合安高速公路石灰土底基層路拌法施工技術(shù)

1、合安高速公路石灰土底基層路拌法施工技術(shù)中鐵二十局集團第五工程XXX 李新亮 魏亞妮摘要：本文結(jié)合合安高速公路石灰土底基層施工介紹石灰土強度形成機理及石灰土底基層施工中各個環(huán)節(jié)的施工工藝及施工質(zhì)量控制。關(guān)鍵詞：高等級公路石灰土 底基層施工一、概述合肥至安慶高速公路是上海至成都高速公路在安徽省的一段，為汽車專用高等級公路，主要技術(shù)標準為：設(shè)計行車速度為120Km/h，路面寬28m，荷載標準為汽超20，掛-120，抗震強度等級7級。我公司擔負10公里路基施工任務(wù)，路面底基層厚20cm，一般路段底基層寬29.6m，厚0.2m。二、石灰土強度形成機理在土中摻入適當?shù)氖?，并在最佳含水量下壓實后，既發(fā)生了

2、一系列的物理力學作用，也發(fā)生了一系列化學與物理化學作用，從而使土的性質(zhì)發(fā)生根本的改變。在初期，主要表現(xiàn)在土的結(jié)團、塑性降低、最佳含水量的增大和最大密實度的減小等。后期變化主要表現(xiàn)在結(jié)晶結(jié)構(gòu)的形成，從而提高其板結(jié)性、強度和穩(wěn)定性。有關(guān)研究表明，石灰加入土中后，主要發(fā)生以下四個作用：（一）離子交換作用：當熟石灰溶于水后，且于粘土接觸后，發(fā)生下列化學反應(yīng)：Ca(OH)2 Ca2+2(OH)-±±X+Ca2+ Ca2+X+式中X+ 一價金屬陽離子，如Na+、k+、H+等由上式可知，石灰漿中Ca(OH)2中的游離的Ca2+與土的吸附成分中的低價陰離子（如Na+、k+），進行交換作用后

3、，結(jié)合水膜減薄，結(jié)果導致土的分散性、濕坍性、粘附性和膨脹性降低，促使土粒凝積和凝聚，形成團粒結(jié)構(gòu)，由此改變了土的塑性和壓實性，并使粘土在施工過程中易于操作。離子交換作用是引起土發(fā)生初期變化的主要原因。（二）火山灰作用火山灰作用是指石灰與土中活性的SiO2和Al2O3起化學反應(yīng)，生成含水的硅酸鈣和鋁酸鈣的過程，它們在水分作用下能夠結(jié)硬，其反應(yīng)式為：xCa(OH)2+SiO2+(n-1)H2O xCaO.SiO2.nH2OxCa(OH)2+Al2O3+(n-1)H2O xCaO.Al2O3.nH2OCa(OH)2。nH2O所形成立體結(jié)晶網(wǎng)格和結(jié)晶硅酸鈣xCaO.SiO2.nH2O、結(jié)晶鋁酸鈣xCa

4、O.Al2O3.nH2O這些膠凝物質(zhì)具有水硬性質(zhì)，能夠在固體與水二相環(huán)境發(fā)生硬化，并且這些膠凝物質(zhì)在土的團粒外圍形成一層穩(wěn)定的保護膜，具有很強的粘結(jié)力，把土團粒膠結(jié)起來。同時，保護膜還能起隔離作用，阻止水進入?；鹕交曳磻?yīng)是形成早期強度的主要原因。（三）碳酸化作用Ca(OH)2吸收空氣中CO2，生成CaCO3，CaCO3是堅硬的結(jié)晶體，具有較高的強度和水穩(wěn)性，它對土的膠結(jié)作用使土得到了加固，由于CO2可能從混合料滲入，也可能由土本身產(chǎn)生。當石灰土的表層碳酸化后則形成一層硬殼，從而阻礙CO2的進一步滲入，因而Ca(OH)2的碳化是一個相當長的反應(yīng)過程，也是形成石灰土后期強度的主要原因之一。（四）結(jié)

5、晶作用消石灰Ca(OH)2摻入土中，由于水分較少，只有少部分離解，還有少部分參與了化學作用，絕大部分飽和的Ca(OH)2在灰土中自行結(jié)晶，其化學反應(yīng)如下：Ca(OH)2+nH2O Ca(OH)2nH2O由于結(jié)晶作用，Ca(OH)2由膠體逐漸成晶體，這種晶體相互結(jié)合，且與土粒結(jié)合起來形成共晶體，把土粒膠結(jié)成整體，晶體的Ca(OH)2與不定形（非晶體）的Ca(OH)2相比，溶解度幾乎小一半，因而可以使石灰土的水穩(wěn)性得到提高。三、材質(zhì)要求（一）石灰石灰應(yīng)選用符合表1所列的級以上的消石灰或生石灰，施工中進場的石灰首先進行有效成份的檢測，看是否滿足技術(shù)指標，不合格品堅決清除出場。為減少因存放引起的鈣、鎂

6、含量的損失，施工中按計劃購買石灰且盡量縮短石灰的存放時間。表1 石灰的技術(shù)指標指 標項 目類別鈣質(zhì)生石灰鎂質(zhì)生石灰鈣質(zhì)消石灰鎂質(zhì)消石灰等 級有效鈣加氧化鎂含量（%）不小于858070807565656055605550未消化殘渣含量5mm圓孔篩的篩余（%）不大于71117101420含水量（%）不大于444444細度0.71mm方孔篩的篩余（%）不大于0110110.125mm方孔篩的累計篩余（%）不大于13201320鈣鎂石灰的分類界限，氧化鎂含量（%）5>54>4（二）粘土地基層施工中要求粘土的塑性指數(shù)為1520，土中不含污染物、有機質(zhì)和其它有害雜質(zhì)，土粒應(yīng)成松散狀，大于15m

7、m 的土塊不得超過用土體積的5%。（三）水水應(yīng)清潔，不含有害物質(zhì)，飲用水可直接使用?？梢伤吹乃们皯?yīng)進行試驗鑒定。四、石灰土底基層路拌法施工（一）施工方法粘土和石灰采用挖掘機或裝載機裝車，自卸汽車運輸，推土機攤鋪粘土，人工攤鋪石灰，專用穩(wěn)定土拌合機拌合后，推土機初平，平地機精平，專用重型壓路機壓實，撒水車撒水養(yǎng)護。每個斷面施工機械配備見表2。表2施工機械配備表序 號名 稱型號規(guī)格數(shù) 量備 注1挖掘機EX30012裝載機ZL5013自卸汽車CQ326084推土機T140-125平地機PY16016穩(wěn)定土拌和機WBY220017壓路機YZ1628壓路機3Y18/2119灑水車東風1（二）施工工

8、藝石灰穩(wěn)定土底基層施工工藝流程見圖1。1、準備工作（1）下承層的準備在進行底基層施工之前，先驗收土路基。內(nèi)容包括高程、壓實度、平整度、寬度、橫坡、中線平面位置等，確認這些技術(shù)指標達到規(guī)范要求時，方可進行施工。（2）測量放樣在土路基上進行放樣時，直線段每20m設(shè)一樁，曲線段10m設(shè)一樁，并在對應(yīng)斷面的路肩外側(cè)設(shè)立指示木樁。在木樁上用紅漆標出石灰穩(wěn)定土層邊緣的的松鋪高度。（3）試驗段施工在大面積的底基層施工開展以前，要先選取100200m進行試驗段施工。首先將試驗段施工方案、原材料取樣分析及配合比試驗報告、檢測項目及檢測方法等報送監(jiān)理工程師審批。在得到監(jiān)理工程師批準后，再進行鋪筑試驗施工，通過試驗

9、選定機械設(shè)備的最佳組合方式、混合料松鋪厚度、碾壓遍數(shù)、碾壓速度、碾壓最佳含水量、檢測方法等工藝參數(shù)，報監(jiān)理工程師批準后再全面展開施工。施工放樣準備下承層運送、攤鋪粘土灑水預濕攤鋪石灰補充灑水和拌和整 形碾 壓接縫和調(diào)頭處的處理養(yǎng) 生圖1 石灰穩(wěn)定土底基層施工工藝流程圖2、選料和攤鋪（1）鋪筑粘土在鋪筑粘土之前，根據(jù)試驗段確定的松鋪系數(shù)計算松鋪厚度，依據(jù)此松鋪厚度計算出每車粘土所占的面積，劃好方格網(wǎng)，卸土時每格一車，然后用推土機粗平，平地機精平一遍。在施工時注意以下幾個問題：在攤鋪粘土之前，應(yīng)先對下承層土基面進行撒水潤濕。對于能封閉交通的道路，攤鋪集料宜在攤鋪石灰的前一天進行，攤鋪長度應(yīng)與施工日

10、進度相同，以夠次日加灰、拌和、碾壓成型為準。對于不能封閉交通以及在雨季施工時，宜在當天攤鋪粘土，且表面應(yīng)力求平整、并有規(guī)定的路拱度。在攤鋪過程中，派專人將粘土中樹根、草根、超尺寸顆粒等雜物揀除。（2）攤鋪石灰攤鋪石灰時，如粘土過干，應(yīng)事先灑水悶料，使土的含水量略小于最佳值。攤鋪石灰時應(yīng)在已鋪好的粘土上打格劃線，按格撒布石灰。人工均勻攤鋪，攤鋪完成后，表面應(yīng)沒有空白位置，量測石灰的松鋪厚度，根據(jù)石灰的含水量和松密度，校核石灰用量是否合適。3、拌和與灑水（1）拌和采用專用的穩(wěn)定土拌和機，拌和深度應(yīng)達到穩(wěn)定層底，拌和時專人隨時檢查拌和深度并配合拌和機操作人員調(diào)整拌和深度，嚴禁出現(xiàn)“素土”夾層，拌和時

11、適當破壞下承層約1cm左右，以利上下層粘結(jié)。（2）在拌和過程中，及時檢查含水量，若混合料過干，采用噴管式灑水車補充灑水，使混合料的含水量等于或略大于最佳含水量。撒水過程中，要清除局部過濕之處，當混合料色澤一致，沒有灰條、灰團和花面，且水分均勻，說明已達到拌和標準。（3）拌和均勻后，試驗人員檢測灰劑量，看是否滿足要求，若灰劑量滿足設(shè)計要求，可繼續(xù)下道工序，否則重新加石灰拌和。4、整形和碾壓（1）整形混合料拌和均勻后，用PY160型平地機精平，直線段由兩側(cè)向中心刮平，在平曲線段，平地機由內(nèi)側(cè)向外進行刮平，以便形成路拱和坡度。精平一遍后，測量段面樁號高程，并與設(shè)計高程對照，根據(jù)計算結(jié)果再進行整形，達

12、到要求為止。（2）碾壓整形完畢后，當混合料處于最佳含水量±1%時，即可進行碾壓。先用3Y18/21三輪壓路機碾壓，再用YZ16振動壓路機壓實，最后再用3Y18/21三輪壓路機碾壓一遍。直線段由兩側(cè)路肩向中間碾壓，平曲線段由內(nèi)側(cè)路肩向外側(cè)路肩進行碾壓，碾壓時后輪重疊3050cm，且后輪必須超過兩段的接縫處。后輪壓完路面全寬即為一遍。碾壓持續(xù)進行，直到達到規(guī)定的壓實度后方可停機。碾壓時應(yīng)注意：嚴格禁止壓路機在剛完成和正在碾壓的路基上調(diào)頭和急剎車，以保證石灰土表面不受破壞，碾壓過程中，如天氣比較炎熱，可在表面噴水再壓實，表面噴水要嚴格掌握，噴多了可能會形成表層起皮現(xiàn)象。碾壓過程中，如發(fā)現(xiàn)“

13、彈簧”、松散、起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時翻開，重新拌和或局部挖除，以確保質(zhì)量。5、養(yǎng)護石灰穩(wěn)定土在養(yǎng)生期間應(yīng)保持一定的濕度，不應(yīng)過濕，養(yǎng)生期不少于7天。在養(yǎng)護期間，除灑水車外應(yīng)封閉交通，對于不能封閉交通的斷面，采取半幅施工。6、質(zhì)量控制石灰土底基層施工中主要控制指標為強度、壓實度、平整度、高程、養(yǎng)護等。強度主要取決于石灰中Ca2+、Mg2+的含量以及石灰劑量，故施工中為保障質(zhì)量宜選用優(yōu)質(zhì)石灰且灰劑量滿足設(shè)計要求。壓實度主要由灰土的含水量和碾壓機械來控制，碾壓時應(yīng)采用大噸位的壓路機。平整度、高程主要由施工工藝來控制。養(yǎng)護是后期保證質(zhì)量的關(guān)鍵，養(yǎng)護不好有可能造成損壞，從而前功盡棄。因此只有掌握好各項指標，

14、把握住各個環(huán)節(jié)，施工質(zhì)量才能得到保證。7、質(zhì)量檢測質(zhì)量檢測是石灰底基層施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在施工過程中按表3嚴格控制。8、施工注意事項（1）石灰土底基層施工的氣溫要在5以上，大霧、雨天不得進行石灰土施工。表3 石灰穩(wěn)定土底基層檢測項目項次檢查項目規(guī)定值或允許偏差檢查方法（每幅車道）1壓實度（%）95按JTJ071-98附錄B和JTJ059-95的要求，每200 m每車道2處2平整度（mm）123 m直尺：每200 m測2處×10尺3縱斷高程（mm）+5，-15水準儀：每200 m測4斷面4寬度（mm）不小于設(shè)計值尺量：每200 m測4處5厚度（mm）-10按JTJ071-98附錄H和JT

15、J059-95的要求檢查，每200 m每車道1點6橫坡（%）±03水準儀：每200 m測4斷面7強度（Mpa）符合設(shè)計要求按JTJ071-98附錄G和JTJ059-95的要求檢查（2）接縫和“調(diào)頭”處的處理石灰土底基層施工時，兩工作段的搭接部分，應(yīng)采用對接形式，前一段拌和后，留58m不進行碾壓，后一段施工時，將前段留下未壓部分，一起再進行拌和。拌和機械及其它機械不宜在已壓成的石灰穩(wěn)定土層上調(diào)頭。如必須調(diào)頭應(yīng)采取措施（如覆蓋10cm厚的砂或砂礫）保護調(diào)頭部分，使石灰穩(wěn)定土表層不受破壞。（3）縱縫的處理石灰穩(wěn)定土層的施工應(yīng)盡可能避免縱向接縫，必須分兩幅施工時，縱縫必須垂直相接，不應(yīng)斜接。（4）石灰土施工時，特別是攤鋪石灰容易造成環(huán)境污染，因此要做好施工人員的勞動保護，并盡可能避開大風天施工。（5）施工中為減少干縮裂縫，采取以下措施：采用粘性較小的土，以降低土的塑性指數(shù)。控制壓實含水量，在大于最佳含水量下壓實的石灰土，易產(chǎn)生干縮裂縫，故石灰土應(yīng)在含水量不大于最佳含水量下壓實。為防止產(chǎn)生裂縫，施工期間嚴禁重車行駛。在施工中，及時鋪筑基層，可防止水分蒸發(fā)，避免表層失水過多而開裂。五、經(jīng)驗與體會（一）石灰土底基層施工時，為保證質(zhì)量和進度應(yīng)該選用優(yōu)質(zhì)的石