石灰改良土施工技術(shù)及質(zhì)量控制

陸敬松 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海鐵路軌道交通開發(fā)有限公司

1 引言

改良土路基是處理不良路基的常用方法之一，常用的方法包括石灰改良土、水泥改良土等方法。在處理路基的同時，改良土又能夠作為路基的一部分抵抗來自路面表層傳遞的壓力。石灰改良土路基是在符合相關(guān)技術(shù)要求的前提下，在粉碎的或原松散的土中摻入一定的石灰，拌合后灑水養(yǎng)生，然后攤鋪壓至一定壓實標(biāo)準(zhǔn)的路基基本結(jié)構(gòu)層。石灰土路基具有整體性好、抗水性好、強度隨著時間增長而增強等優(yōu)點。

2 工程概況

G206國道下穿宿淮鐵路工程，設(shè)計為一級公路，引道段路基基層使用石灰土處理，石灰土結(jié)構(gòu)層施工平均填土厚度為1 m。項目位于符離集與汴河鎮(zhèn)之間的西側(cè)，濉河南側(cè)，新汴河的北向，場地地形平坦開闊，屬黃淮沖擊平原地貌。根據(jù)鉆探結(jié)果顯示，覆蓋層主要為第四系種植土、粉質(zhì)粘土夾粉土，及第三系粉土、粉質(zhì)粘土及粘土薄層。路基部分主要為粉質(zhì)黏土層，承載力不高，且地下水較豐富。

3 材料選用

石灰改良土主要材料包括石灰和素土。本工程土源來自路塹開挖土，需要將地面草皮、石塊以及腐殖土清除干凈，土質(zhì)在使用前需要對其基本物理屬性進(jìn)行試驗，如土質(zhì)液塑限、擊實參數(shù)等。由于工程所在地附近有較好的石灰來源，故使用石灰而非水泥進(jìn)行設(shè)計并施工。石灰需要滿足二級灰要求，使用前需將生石灰熟化成粉末狀后使用。原材料準(zhǔn)備妥當(dāng)之后，需要進(jìn)行配比設(shè)計，根據(jù)實驗室配比進(jìn)行施工。同時得出施工要求配比下灰劑量標(biāo)準(zhǔn)曲線，以便于及時準(zhǔn)確測定含灰量。施工過程中一旦變動土源，配比等相關(guān)試驗必須重新進(jìn)行。

4 石灰改良土技術(shù)方案

4.1 石灰改良土拌和

石灰改良土拌和采用集中拌和，拌和前需要對進(jìn)場石灰進(jìn)行熟化，熟化后需要將無法消解的塊狀石灰剔除。根據(jù)本工程情況，采用質(zhì)量含量12%的灰土，為了方便施工，將其換算為體積比，即三七灰土。拌和所用素土預(yù)先測定其最優(yōu)含水量，拌和前素土的含水量應(yīng)在其最優(yōu)含水量5%以內(nèi)。根據(jù)環(huán)保及現(xiàn)場施工要求，需要控制素土含水量在最優(yōu)含水量以下，考慮到石灰拌和過程中揚塵的因素，需要在拌和時灑水處理。預(yù)拌和后要對石灰土進(jìn)行灰劑量檢測，確保石灰土的含灰量滿足設(shè)計要求。

4.2 石灰改良土路基填筑施工工藝

路基填筑施工工序可歸納成“三階段、四區(qū)段、八流程”三個部分。其中三階段是指準(zhǔn)備階段、施工階段、整修驗收階段；四區(qū)段是指：填土區(qū)、整平區(qū)、碾壓區(qū)、檢測區(qū)；八流程是指：施工準(zhǔn)備、基地處理、分層填筑、攤鋪正平、碾壓夯實、檢驗簽證、路基成型、路基整形。重點要提醒的是石灰改良土混合料在施工時的施做時間要進(jìn)行嚴(yán)格控制。石灰與素土拌和后要灑水養(yǎng)生，確保壓實后能達(dá)到一定的強度。

4.2.1 施工準(zhǔn)備

石灰改良土填筑前，要對地基處理情況、基底幾何尺寸、標(biāo)高、中線、坡度、平整度以及基底壓實度進(jìn)行檢查；不符合標(biāo)準(zhǔn)的基底重新進(jìn)行處理，待達(dá)到驗收標(biāo)準(zhǔn)時，方能進(jìn)行上層墊層施工。石灰改良土正式施工前，需要先取100 m的路段作為試驗段，并詳細(xì)記錄該段施工中的各項施工原始數(shù)據(jù)，如壓實設(shè)備類型，最佳組合方式等。試驗段完工后，根據(jù)試驗的結(jié)果，對施工工序進(jìn)行優(yōu)化，在滿足質(zhì)量要求以及施工進(jìn)度的前提下，選擇恰當(dāng)?shù)氖┕?shù)指導(dǎo)接下來的施工，施工過程中，需要根據(jù)實際情況對控制施工質(zhì)量的措施進(jìn)行不斷完善，以確保路基壓實的質(zhì)量滿足要求。

4.2.2 施工階段

（1）攤鋪。根據(jù)路基填筑試驗段測定出的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行填筑施工。根據(jù)松鋪厚度對每輛車所載混合料的攤鋪面積以及堆積密度進(jìn)行計算，可以采用白灰畫方格的方式進(jìn)行自卸車倒土密度的控制，同時埋樁掛線，標(biāo)示松鋪厚度，每層填料松鋪厚度不大于35 cm，但不小于25 cm。攤鋪完畢后，利用平地機先進(jìn)行初平和整形，隨后使用壓路機進(jìn)行一遍快速靜壓，如果還有坑洼現(xiàn)象，則再用平地機配合人工精平。攤鋪混合料應(yīng)全斷面均勻的攤鋪，嚴(yán)禁有縱向接縫出現(xiàn)，且不應(yīng)有所中斷。如果無法避免中斷且中斷時間超過2 h，需要設(shè)置橫向施工縫，橫向接縫應(yīng)采用搭接施工。整型過程不僅要嚴(yán)格按照規(guī)定好的坡度和路拱進(jìn)行，而且整過過程中，禁止一切外來車輛通行，接縫處的整平在整個過程要特別注意。另外，根據(jù)初步整型后對松鋪厚度的檢查情況，進(jìn)行必要的補料或減料，補料不可直接增加素土，需重新拌和石灰土，同時接茬處需做接合處理。填筑層次銜接示意圖見圖1。

圖1 填筑層次銜接示意圖

（2）碾壓。碾壓順序為先兩側(cè)后中間、先靜壓后弱振再強振的操作程序進(jìn)行碾壓。利用重型壓路機在混合料接近最佳含水率時，在路基全寬內(nèi)碾壓到規(guī)定壓實密度，并且碾壓完成后表面應(yīng)無明顯的碾壓輪痕跡。碾壓過程中，各個區(qū)段的交接應(yīng)相互重疊壓實，縱向搭接長度應(yīng)大于2.0 m，縱向行與行之間的輪跡重疊大于40 cm，上下兩層填筑接頭錯開距離應(yīng)大于3.0 m。兩作業(yè)區(qū)段之間的銜接處縱向搭接拌和長度應(yīng)大于2.0 m。

（3）養(yǎng)護(hù)。一天養(yǎng)護(hù)兩次為宜，保持灰土表面濕潤。（溫度大時可減少為一次）。養(yǎng)生期間確保改良土表面濕潤，灑水均勻，不能過濕，更不能忽干忽濕。同時，在此期間除灑水車外杜絕任何車輛、機械的駛?cè)搿Ｃ繉邮┕で耙_保上一層養(yǎng)護(hù)時間足夠，能夠達(dá)到設(shè)計強度，未達(dá)到要求，不得進(jìn)行下一步施工。

4.2.3 修正驗收階段

試驗檢測，施工的質(zhì)量控制和檢驗符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，各項指標(biāo)檢查合格后方進(jìn)行下層填筑。在每層的改良土施工完畢后，要對壓實度、灰劑量、強度進(jìn)行檢測。檢測主要內(nèi)容為：壓實系數(shù)K、頂層彎沉值、灰劑量。

路基外形尺寸檢驗。路基按設(shè)計標(biāo)高填筑完畢后，按照設(shè)計圖紙檢查路基中線位置、縱坡、橫坡、相應(yīng)的標(biāo)高等。

5 質(zhì)量控制

5.1 石灰改良土路基施工質(zhì)量控制

主要分為四個方面：①原材料（土、石灰）；②配合比（石灰與土之間的混合比例）；③混合的均勻性（保證土和石灰混合的均勻）；④碾壓方案。

5.2 原材料控制

認(rèn)真核實改良的土料種類，在填筑前需要對土源以及石灰進(jìn)行取樣檢驗，以確保各項參數(shù)符合要求；另外，在填筑的過程中要實時對運至現(xiàn)場的填料進(jìn)行抽樣檢驗，尤其是更換取土場或者土質(zhì)有所變化時，檢驗應(yīng)當(dāng)重新進(jìn)行；石灰不可存放時間過程，進(jìn)場石灰要及時檢驗、熟化和拌和。

5.3 石灰改良土的配合比控制

石灰灰劑量對石灰土強度的影響較為顯著。石灰劑量較低時（3%～4%），石灰主要起穩(wěn)定作用。隨著石灰劑量的增加石灰土的強度和水穩(wěn)性也顯著提高，石灰主要起加固作用。但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(tài)存在，將導(dǎo)致石灰土的強度下降。施工過程中嚴(yán)格控制灰劑量滿足設(shè)計要求。

5.4 混合料的均勻性

施工過程中需要確保石灰土拌和的均勻性，局部石灰含量過多會導(dǎo)致后期養(yǎng)護(hù)中石灰的膨脹，進(jìn)而導(dǎo)致路面破裂。石灰過少部分強度則不能達(dá)到要求。兩種不均勻情況交界處將使得路面發(fā)生不均勻沉降，影響路基穩(wěn)定性。

5.5 石灰土的碾壓

每一層整型后，當(dāng)混合料處于最佳含水量±1%時，可進(jìn)行碾壓。若表面水分不足，應(yīng)適當(dāng)灑水后再碾壓。碾壓時，按先輕后重的原則，直線段由兩側(cè)向中間壓，曲線段由內(nèi)側(cè)向外側(cè)壓。橫向碾壓后輪應(yīng)重疊1/2輪寬，縱向后輪必須超過兩段的接縫。碾壓一直進(jìn)行到表面無明顯輪跡、壓實度達(dá)到規(guī)范要求為止。

6 施工影響因素分析

經(jīng)過多年的施工經(jīng)驗積累分析，影響石灰改良土的填筑壓實的主要因素包括填筑材料、氣候條件、碾壓控制參數(shù)等。

6.1 填筑材料的影響

隨著環(huán)保要求的提高，石灰的成本日益增加，石灰改良土在施工過程中容易出現(xiàn)為節(jié)約成本而少灰的行為。試驗或過程把控不嚴(yán)的情況下，施工方常出現(xiàn)少灰現(xiàn)象。根據(jù)原設(shè)計的強度要求，石灰土在受到下部地下水的影響下，強度會增強且不會影響上部荷載傳遞。石灰改良土含灰量不足的情況下，上部重載加之地下水較豐富的條件下，該結(jié)構(gòu)層土體結(jié)構(gòu)發(fā)生部分液化，使得路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，進(jìn)一步導(dǎo)致道路的嚴(yán)重?fù)p壞。因此，需要對施工過程中石灰的用量嚴(yán)格把控。

6.2 氣候條件的影響

石灰改良土施工受到氣候條件的影響很大，在氣溫較高的6、7、8月份，由于水分蒸發(fā)較快，表層1 cm～2 cm剛碾壓完畢便成為了粉塵，即使進(jìn)行補水表層也會出現(xiàn)分層，石灰改良土對水分要求較高，除了及時補水的措施外，還應(yīng)當(dāng)控制好施工時間。

6.3 施工碾壓方式與碾壓遍數(shù)

碾壓機械選擇的選擇原則為“先輕厚重、先弱后強、先慢后快”。碾壓時，可以先靜壓1～2遍以使土體穩(wěn)定、表層壓實；然后弱振2～3遍，使深層的土體壓實；最后再次靜壓2～3遍，將弱振破壞掉的表層修復(fù)平整、光潔。但不宜過度碾壓，控制碾壓遍數(shù)在6～8次為宜。過多碾壓，由于水分損失過多的原因，壓實系數(shù)不但不會增加很多，甚至還有可能出現(xiàn)下降。

6.4 攤鋪厚度

虛鋪厚度一般來說，采用30 cm～40 cm之間的虛鋪厚度，壓實效果相對最好，如果攤鋪厚度過薄時，施工時起皮和開裂現(xiàn)象比較嚴(yán)重。而攤鋪過厚，則達(dá)不到規(guī)定的壓實效果。

7 結(jié)束語

路基質(zhì)量控制是影響公路使用壽命的關(guān)鍵，我們將在今后的施工中不斷積累數(shù)據(jù)、總結(jié)經(jīng)驗，完善石灰改良土的施工工藝及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，使其能更好地指導(dǎo)現(xiàn)場施工。