石灰改良土路基填筑質(zhì)量控制技術(shù)探討

張 哲 江龍進(jìn)

（安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

安徽省北方平原區(qū)高速公路路基填料以設(shè)置取土場(chǎng)集中取土為主，素土的最小承載比達(dá)不到規(guī)范要求，一般采用摻灰改良處理。摻灰改良土體量較大，其施工質(zhì)量控制尤為重要。本文通過(guò)碾壓前網(wǎng)格化布灰高度控制和碾壓后EDTA滴定法檢驗(yàn)石灰劑量的雙控指標(biāo)，能有效確保灰土施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)事前控制和事后檢驗(yàn)的目標(biāo)。本文對(duì)石灰改良土路基填筑質(zhì)量的控制技術(shù)進(jìn)行討論。

1 摻灰改良方案設(shè)計(jì)

安徽省北部地區(qū)地勢(shì)平坦，路基均為填方，路基填料以設(shè)置取土場(chǎng)集中取土方式為主。勘察資料顯示，取土場(chǎng)10m深度范圍內(nèi)地層主要為全新統(tǒng)（Q4al）低液限黏土、低液限粉質(zhì)黏土、低液限粉土，局部分布有高液限黏土，土質(zhì)脹縮等級(jí)為弱膨脹性，素土的最小承載比一般達(dá)不到規(guī)范要求，需要進(jìn)行摻灰改良處理[1]。根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)，摻灰2%改良后滿(mǎn)足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。但考慮到室內(nèi)試驗(yàn)與施工現(xiàn)場(chǎng)的差異性，確保灰土拌和的均勻性及受力區(qū)域的異同，路基填筑中摻灰改良方案見(jiàn)表1。

表1 摻灰改良方案設(shè)計(jì)

結(jié)合安徽省北部地區(qū)近年來(lái)類(lèi)似項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，為滿(mǎn)足路基填料的最小承載比要求，摻灰改良總量約占總借方工程量的90%～94%左右，體量較大，如何保質(zhì)保量完成改良灰土填筑完后的質(zhì)量控制，對(duì)控制項(xiàng)目整體質(zhì)量尤為重要。

2 灰土填筑質(zhì)量控制

為有效確保灰土施工質(zhì)量，結(jié)合以往項(xiàng)目建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，灰土現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制可分別采用碾壓前網(wǎng)格化布灰高度控制和碾壓后EDTA滴定法檢驗(yàn)石灰劑量的雙控指標(biāo)[2]。

2.1 碾壓前網(wǎng)格化布灰高度控制（事前控制）

石灰等級(jí)選用Ⅱ或Ⅲ級(jí)灰，其技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿(mǎn)足《公路路面基層施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/T F20-2015）表3.3.1-2消石灰技術(shù)要求。網(wǎng)格法布灰高度質(zhì)量控制情況見(jiàn)表2。

表2 網(wǎng)格法布灰高度質(zhì)量控制

5%石灰土布灰高度計(jì)算過(guò)程：

（1）實(shí)測(cè)不同摻量比例灰土最大干密度、消石灰天然含水量、石灰拌和增加含水量及石灰堆積密度等參數(shù)；

（2）干土質(zhì)量=灰土最大干密度×壓實(shí)系數(shù)/（1+摻灰比例）=1780×0.96/（1+0.05）=1627.4kg；

（3）干石灰質(zhì)量=灰土質(zhì)量-干土質(zhì)量=灰土最大干密度×壓實(shí)系數(shù)-干土質(zhì)量=1780×0.96-1627.4=81.4kg；

（4）消石灰質(zhì)量=干石灰質(zhì)量×（1+天然含水量+拌和需含水量）=81.4×（1+1%+1%）=83.03kg；

（5）壓實(shí)成型厚度20cm每平方米布灰質(zhì)量=消石灰質(zhì)量×1×1×0.2=83.03×0.2=16.6kg；

（6）網(wǎng)格法布灰高度=壓實(shí)成型厚度20cm每平方米布灰質(zhì)量/石灰土堆積密度/試驗(yàn)檢測(cè)有效鈣鎂含量=16.6/700/0.57=4.16cm。

摻灰比例為3%、對(duì)應(yīng)壓實(shí)系數(shù)為93%和94%時(shí)，相應(yīng)的布灰高度計(jì)算過(guò)程如上，計(jì)算值分別為2.53cm和2.50cm。

2.2 EDTA滴定法檢驗(yàn)石灰劑量（事后控制）

對(duì)已碾壓成型的石灰土，按規(guī)定的檢驗(yàn)頻率并按JTG E51-2009第T0809-2009 EDTA滴定法檢驗(yàn)其石灰劑量。當(dāng)石灰劑量低于設(shè)計(jì)摻量時(shí)，則應(yīng)補(bǔ)撒石灰，重新拌和均勻再經(jīng)檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行碾壓成型。

2.3 石灰土施工質(zhì)量控制

石灰土施工主要工序包括備土、鋪土；攤鋪整平；平地機(jī)整平；布石灰（備灰、消解、灑布）；拌和；檢測(cè)石灰劑量和現(xiàn)場(chǎng)取樣做標(biāo)準(zhǔn)密度；穩(wěn)壓粗平；平地機(jī)精平；終壓；養(yǎng)生；質(zhì)量驗(yàn)收共十道質(zhì)量控制工序。過(guò)程中注意事項(xiàng)如下：

（1）當(dāng)含水量大時(shí)，使用灰土拌和機(jī)進(jìn)行翻曬并定時(shí)檢測(cè)含水率。當(dāng)含水量小時(shí)，灑水補(bǔ)充水分，采用拌和機(jī)翻拌，使水分分布均勻，并悶料一夜，考慮拌和、整平、碾壓過(guò)程中的水分損失，實(shí)際在路床施工時(shí)含水量應(yīng)增加1%~2%。初平過(guò)程中人工配合剔除填料中雜物，防止拌和機(jī)在拌合過(guò)程中損傷刀頭。

（2）在直線(xiàn)段，平地機(jī)由兩側(cè)向路中心進(jìn)行刮平；在平曲線(xiàn)段，平地機(jī)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行刮平。必要時(shí)，再返回刮一遍。整形應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的縱坡及橫坡，并檢測(cè)土層松鋪厚度。

（3）灰土施工前7~10d對(duì)生石灰進(jìn)行悶灰消解。石灰需達(dá)到Ⅲ級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)，不得在路基上進(jìn)行石灰消解，石灰消解時(shí)應(yīng)避免污染環(huán)境。

（4）對(duì)消解后的石灰進(jìn)行覆蓋，沒(méi)有覆蓋的情況下有效鈣鎂含量會(huì)降解；盡量縮短消石灰的存放時(shí)間，一般存放時(shí)間不超過(guò)15d，放置時(shí)間超過(guò)15d的，使用前需重新測(cè)定有效鈣及氧化鎂含量。放置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的消石灰（存放時(shí)間超過(guò)1個(gè)月以上），其有效氧化鈣和氧化鎂含量會(huì)大幅度下降，為保證灰土穩(wěn)定性，應(yīng)用作路基底處理。

（5）采用機(jī)械和人工配合方式灑布石灰，待布灰均勻后立即采用拌和機(jī)進(jìn)行拌和，機(jī)械行進(jìn)應(yīng)盡量勻速，禁止快慢不均。

（6）調(diào)整好拌和機(jī)的拌和深度，為提高拌和效果，拌和順序應(yīng)由兩側(cè)向中心，拌和重疊寬度每次不小于10~20cm，防止漏拌，以確保施工段灰土拌和均勻。每次拌和前，應(yīng)先使用平地機(jī)進(jìn)行粗平，直至拌和完成。灰土一般至少保證三遍拌合。

（7）拌合過(guò)程中視混合料的含水情況，碾壓時(shí)按最佳含水量的要求，適當(dāng)灑水。若土的塑性指數(shù)高，土塊不易拌碎，應(yīng)增加拌和遍數(shù)，滿(mǎn)足規(guī)范要求為準(zhǔn)（混合料顏色均勻一致，沒(méi)有灰條、灰團(tuán)和花面）。

（8）灰土拌和機(jī)拌合時(shí)應(yīng)控制刀頭對(duì)下承層拌入深度（約2~3cm左右），以利于上下粘結(jié)。但拌和時(shí)也需要合理控制拌和深度，避免破壞下承層路基，影響已經(jīng)成型灰土層的施工質(zhì)量，也減少了拌和層的灰土劑量。為加強(qiáng)過(guò)程質(zhì)量管理控制，灰土拌和過(guò)程中應(yīng)指派專(zhuān)人進(jìn)行檢查，檢查方式為：每間隔10~15m對(duì)拌和灰土開(kāi)挖溝槽進(jìn)行檢驗(yàn)，主要核查是否拌和到底，拌和層和下承層之間是否存在“素土”夾層。對(duì)于拌和深度不滿(mǎn)足要求的段落，需及時(shí)進(jìn)行重新拌和，直至滿(mǎn)足要求。

（9）穩(wěn)壓粗平：灰土拌和符合要求后，采用振動(dòng)壓路機(jī)對(duì)松鋪土表面進(jìn)行穩(wěn)壓，用平地機(jī)粗平一遍，使表面大致平整。

平地機(jī)對(duì)灰土精平整平時(shí),備土、備灰要適當(dāng)考慮富余量，整平時(shí)寧刮勿補(bǔ)。每次整形都應(yīng)按照設(shè)計(jì)高程進(jìn)行縱坡和橫坡控制，接縫位置務(wù)必平整順暢。最后一遍整平前，采用灑水車(chē)均勻噴水，補(bǔ)充表層水份損失的同時(shí)，利于灰土的最終碾壓成型。

（10）精平后，灰土碾壓前，應(yīng)控制拌和灰土的含水量位于最佳含水量±1%范圍內(nèi)，表面水分不足時(shí)應(yīng)適當(dāng)灑水。含水量過(guò)大時(shí)則進(jìn)行晾曬，至達(dá)到要求。碾壓采用18-21T振動(dòng)式壓路機(jī)和21-25T三輪靜態(tài)壓路機(jī)聯(lián)合完成。首先用振動(dòng)壓路機(jī)由低向高，由邊緣向中心碾壓，碾壓過(guò)程中應(yīng)行走順直，碾壓方式由弱振到強(qiáng)振再到靜壓的碾壓程序壓實(shí)，壓路機(jī)行駛速度控制在3km/h以?xún)?nèi)。碾壓需連續(xù)完成，中途不停頓。

碾壓采用重型壓路機(jī)全輪錯(cuò)位，先弱振1~2遍，再?gòu)?qiáng)振2~3遍，碾壓速度由慢至快。振動(dòng)壓路機(jī)重疊40～50cm，振動(dòng)壓路機(jī)碾壓完成后，改用三輪靜態(tài)壓路機(jī)低速1/2錯(cuò)輪碾壓3~4遍，直至壓實(shí)度合格。為提高邊部壓實(shí)效果，路基兩側(cè)超寬填筑段需同主體工程一并碾壓。做到無(wú)偏壓、無(wú)死角、碾壓均勻。

在下層完成碾壓經(jīng)檢驗(yàn)質(zhì)量合格后，可以立即鋪筑上層。對(duì)于不能及時(shí)覆蓋上層結(jié)構(gòu)層的灰土，必須進(jìn)行塑料薄膜覆蓋保濕養(yǎng)生。封閉施工現(xiàn)場(chǎng)，非施工人員及車(chē)輛不得進(jìn)入養(yǎng)護(hù)路段。養(yǎng)生期間，應(yīng)保證灰土表面處于潮濕狀態(tài)。

3 其他注意事項(xiàng)

3.1 石灰土的強(qiáng)度控制

強(qiáng)度是石灰土施工質(zhì)量控制的最主要指標(biāo)，其影響因素主要包括：填料的土質(zhì)、石灰品質(zhì)及摻量、拌和含水量、施工季節(jié)、碾壓密實(shí)度及成型后養(yǎng)護(hù)措施等。

（1）優(yōu)選適宜的土質(zhì)。塑性指數(shù)在12~20之間的粉質(zhì)黏土或黏質(zhì)粉土采用石灰改良處理，強(qiáng)度可以得到保證，是良好的路基填筑材料，應(yīng)優(yōu)先選擇。而重黏土含水量對(duì)拌和影響顯著，摻灰改良前應(yīng)合理控制含水量，并對(duì)原材進(jìn)行充分破碎，以提高拌和均勻性和壓實(shí)效果。工程實(shí)踐證明，對(duì)于重黏土分兩次加灰拌和效果可以得到保證，即第一次摻石灰劑量的一半，悶料約2~3d，以降低其含水量，實(shí)現(xiàn)重黏土“砂化”。第二次再補(bǔ)足剩余石灰進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)拌和。

（2）石灰品質(zhì)控制。為提高現(xiàn)場(chǎng)灰土拌和效果，有效保證施工質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)采用路拌的石灰應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求并與室內(nèi)土工試驗(yàn)采用的石灰品質(zhì)一致。石灰儲(chǔ)存應(yīng)搭棚存放，做好防風(fēng)避雨，避免拌和前失效。

同時(shí)，石灰在使用前至少7d進(jìn)行充分消解并采用10mm篩孔剔除雜質(zhì)或較大顆粒后應(yīng)盡快使用，避免長(zhǎng)時(shí)間存放而影響拌和效果。石灰應(yīng)用于工程前應(yīng)對(duì)采購(gòu)的石灰進(jìn)行抽檢，不符合質(zhì)量要求的石灰嚴(yán)禁應(yīng)用于工程建設(shè)中。

3.2 石灰土的含水量控制

含水量是石灰土質(zhì)量控制的重要因素。為便于施工機(jī)械碾壓并確保成型后石灰土的質(zhì)量，石灰土碾壓時(shí)含水量應(yīng)控制在最佳含水量±1%范圍內(nèi)。含水量控制得當(dāng)，可使土料易于碾壓密實(shí)，避免出現(xiàn)干縮裂縫，從而保證灰土成型質(zhì)量可靠。

3.3 密切關(guān)注天氣，合理安排施工

合理控制灰土碾壓時(shí)的含水量是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)工程的關(guān)鍵因素，因此，石灰土施工前應(yīng)密切關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，合理避開(kāi)雨季。同時(shí)，為有效保證灰土的質(zhì)量，灰土拌和碾壓時(shí)氣溫應(yīng)不低于5℃，最好在第一次冰凍來(lái)臨之前一個(gè)月完成施工。當(dāng)不利季節(jié)來(lái)臨時(shí)，對(duì)于未施工完的灰土，應(yīng)采取素土或薄膜覆蓋等方式進(jìn)行保護(hù)，待條件具備時(shí)再進(jìn)行施工。

3.4 灰土養(yǎng)生需及時(shí)到位

石灰土成型后按照要求立即進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)于檢測(cè)合格的灰土立即開(kāi)始保濕養(yǎng)生。養(yǎng)生期一般不少于7d且應(yīng)封閉交通。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，安徽省北方平原區(qū)高速公路路基填料以設(shè)置取土場(chǎng)集中取土為主，素土的最小承載比未達(dá)到規(guī)范要求時(shí)，一般采用摻灰改良處理。摻灰改良灰土體量較大，其施工質(zhì)量控制尤為重要。石灰土現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制可通過(guò)碾壓前網(wǎng)格化布灰高度控制和碾壓后EDTA滴定法檢驗(yàn)石灰劑量的雙控指標(biāo)，能起到事前控制和事后檢驗(yàn)的目標(biāo)。石灰土施工主要包括從備土到碾壓成型等十道工序，嚴(yán)格按照本文論述的注意事項(xiàng)進(jìn)行灰土施工，能有效確保灰土施工質(zhì)量。