公路路面底基層水泥石灰綜合穩定土施工技術研究

王亮明

水泥石灰綜合穩定土底基層是路面結構中較主要承重層，使用較為廣泛，其施工質量的好壞直接影響路面性能和耐久性。由于石灰在消解池中集中消解難以充分消解，施工過程中與素土拌合碾壓成型后，未消解的石灰會與土中水分反應消解，體積膨脹，導致成品鼓包破壞，造成返工。本文通過增加悶料（悶石灰）工序，充分消解石灰來保證路面底基層水泥石灰綜合穩定土施工質量。

一、概況

1.工程簡介

國道240（原國道220）蘭考境高場村至何寨段改建工程位于蘭考縣城東部，道路標準為一級公路，路線全長12.267km，建設里程12.19km。本工程路面底基層采用水泥石灰綜合穩定土（水泥∶石灰∶土=6∶12∶82）進行施工，其中機動車道底基層為18cm厚水泥石灰綜合穩定土（共計35.9萬m2），非機動車道底基層及下基層為16cm厚水泥石灰綜合穩定土（共計27.3萬m2），設計要求7d無側限抗壓強度≥0.8MPa，壓實度≥97%。

2.水泥石灰綜合穩定土施工質量控制難點

水泥石灰綜合穩定土是以水泥、石灰為復合結合料與土均勻拌合，經灑水、壓實、養生而成的一種結構物，它早期強度高，后期強度發展快，有良好的水穩定性能和力學性能。水泥石灰綜合穩定土底基層是路面結構中較主要承重層，其施工質量的好壞直接影響路面的性能和耐久性。水泥石灰綜合穩定土使用較為廣泛，但由于土質的特殊性，施工難度大，不易成型，施工中常出現素土夾層，結構松散，板體性強度不好等質量問題。

3.原因分析及質量控制對策

原因分析：底基層水泥石灰綜合穩定土施工過程中，由于石灰在消解池中集中消解難以充分消解，在施工過程中，與素土拌合碾壓成型后，未消解的石灰會與土中水分反應消解，體積膨脹，導致成品結構松散或鼓包破壞。

質量控制對策：通過增加悶料（悶石灰）施工工序，確保石灰充分消解。施工前選取試驗段，確定悶料施工最佳時間；悶料時間過短，石灰得不到充分消解，悶料時間過長，石灰強度已上升，二次拌合困難。

二、施工工藝流程及操作要點

1.施工準備

現場設置石灰消解池，面積為100m×20m=2000m2，石灰消解后進行過篩處理。

2.原材準備

水泥：符合規范要求，且初、終凝時間滿足工藝要求。

石灰：符合規范要求。

施工水泥石灰綜合穩定土材料拌合與養生用水采用施工現場打井，符合現行《生活飲用水衛生標準》（GB 5749-2006）的飲用水。

3.機械、檢測儀器和人員準備

（1）機械準備：機械設備滿足施工需要。

挖掘機【CAT220（1.03m3）】：1臺；推土機【220HP（6.8m3）】：1臺；平地機【PY190C-5（4.268m）】：1臺；裝載機【ZL-50C（3m3）】：1 臺；路拌機【WB23G】：1 臺；自卸汽車【20m3】：2臺；振動壓路機【XS202J（20t）】：2 臺；膠輪壓路機【XS205J（25t）】：1 臺；灑水車【10m3】：1臺。

（2）檢測儀器設備準備：投入的主要檢測設備。

灌 砂 筒（Φ1500）：1套； 電 子 稱（1g）：1臺；電子天平（0.01g）：1臺；數顯恒溫干燥箱（500×600×750mm）：1個；滴定儀：1套；3m直尺：1把；全站儀：1臺；水準儀：1臺。

4.水泥石灰綜合穩定土施工技術

根據現場實際情況，按150m長度選取三段分別進行底基層水泥石灰綜合穩定土施工。施工過程控制單一變量為石灰悶料時間，分別記錄每段水泥石灰綜合穩定土悶料時間，并通過試驗檢測，確定出質量最優施工段落，并將此悶料時間進行多次驗證，得出最佳悶料時間及最優施工工藝。底基層水泥石灰綜合穩定土施工工藝如下：

（1）施工準備。對下承層整平表面后，用壓路機碾壓2遍，并灑水濕潤表面。

（2）測量放樣。按確定的段落樁號進行路基中線及邊樁放樣。采用全站儀按20m一個斷面放出水泥石灰綜合穩定土處理范圍的中樁、邊樁，在木樁上用油漆標出預設的松鋪高度（22cm），并掛線進行控制。

（3）備土(灑水)、粗略整平。自卸汽車從取土場把土運到現場后，從一端開始，左右成排，前后成行，采用倒車卸土，根據路基寬度、運土每車方量及松鋪厚度，在上土工作面上打網格控制，縱向長18m，橫向長6.05m方向用白灰打設網格；并且在路基填方布土前，在路基上每間隔20m，在中樁和邊樁上根據松鋪厚度設置18cm紅白間隔的控制樁，采用拉線控制松鋪厚度。

布土完成后，首先采用推土機將土推粗平，然后及時測定含水量，當含水量較低時采用灑水車補水，進而翻拌，然后復測含水量，如還達不到最佳含水量，再灑水直到達到最佳含水量，可提高2～3個百分點左右。灑水應符合以下要求：①灑水應均勻；②嚴禁灑水車在灑水段內停留和調頭；③采用高效率的路拌機時，悶料時宜一次將水灑夠。按規定的松鋪厚度平整，再用20t壓路機初壓（可輕振動）1～2遍，使其表面平整，并達到一定的壓實度。

（4）布石灰、拌合。提前一天布石灰。根據設計每平方石灰重量是水泥重量的2倍，即每平方石灰重量 =2×18.5kg=37kg，石灰厚度為 37kg÷800kg/m3÷（1m×1m）=0.046m，即4.6cm。1斗石灰按2m3計算，可攤鋪面積為2m3/0.046m=43.4m2，因此現場布灰方格設計為橫向4.34m，縱向10m。技術員嚴格按照每格一車的用量指揮卸料，機械配合人工撒布石灰，平地機整平。不平整處人工及時填補找平，以保證摻灰的均勻性。

完成攤鋪后，采用大型路拌機進行拌和施工。路拌機對灰土層進行粉碎拌和數遍，直到粉碎灰土層顏色達到一致，無灰條、灰斑、整體層位均勻一致，顆粒大小達到碾壓要求。

當第一遍路拌機拌和時，下齒深度不得將施工層拌透（預留2～3cm），待第二遍拌和時下齒到下層面的1～2cm處進行拌和，以利層與層間的結合，拌和的遍數以滿足灰土顆粒達到壓實要求為止。對于邊角部位路拌機施工不到位處，采用人工配合施工，總之無論用何種拌和方法，均以灰土均勻和顆粒大小符合規范要求為準。拌和好的混合料含水量應高出最佳含水量1～2個百分點左右。

（5）整平、碾壓。石灰土拌和均勻后，首先用平地機粗平，再用20t振動壓路機在粗平的路段上快速靜壓1～2遍，以暴露存在的不平整；接著再用平地機進行精平，精平前應用路拌機將輪跡低洼處表面層5cm以上打松，精平后再用振動壓路機快速靜壓一遍。

（6）選取試驗段悶料（悶石灰），并記錄悶料時間。選取K1+200-K1+500段機動車道路面底基層水泥石灰綜合穩定土進行試驗研究。按不同悶料時間段，分別選取K1+200-K1+350左幅機動車道、K1+350-K1+500左幅機動車道、K1+200-K1+350右幅機動車道進行課題研究試驗，并對每段的石灰消解和悶料時間進行統計、記錄，分析結果得出最佳悶料時段（見表1）。

（7）布水泥、拌合。根據計算，每袋水泥（50kg）攤鋪2.7m2，布灰方格尺寸為2m×1.35m，每平方水泥重量=（50÷2.7）=18.5kg/m2；水泥密度取1500kg/m3,則每平方水泥厚度約為：18.5kg/m2÷1500kg/m3÷（1m×1m）=0.012m，即1.2cm。方格內水泥袋分布均勻后，人工采用刮平板、鐵鍬等均勻攤開。在水泥攤鋪前，下承層需均勻適量灑水濕潤。

用穩定土路拌機進行拌和, 拌和深度要求達到穩定層底，嚴禁素土夾層。施工過程中必須設專人跟隨路拌機一同前進, 隨機檢查拌和深度并配合路拌機操作員及時調整拌和深度。 確保水泥在灰土下層拌和均勻, 應控制在略破壞下承層1～2cm, 以利上下層粘結。混合料拌和均勻后達到色澤一致, 沒有灰條、灰團和花面的要求。

（8）整平、碾壓。水泥石灰混合土拌和均勻后，立即用推土機穩壓一遍，然后用20t振動壓路機初壓一遍，初壓結束后，恢復中線以及邊線，測量人員現場對各點進行高程檢查。最后用平地機精平一次，由兩側向路中心進行刮平以防止本層土施工的不均勻現象，整形后的橫坡滿足設計要求。

精平時應將高出標高處的混合料刮出路外，嚴禁形成薄層貼補現象，在整形過程中，嚴禁任何車輛通行。在整形過程中要按“寧高勿低, 寧刮勿補”的原則進行, 以最短的時間完成以上工序。

整形到設計的高程、坡度和橫坡, 此時檢測混合料的含水量等于或略大于最佳含水量時, 立即用振動壓路機穩壓, 緊接著壓路機開振動縱向呈直線形進行復壓。當碾壓遍數達到以后，檢測壓實度合格后, 采用膠輪壓路機靜壓1～2遍收面。碾壓收面要求：表面平整、無起皮現象、無坑洼。路基壓實度采用灌砂法測定，含水量用烘干法測定。

三、關鍵工序

一般項目底基層水泥石灰綜合穩定土施工工藝為：施工準備→測量放樣→備土→粗平→布石灰→拌和(第一次、粗平)→布水泥→拌和(第二次)→整平→碾壓→收面→養生。

從以上施工工藝可以看出，在施工過程中，撒布石灰與素土拌合后直接撒布水泥拌合，整平碾壓成型后，這樣在消解池中未充分消解的石灰會與土中含有的水分反應繼續消解，體積膨脹（生石灰遇水反應化學方程式CaO+H2O==Ca(OH)2）導致成品鼓包破壞，特別是后期，上層水泥穩定碎石施工完成后，還可能導致上層結構破壞，導致返工處理。

表1 試驗部位、石灰消解時間、悶料時間、記錄人

本項目底基層水泥石灰綜合穩定土施工工藝為：施工準備→測量放樣→備土（適當灑水）→粗略整平→撒石灰→拌和(第一次、粗平)→悶料（悶石灰一定時間）→布水泥→拌和(第二次)→整平→碾壓→收面→養生。

本項目主要通過增加悶料這道工序，使得未消解的石灰充分消解完成，確保施工質量，消除質量隱患；然而在石灰均勻布平拌合后進行石灰悶料，需控制好悶料時間，因為悶料時間過長，會導致強度上升【Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O）】；因此需控制好悶料時間，得出一個既能保證石灰能夠充分消解，又不會導致石灰強度上升太高的最佳悶料時段（見表2）。

表2 施工結果記錄分析表

根據上述結果，明顯可以看出石灰消解4-5天，悶料時間控制在24h左右，水泥石灰綜合穩定土施工質量明顯優于另外兩項結果。通過增加一道簡單的工序，來確保石灰能夠充分消解，以減少后期因石灰遇水化學（消解）變化造成路面結構破壞，消除質量隱患。

四、質量控制

嚴格按規范及圖紙要求施工，水泥摻量、石灰摻量、壓實度、強度、含水量等均達到規范要求?；旌狭习韬弦鶆?，禁止花白料、含水量及水泥、石灰劑量不合格，及時對不合格的產品進行返工。

注意天氣預報，當氣溫過高和雨天時,應停止施工，對成型的路段采用覆土、或用塑料薄膜進行覆蓋。

路拌施工時，必須嚴密組織，組織好人員和設備，采用流水作業法施工，最大限度地縮短從加水拌和到碾壓終了的延遲時間，不應超過3h，并應短于水泥的終凝時間。

嚴格控制攤鋪厚度，充分碾壓，不采用薄層貼補的辦法進行找平。

五、與同類技術對比情況

本項目所研究水泥石灰綜合穩定土施工技術能夠很好地保障施工質量并加快施工進度，縮短了施工周期，節約了施工成本，克服了常見的素土夾層，結構松散，板體性強度不好等質量問題，減少了后期因上層結構破壞所需進行的返工處理，有效保證道路施工質量。

根據水泥石灰綜合穩定土試驗成果，石灰消解4～5天，悶料時間控制在24h能夠保證水泥石灰綜合穩定土施工碾壓完成后摻合物石灰充分消解。

六、推廣應用

本項目所進行的底基層水泥石灰綜合穩定土技術主要是在石灰消解時間上的控制，因此通過碾壓前的悶料（研究記錄最佳悶料時段），使得未消解的石灰充分消解完成，確保成品質量一次驗收通過。通過增加悶料工序，確保施工質量，且施工工藝簡單。本項目所研究水泥石灰綜合穩定土施工技術能夠很好地保障施工質量，值得進行推廣和應用。

七、結語

本項目底基層水泥石灰綜合穩定土63.2萬m2，施工增加悶料（拌合后悶石灰24h）工序，施工后無一處返工段。水泥石灰綜合穩定土表面平整，取芯后石灰撒布均勻，無顆粒狀存在，受到質監站、業主、監理及檢測等單位的好評，經濟效益明顯與社會效益顯著。