石灰土路基施工工藝研究與應(yīng)用

姚舟，李念

（中交一航局第二工程有限公司，山東 青島 266071）

0 前言

本課題依托南潯申蘇浙皖至練杭高速公路連接線工程，研發(fā)設(shè)計石灰土路基填筑技術(shù)，負責(zé)K5+885.8-K10+600段所有石灰土路基填筑。項目所處地區(qū)由于宕渣數(shù)量的急劇減少，首次使用石灰土作為路基填筑材料，試驗石灰土在本地區(qū)的適用性能，緩解填筑材料緊缺的壓力。本地年降雨量大，梅雨季節(jié)及臺風(fēng)影響時間長，有利于作業(yè)天數(shù)少，且石灰土路基施工受降雨影響顯著，施工難度大。

圖1 路基典型斷面圖

本工程地處杭嘉湖海湖沉積平原，地形平緩，地勢開闊，河網(wǎng)密布，以水稻田、桑園地、池塘等為主，自然地面標高一般介于1.4m～4.4m，河塘堤壩處標高一般介于2.5m～4.0m。場地表部斷續(xù)分布沖湖積可塑狀粉質(zhì)粘土，上部分布海積軟土、沖海積粉土等，性質(zhì)差～較差；中下部為沖湖、沖海積硬～可塑狀粉質(zhì)黏土及中密狀粉土、粉細砂等。

年平均氣溫約為15℃，全年無霜期240天左右，相對濕度平均為82%，年降水量1200～1600mm，年降水日數(shù)140～150日，臺風(fēng)在湖州地區(qū)影響范圍大，破壞力強，常出現(xiàn)大風(fēng)及暴雨。此外，晚春及秋冬季節(jié)，有大霧天氣，影響通視，易引起交通事故，應(yīng)引起重視。

1 人員、機械配備

1.1 人員配置

組織的施工人員均具有豐富的施工及管理經(jīng)驗，施工前項目部組織召開了交底會，按監(jiān)理工程師批準的施工方案進行了技術(shù)交底，對灰土施工工藝進行了深入細致的討論研究，使全體施工人員了解施工程序，明確各自職責(zé)分工，同時每個施工工序都有相關(guān)技術(shù)人員監(jiān)督配合施工，施工過程中總監(jiān)辦委派了現(xiàn)場、測量、試驗等監(jiān)理工程師現(xiàn)場進行了旁站和監(jiān)督指導(dǎo)。具體人員配備及職責(zé)見表1。

石灰土填筑人員配備表 表1

1.2 機械配置

施工機械設(shè)備配置詳見表2。

施工機械配置表 表2

2 施工準備

2.1 原材料準備

①石灰：采用南山Ⅲ級石灰，石灰有效氧化鈣71.6%和氧化鎂含量1.4%，有效氧化鈣、氧化鎂合量73.0%（技術(shù)要求≥70%），檢測結(jié)果符合設(shè)計及規(guī)范要求，在使用前7d～10d已充分消解。

②土：采用湖州購?fù)粒┕で绊椖坎吭囼炇沂紫葟娜⊥量蝇F(xiàn)場取樣進行了試驗，經(jīng)檢測該土的液限為35%，塑限為18%，塑性指數(shù)為17，符合設(shè)計及規(guī)范要求。

2.2 試配試驗情況

開工前進行了試配試驗，在保證質(zhì)量的前提下，綜合考慮經(jīng)濟效益、設(shè)備利用率、工期等各種因素，選取灰劑量為3.5%的石灰土配合比用于灰土施工。CBR為11%，最佳含水率16.9%，最大干密度1.73g/cm3，現(xiàn)場施工石灰劑量應(yīng)至少大于設(shè)計劑量0.5個百分點。

3 主要工序施工工藝及方法

3.1 施工工藝流程

石灰土路基施工工藝流程見圖2。

圖2 石灰土路基施工工藝流程圖

3.2 主要工序施工方法

3.2.1 下承層處理

石灰土試驗段施工前項目部對本段落下承層進行了全面檢測，對局部彈簧及部分軟弱路段采取了挖除換填、翻曬碾壓等方式進行處理，確保下承層平整、密實，且具有合適的路拱（控制在2%～4%），無軟弱路段。

3.2.2 畫方格網(wǎng)布土

根據(jù)土方壓實厚度、壓實系數(shù)及運輸車輛運載能力計算合適的方格網(wǎng)面，布土前在下承層畫好方格網(wǎng)（5m×5m）。專人指揮卸料，保證每方格、每車數(shù)量基本一致，以確保層厚的均勻。根據(jù)不同的縱坡，進行逐段調(diào)坡。同時為了路基臨時排水和保證今后路面橫坡的需要，上土?xí)r須保證一定的路拱橫坡，控制在3%。布土后使用推土機、挖掘機進行初步整平。

3.2.3 粉碎、含水量檢測

上土初平后采用鏵犁耕翻，深度約為35cm左右，人工開挖檢測翻拌是否達到要求，并用旋耕機粉碎。工地試驗室跟蹤測量素土的含水量,且顆粒粒徑達到規(guī)范要求時開始摻灰（布灰前先用振動壓路機靜壓一遍）。

3.2.4 打方格網(wǎng)、布石灰

振動壓路機靜碾結(jié)束后，由現(xiàn)場技術(shù)人員按設(shè)計要求的寬度用石灰灑出方格網(wǎng)（5m×5m），方格網(wǎng)尺寸縱向沿路基兩側(cè)灑石灰線，采用裝載機配合人工布石灰，按4%～6%的石灰劑量摻灰。每方格網(wǎng)石灰用量計算為面積×層厚×最大干密度×灰劑量。

圖3 石灰消解

圖4 石灰撒布

3.2.5 灰土路拌

采用路拌法施工：石灰穩(wěn)定土拌和采用鏵犁、小寶馬拌機沿路拌和。將石灰均勻按設(shè)計厚度攤鋪并經(jīng)檢查合格后，先用小寶馬拌和機將石灰土拌和2遍，接著用鏵犁耕2遍然后用小寶馬再拌和2遍后用振動壓路機穩(wěn)壓1遍，然后檢測灰劑量，并經(jīng)監(jiān)理抽檢合格。然后用平地機整平，振動壓路機穩(wěn)壓。在拌和過程中嚴格控制拌和深度，設(shè)專人跟隨拌和機隨時檢查拌和深度，配合拌和機操作人員調(diào)整拌和深度，拌和完成后，確保表面混合料色澤一致、不出現(xiàn)花白、條帶，土顆粒小于37.5mm。在拌和過程中對其含水量進行檢測，檢測結(jié)果為17.5%，符合施工要求。

圖5 石灰土翻拌

3.2.6 整型

將拌和好的灰土用平地機進行初步整平，由于試驗路段為直線段，故平地機由兩側(cè)向路中心刮平，需反復(fù)刮平2～3遍，在刮平過程中測量人員跟蹤進行高程控制，用壓路機對初平后的土層進行快速靜壓1遍以消除潛在的不平整，對局部低洼處需用旋耕機翻松后用新拌和好的石灰土進行找補平整，然后用平地機進行精平。

3.2.7 碾壓

平地機精平后碾壓采用振動壓路機進行碾壓，振動壓路機靜壓2遍后用平地機精平，然后振動壓路機強震2～3遍，再采用25t三輪壓路機碾壓，自碾壓第3遍時開始檢測壓實度，壓實度達到設(shè)計要求。最后采用三輪壓路機靜壓1遍收光。

整個碾壓過程中，石灰土的表面始終保持濕潤。對局部表面水蒸發(fā)過快的及時補灑少量的水。在路基填筑到結(jié)構(gòu)物處，或用壓路機無法壓實的地方，使用小型夯機（蛙夯）進行夯實，達到無漏壓，確保碾壓均勻。

圖6 路基碾壓

3.2.8 邊坡整修

填筑期間灑灰線整修邊坡，邊坡坡率嚴格按不小于1∶1.5控制，邊坡坡面及坡腳不得有大粒徑石料，確保施工期間線形順直、平整。

3.2.9 養(yǎng)生

石灰土碾壓完成后開始養(yǎng)生，一般使用灑水車灑水養(yǎng)生，使灰土表面保濕養(yǎng)生7d。養(yǎng)生期內(nèi)勿使灰土過濕，不能忽干忽濕?？刂坪媒煌?，除水車外應(yīng)封閉交通。如灰土的壓實度、平整度等指標合格后，上層結(jié)構(gòu)能馬上施工時，可不進行養(yǎng)生。

4 施工注意事項

①將消石灰和土組成的石灰土混合料用路拌機反復(fù)拌和均勻后，進行石灰劑量檢測，檢測結(jié)果合格后用平地機整平，振動壓路機穩(wěn)壓。

②混合料的含水量應(yīng)處于最佳含水量±2%,以利于碾壓成型，認真組織好各道工序的操作。

③壓實度的檢查采用灌砂法，壓實度測點隨機選擇。

④現(xiàn)場灰劑量、壓實度、含水量的檢測必須及時。

⑤對施工中出現(xiàn)的壓路機不易到位的碾壓“死角”，應(yīng)采取縱向碾壓結(jié)合橫向碾壓的方法予以消除，并使用小型夯機人工進行夯實，達到無漏壓，確保碾壓均勻。

5 松鋪系數(shù)的測定

根據(jù)現(xiàn)場定點實測拌和底部相對高程、拌和后松鋪頂面相對高程、壓實后相對高程，松鋪系數(shù)=（壓實后標高-原地面標高）/（松鋪后標高-原地面標高），經(jīng)過計算及綜合分析確定松鋪系數(shù)為1.5。

6 各項技術(shù)指標檢測

在石灰穩(wěn)定土施工過程中，質(zhì)檢人員全程跟蹤，將壓實度，標高、寬度等各項檢測結(jié)果反饋至施工現(xiàn)場，現(xiàn)場技術(shù)人員可根據(jù)檢測情況，對不合格部位進行處理（補壓或整平），以保證工程質(zhì)量。在后續(xù)規(guī)模施工中含水量可根據(jù)氣溫變化及天氣情況進行適當?shù)恼{(diào)整，以使灰土在碾壓時段接近最佳含水量，從而達到理想的碾壓效果，且能保證較好的外觀質(zhì)量。特別注意碾壓完成后進行壓實度檢測（同時檢測灰劑量），檢測采用灌沙法試驗，經(jīng)檢測合格簽認后，轉(zhuǎn)入下一道工序。

7 施工中存在的問題及控制措施

①施工過程中局部有彈簧現(xiàn)象，對彈簧路段進行了挖除，對下承層宕渣進行換填，重新?lián)交已a壓。后續(xù)施工將加強下承層的處理及檢查驗收，同時做好臨時排水，及時抽排邊溝積水，保證下承層質(zhì)量合格。

②壓路機碾壓不規(guī)范，碾壓時調(diào)頭沒有嚴格按要求操作。對壓路機駕駛員重新進行技術(shù)及安全交底，進一步加強施工碾壓規(guī)范化教育及崗位人員素質(zhì)教育，增加壓路機調(diào)度指揮人員，加強管理。

③布灰前遇降雨天氣，影響土方含水量。后續(xù)施工將時刻關(guān)注天氣情況，雨前及時碾壓封閉，并采取覆蓋措施，減少雨水影響，以利于連續(xù)施工，提高施工質(zhì)量。

④施工過程發(fā)現(xiàn)局部出現(xiàn)拱包現(xiàn)象，后續(xù)施工將嚴格控制進場石灰質(zhì)量，并充分消解，適當延長悶料時間，避免拱包現(xiàn)象。

⑤施工過程中發(fā)現(xiàn)土中摻雜少量石塊，為保證施工質(zhì)量，安排專人進行挑揀。

8 效益評估

宕渣填筑工效分析：一個班組挖掘機3臺200型（1920元/天/臺）、推土機1臺160型（2700元/天/臺）、平地機1臺（3000元/天/臺）、壓路機2臺 25t型（3200元/天/臺）、工人5人（200元 /天/人），每天有效工作時間8h，累計一天填筑宕渣1300m3（92元 /m3），人機費用 138460元，每立方費用138460/1300=106.51元。

石灰土填筑工效分析：一個班組挖掘機3臺200型（1920元 /天 /臺）、推土機 1臺 160型（2700元/天/臺）、平地機1臺（3000元/天/臺）、壓路機2臺20t型（2880元/天/臺）、工人5人（200元/天/人），每天有效工作時間8小時，累計一天填筑灰土1300m3（80元/m3），人機費用122220元，每立方費用122220/1300=94.02元。

針對本項目石灰土填筑相比宕渣填筑每方節(jié)省12.49元，填筑總方量270873m3，累計節(jié)?。?2.49×270873=338萬元。

9 結(jié)論

本施工工藝在南潯申蘇浙皖至練杭高速公路連接線工程在軟土地基及多雨的惡劣工況條件下得到了實踐與應(yīng)用，各項指標均符合設(shè)計和規(guī)范要求，外觀和內(nèi)在質(zhì)量優(yōu)良。項目得以高效快速的順利實施的同事還節(jié)省了施工成本?？蔀轭愃祈椖渴┕ぬ峁﹨⒖?。