淺談灰土質量問題及控制

陳大鴻

0 引言

在地基處理中，灰土換填具有較強的板體性和較高的強度，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濟性能，因此在我國被廣泛應用于地基處理、室內回填等各類建筑工程中。

我項目部現施工的香頌住宅小區位于山西省太原市東南，總規劃面積18萬m2，共有樓座將近40個，最高的12層，最低的5層。基礎埋深8 m左右，土質為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，設計院要求對地基采用3∶7灰土換填處理，最小換填厚度2.5 m，最大換填厚度達到6 m，并且設計院和業主方要求白灰必須由生石灰塊現場消解而得。灰土的施工工藝和施工質量控制比較復雜，影響其質量因素也較多，若不采取有效措施加以控制，將對基礎乃至主體結構留下很大的質量隱患。

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世紀時，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，我國在大規模的基礎建設中，也廣泛采用灰土作為建筑物和構筑物的基礎。

石灰是生石灰和消石灰的統稱。不論生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅等物質結合，即可生成膠結體的硅酸鈣等，將土壤膠結起來，使灰土有較高的強度和抗水性。隨著時間的推移，灰土逐漸硬化，增加了土壤顆粒間的附著強度。一般情況下，灰土強度在一定范圍內隨含灰量的增加而增加。但超過限度后，灰土的強度反而會降低。這是因為消石灰在鈣化過程中會析水，增加了消石灰的塑性。

2 灰土換填在實際工程中的應用

下面我將結合太原香頌小區工程的實際情況，對灰土換填工程中容易出現的質量問題及處理方法做一下分析、總結，希望對有類似工程的項目提供一個可借鑒的經驗。

2.1 灰土常見質量問題

1)灰土攪拌不均勻。表現為灰土色澤花白，有的局部無灰，有的局部石灰成團。2)摻灰不計量或計量不準。表現為石灰土摻拌過程中，加灰隨意性較強，不認真對土、灰的松干容重進行試驗計算或雖有計算只是粗略的體積比。3)石灰消解不充分，不過篩。表現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后，遇水消解，體積膨脹，表面起拱。4)土料不過篩。表現為土料內含有大土塊、磚塊或其他雜物，這些雜物不能與石灰土凝結成整體，有損板體的整體性。5)灰土過干或過濕碾壓。表現為灰土過干時，在進行碾壓后，再在表面進行灑水，只能濕潤表層，而不能使水分滲透到整個灰土層，達到最佳密實度。過濕時，碾壓出現顫動、扒縫等現象。6)灰土起皮、彈簧土。表現為石灰土碾壓成型時會出現局部彈簧、松散并有大面積起皮及鼓包現象。

2.2 影響灰土質量的因素

1)土質。塑性指數15～20的粘性土以及含有一定數量粘性土的中粒土和粗粒土均適宜于用石灰穩定。這種穩定土易于粉碎，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，土粒應盡可能粉碎，越細越好，土塊最大尺寸不應大于15 mm。有資料顯示，在相同條件下，灰土顆粒粒徑0.5 mm，無側限抗壓強度為4.3 MPa，灰土顆粒粒徑 1.0 mm，無側限抗壓強度為1.0 MPa。

3)土中雜質。土中硫酸鹽含量不應大于0.8%，腐殖質含量不應大于10%，且不得有雜草、樹根等異物。因為有機質一般呈酸性，使土的pH值降低。另外，有機質本身水穩性較差，遇水劇烈膨脹，致使土體強度降低。

4)生石灰質量與品種。a.生石灰質量對灰土強度影響很大。b.生石灰的存放時間對石灰的質量有極大的影響。生石灰隨著存放時間的增加，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.消解生石灰的質量對灰土強度有著直接的影響。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生過程中，未充分消解的石灰塊遇水繼續消解，引起局部爆裂崩解，造成灰土層裂縫、松散而破壞，影響灰土層的強度和平整度。

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

6)施工過程對灰土質量的影響。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械拌合兩種，拌合灰土質量不能保證。b.灰土的攤鋪。灰土一般采用鏟車機進行攤鋪和整形。此時操作手的經驗和技術水平對平整度至關重要。如果操作手技術不熟練，反復刮平和碾壓，在壓實過程中會產生“起皮”現象，引起表層松散。c.灰土的碾壓。碾壓是保證灰土密實度的根本措施，而提高灰土的密實度又有顯著的技術經濟效果。實踐證明，灰土密實度每增減1%，石灰土強度可增減5%～8%左右，而且密實的灰土抗凍性、水穩性較好，縮裂現象也較少。

3 灰土施工質量控制措施

3.1 原材料的質量控制

石灰:生石灰塊應在用灰前一周進行澆水熟化分解，盡量采用射水花管，使水均勻噴入灰堆內部，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，為使土能夠達到均勻一致、塑性指數適中、含水量合適的程度，應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，灰土拌合機械拌合時可不過篩，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。按技術規范施工，盡量使用機械拌合，最優方案是實行工廠化的強制拌合。本工程采用鏟車將過篩后的白灰及土運于場外拌合均勻后運至基坑內。

管理和操作人員要了解灰土劑量，管理人員經試驗計算并對實際操作者交底清楚，操作人員要嚴格按照交底進行灰土配比。并有現場技術人員隨時檢測，發現有不均勻情況要及時處理。

2)含水量控制。通過實驗或施工經驗確定灰土的最佳含水率，碾壓時控制好含水量，這樣灰土容易碾壓密實，其強度也會相應提高。若發現缺水，應在翻拌過程中及時加水直至最佳含量;取土過濕或遇雨都應晾曬，達到最佳含水量再進行加灰摻拌;若拌合后的灰土遇雨，也應晾曬，達到最佳含水量時再進行碾壓。

3)灰土碾壓控制。碾壓灰土時，機械操作人員按操作規程操作，要注意及時清理輪漬，碾壓過程中要控制好行駛速度，碾壓速度不宜過快。在使用壓實機械方面，使用膠輪壓路機要好于振動壓路機，使用振動壓路機要好于靜碾壓路機，所以應盡量使用膠輪壓路機，以減少起皮現象。因為輪胎彈性產生的揉壓作用會使土粒在各個方向產生位移，形成均勻而密實的表面結構而且輪胎的切向力很小，可獲得密實的表面而不致產生推移。最后用壓路機完成壓實。根據土質情況，積極探索采取有效的措施，避免灰土起皮。

灰土鋪設過程要控制好鋪土厚度，本工程采用人工配合機械，嚴格控制每一步的灰土鋪設厚度。經多次實驗證明，我們虛土鋪設厚度為30 cm，碾壓完成厚度為25 cm，符合規范中分層碾壓的厚度要求。

3.3 重視灰土實驗

在施工過程中要加強對實驗的重視程度，現場實驗要及時準確，及時分析灰土壓實情況，采取相應對策保證灰土質量。

3.4 根據天氣及季節，合理安排施工

灰土應盡量避免在不利季節施工，不宜安排在雨季施工，降雨時應停止施工;施工氣溫應不低于5℃，并最好在第一次冰凍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凍壞，其強度會大打折扣。

4 結語

濕陷性黃土在我國分布很廣，主要分布在黃河中游。近年來，隨著城市建設和建筑業的迅速發展，由于灰土的經濟性能，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，增強水穩定性和減小變形的應用也越來越多，因此規范化灰土施工，提高灰土施工質量是非常必要的。

[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.