁、分離立交及涵洞臺后均采用石灰劑量為5的石灰改善土回填。三、 施工準備3.1 技術準備3.1 標準擊實試驗標準擊實試驗是控制石灰改善土壓實質量不可缺少的試驗項目，壓實度合格的一個重要前提就是要求最大干密度準確與測點實際干密度相對應。標準密度是用來衡量現(xiàn)場壓實度的尺度，通過它確定路基的壓實質量。標準密度的擊實試驗必須嚴格按照試驗規(guī)程

5、和相關要求去做，確保標準密度有足夠的精確度。每個取土場在用于路基填料前，均要做標準擊實試驗并報請業(yè)主的中心試驗室批準。此外，平時在施工過程中還要時刻注意土質的變化，一旦發(fā)現(xiàn)變化，就要及時重做擊實試驗。3.2 開工報告及安全技術、施工技術交底根據公司有關工程技術管理制度有關要求，項目部及時上報開工報告及施工方案并得到監(jiān)理工程師的批復；施工技術、安全技術交底已經逐級交底到位。3.3 測量準備本合同段的高程控制點及平面控制點已經完成復測及加密工作，擬填筑路段已經完成了測量放樣工作，并報請監(jiān)理工程師復核，填筑工作面準備就緒。3.2 物資材料準備物資材料準備主要指生石灰已經進場并按規(guī)定消解到位。生石灰要

6、求不低于規(guī)范規(guī)定的三級灰技術指標，在使用前5-7天充分消解，消解后的石灰應保持一定的濕度，也不可過濕成團。石灰中有效成分（氧化鈣、氧化鎂）含量越高，石灰土強度質量越好，石灰的顆粒細度越小，比重和密度越大，需水越少，其質量就越好。3.3 人員及機械設備準備在正式施工開始前，項目部成立了以項目經理為組長、以項目總工和項目經理為副組長、以測量、試驗、工程、質檢、安全、勞務作業(yè)隊等各部門負責人為成員的施工管理小組，總體負責土方路基施工的工程進度、質量安全和文明施工工作。進場的機械設備已完成組裝完成并完成聯(lián)調聯(lián)試，具備正常連續(xù)作業(yè)能力。機械設備清單如下（部分）：序號設備名稱規(guī)格型號數(shù)量進場日期狀況1挖掘

7、機小松5臺2011.1.20良好2推土機TY-1402臺2011.1.20良好3靜壓壓路機3Y18-213臺2011.1.20良好4振動壓路機YZ222臺2011.1.20良好5自卸車東 風11輛2011.1.20良好6裝載機廈工Z502輛2011.1.20良好7平地機GR1802臺2011.1.20良好8旋拌機10090052011.1.20良好9旋鏵犁1LF-4352臺2011.220良好四、 施工工藝在石灰改善土填筑過程中，阜新高速第一合同段嚴格按照“四區(qū)段”（填筑區(qū)、攤平區(qū)、碾壓區(qū)、檢測區(qū)）、“八流程”（測量放線、挖裝運輸、卸土填筑、攤鋪整平、翻拌晾曬、碾壓收光、自檢互檢、監(jiān)理驗收）施

8、工工藝組織流水施工，在確保路基質量的前提下加快工程進度。路基填筑必須嚴格實行“劃格上土，掛線施工，平地機整平”，確保每層填土施工質量。4.1 清表及地基處理在路基填筑前沿路基兩側開挖臨時排水溝，降低路基基底范圍的地下水位和含水量。水位降低后利用推土機推除表層種植土，然后裝載機、自卸車配合，裝運至指定棄土場處。路基范圍之內的雜草、建筑垃圾及不良土質必須全部清除干凈，確保清表質量。4.2 填筑前碾壓表土清除后立即組織壓路機碾壓，保證下承層的壓實度不小于規(guī)定的壓實度，經監(jiān)理驗收合格后實測上土前高程。若遇到路基局部軟彈，采用翻松晾曬至合適的含水量或摻拌一定比例的石灰進行處理，以三輪壓路機重壓不反彈為合

9、格標準。路基兩側容易產生積水的路段，必須采取措施排除可能的積水，避免路基坡腳被水長時間浸泡。4.3 測量放樣根據設計圖紙每10米一個斷面測量填方的邊線，做好邊樁的保護工作，并用石灰線標出填筑寬度，避免填筑寬度不足或寬度過大，路基邊緣超填寬度應控制在30-50厘米為宜。每層填筑重復此項工序。4.4 上土攤平本工程采用自卸汽車運土，取土時嚴格按照分層取土的原則取土，盡量保證素土的含水量均勻一致，如遇到土質明顯變化，及時通知試驗室取樣試驗。在填筑前確定正常填土工作區(qū)域和橫坡度調整區(qū)域。每車裝土8.5 m3,按松鋪厚度25計算，則每車卸料面積約為35m2。在正常填土范圍內按方格法控制松鋪厚度，用石灰線

10、撒布方格網（見圖1），明確司機的卸料區(qū)。橫坡調整區(qū)按最小填筑厚度進行控制。填筑采用縱向全斷面水平填筑，填土時車輛由一側卸料，推土機向前推進。 圖1 擬畫格上土工作面推土機推平后采用鏵犁翻耕晾曬，每隔2小時翻曬一遍并現(xiàn)場檢測含水量。施工時含水量應控制在最佳含水量偏大一個點,可以根據天氣情況實際調整。4.5 攤鋪整平為保證成型以后的路基順暢排水，必須根據測量數(shù)據進行掛線整平。對于原地面橫向接近水平的路段，擬計劃3層調整至2%的橫坡。按半幅19米計算，中樁填筑三層土，邊樁只要填筑一層土即可。嚴禁薄層貼補，保證最薄處不小于設計允許范圍（8厘米）。填料晾曬后，采用推土機初平，再用平地機平整散料粗平，同時

11、人工配合平地機對局部不平整進行找平和補料，使之具有合適的路拱（一般為2%-4%，目的使雨水能順利排出路基）。4.6 撒布石灰灰土改良采用已經全部消解的熟石灰，石灰使用前57天消解完成，消解后的石灰要過10mm篩后才能使用，摻灰量應計算準確。試驗數(shù)據表明，按石灰土層壓實厚20厘米，石灰劑量3%，計算出每平米所用石灰量約為10kg，進行石灰撒布。在表面平整的路基上面，然后用石灰粉劃出5*5米方格，其用灰量為250kg，按計算的石灰用量布灰，用人工配合裝載機將布好的石灰均勻地鋪開。石灰撒布必須均勻（見圖2），石灰中不得含有未充分消解的石灰塊。圖2 石灰撒布均勻 圖3 灰土拌合沒有素土夾層4.7 灰土

12、拌和布灰后用旋鏵犁進行翻拌后，再用旋拌機進行拌合，設專人跟隨拌和機，隨時檢查拌和深度，并配合操作手調整拌和深度，以防在拌和層底部留有“素土”夾層，進行重復拌合二遍以上，直至拌合深度、均勻度、土塊粒徑滿足規(guī)范及設計要求，拌合深度應達到改善土底層，并將下承層翻松12cm(見圖3)，控制混合土粒徑15mm。然后測定該路段石灰劑量及含水量和并檢查布灰均勻性。如石灰劑量不滿足設計要求時，重復上述步驟，直至達到設計要求。4.8 機械整平路基混合料的石灰劑量、含水量經試驗檢測達到設計及規(guī)范要求后，用壓路機靜壓一遍后用平地機精平，精平時根據已經放設的路基中、邊樁掛線逐斷面檢查高程，此時測量松鋪厚度及控制路拱、

13、路堤寬度，控制松鋪厚度不大于25cm，控制路基橫坡在2%左右，每側應超出路堤設計寬度30cm50。 4.9 碾壓收光（見圖4、圖5）石灰改善土路基填筑碾壓以三鋼輪壓路機靜壓為主，以震動壓路機震動碾壓為輔。碾壓采用如下組合方式機械組合方式進行：壓路機(3Y18-21型)靜壓平地機(GR180)整平壓路機(YZ22型)弱振壓路機(YZ22型)強振壓路機(3Y18-21型)靜壓壓路機收光光輪壓路機初壓（靜壓）1遍后，采用平地機精確整平，然后用振動壓路機弱振一遍。碾壓方法：先從路一側邊緣開始，外側輪的1/2壓在路基邊緣上，每次重輪重疊1/21/3，逐漸壓至路中心，再從另一側邊緣同樣壓至路中心，即為一遍

14、。壓路機在靜壓過程中行駛速度為1.5km/h，在振壓過程中行駛速度為2.5km/h。根據投入的壓路機臺數(shù)及氣候條件，合理選擇作業(yè)面長度。若作業(yè)段過長，不能在有效時間內碾壓成型，一方面會因氣溫高時造成灰土表層失水過多，出現(xiàn)松散現(xiàn)象，壓不密實；另一方面遇到天氣不好，還沒有來得及完全成型就突然降雨，造成施工中斷，部分勉強成型的灰土可能會出現(xiàn)一些諸如“結殼”、“龜裂”等質量病害。圖4 碾壓過程中 圖5 收光后無明顯輪跡4.10 壓實度檢測碾壓共7遍后，開始進行路基填筑質量的檢測：1）、計算每增加一遍振動壓實的沉降差，直觀判定路基壓實效果。2）、采用灌砂法按規(guī)范規(guī)定的頻率檢測路基的每一層壓實度。3）、如

15、果局部路段壓實度不能滿足規(guī)范要求，應及時分析原因并采取相應的對策進行處理。4.11 彎沉值及其他項目檢測（見圖6、圖7）彎沉檢測是土方路基交工驗收的關鍵驗收項目之一，一般在路基填筑完成后，由業(yè)主、路基施工單位、路面施工單位、監(jiān)理單位及第三方共同參加彎沉值及標高、橫坡、平整度、寬度、路基坡度等其他項目的檢測驗收。試驗數(shù)據表明，采用以上施工工藝填筑的石灰改善土路基的彎沉值能夠滿足設計要求（設計彎沉代表值:179）。圖6 碾壓完成后的路基表面 圖7 技術人員在進行彎沉檢測五、 常見問題探討5.1 生石灰的品質、消解及存放的問題本項目所采用的3%和5%石灰劑量均是指三級灰。運至施工現(xiàn)場的生石灰必須滿足

16、規(guī)范要求，達到三級灰的技術指標。否則，生石灰中的活性成分不足，為達到設計規(guī)定的石灰劑量，勢必造成石灰實際使用量大于理論數(shù)量，從而導致現(xiàn)場“壓實度不足”的現(xiàn)象。試驗檢測和物資部門必須全力協(xié)作，嚴格進場生石灰的技術指標自檢，杜絕不合格石灰用于路基填筑。生石灰運抵現(xiàn)場后，在使用前5-7天必須充分進行消解，消解后的石灰要過10mm方孔篩后才能使用。如果消解的不充分的石灰用于路基施工，會出現(xiàn)由于未充分消解的石灰未充分拌合致使遇水體積膨脹，引起成型后的石灰土表面隆起，形似“蘑菇”（雨后特別明顯，如圖），從而破壞路基的整體強度及穩(wěn)定性。消解后的石灰應采取覆蓋等措施避免受雨水沖刷及空氣侵蝕，避免石灰中有效活性

17、成分的流失。石灰的存放時間對其質量也有較大的影響。石灰隨著存放時間的增加，有效鈣和氧化鎂的含量會大幅度下降。有資料表明，石灰放置三個月，其活性含量可從原來的80%以上降低到50%左右，放置半年可降低到40%左右。因此，消解后的石灰在用于路基施工前必須進行各項技術指標的檢測，只有符合質量要求方可使用，否則應拒絕使用，以免對路基整體質量造成影響。5.2 含水量的問題碾壓時含水量對路基整體質量的控制有較大的影響，含水量控制得好與壞，將直接關系到路基的填筑質量。一般來說，在最佳含水量的±1%變化范圍內碾壓時效果最佳，能夠比較容易達到規(guī)范規(guī)定的壓實度，但這個范圍也不是一成不變的，還要根據當時的

18、天氣、氣溫、自身的機械配置等具體情況來定。碾壓時含水量過大或過小，均會造成壓實度不能滿足規(guī)范要求，另外還會出現(xiàn)局部“彈簧”、失水開裂、并有大面積起皮及擁包現(xiàn)象，甚至降低石灰土自身的強度，破壞板體結構，對整個路基質量造成不良影響。圖8 養(yǎng)護不及時造成路基表面失水開裂因此，在施工過程中要特別注意碾壓前含水量的控制。如含水量過大，應及時對相應路段做重新翻曬處理；如含水量過小，則應對相應路段補水拌合處理，使之達到合適的含水量再進行碾壓。另應注意炎熱天氣下未成型的路基表面水分散失很快，應在當天進行少量補水，待水分浸入表層3-5厘米后及時進行碾壓（以不粘輪為標準）。5.3 石灰劑量的問題石灰劑量的問題主要

19、指局部路段實際用量與設計用量不一致，表現(xiàn)在兩個方面：一是受制于現(xiàn)有的機械設備及施工工藝，存在布灰時隨意性很大、灰劑量不均勻的通病：這里布灰較少，那里布灰又較多；二是已經布好灰或者灰土拌好后還沒有來得及整平、碾壓就遭遇突然降雨，造成石灰中有效成分流失較多，為了保證石灰土的強度能夠滿足要求，不得不“二次布灰”。試驗表明石灰劑量每增加1個百分點，則壓實度相應降低0.50.8個百分點。而石灰劑量對壓實度的影響比較明顯，這將導致布灰少的地方壓實度過高甚至超百，而布灰多的地方又將會出現(xiàn)壓實度不夠的“假象”。出現(xiàn)這種情況，切忌采用補壓的方式進行處理，以免造成土體早期強度的破壞，應及時從壓實度檢測位置現(xiàn)場取土，及時重做擊實試驗，從而確定壓實度合格與否。5.4 其他探討的問題石灰改善土應盡量避免在不利季節(jié)施工，更不宜安排在雨季施工，降雨時應停止施工。施工時氣溫應不低于5，并最好在第一次雨雪來臨之前一個月完成或結束施工。否則成型的灰土表層會被浸水產生凍融破壞，影響路基強度。在不利季節(jié)，對于未施工完的灰土，不應強行施