石灰改善土施工技術(shù)探討包銀鋒

1、石灰改善土路基施工技術(shù)探討包銀鋒 （中交二航局第四工程有限公司 安徽 蕪湖 241009）摘 要：安徽阜陽(yáng)至新蔡高速公路路基工程針對(duì)用于路基填筑的原狀土CBR值不能滿足規(guī)范要求，采取分別用3%和5%石灰劑量的石灰改善土進(jìn)行路堤和路床填筑的施工方案。本文結(jié)合阜新高速公路第一合同段施工生產(chǎn)實(shí)踐對(duì)石灰改善土路基填筑施工工序、質(zhì)量控制及施工中常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述，對(duì)以后類似的石灰改善土路基施工有一定借鑒作用。關(guān)鍵詞：石灰改善土 路基填筑 施工技術(shù) 工藝控制一、 引言石灰土具有造價(jià)低廉且具有較高的強(qiáng)度、較強(qiáng)的板體性等性能，被廣泛應(yīng)用于高等級(jí)公路路基填筑及低等級(jí)公路的路面結(jié)構(gòu)層當(dāng)中。石灰土強(qiáng)度的形成主要是

2、靠石灰中的氧化鈣、氧化鎂等活性物質(zhì)與細(xì)粒土的相互作用。在這種相互作用中，離子交換是石灰土初期強(qiáng)度形成的主要因素，碳酸硬化反應(yīng)是石灰土后期強(qiáng)度增長(zhǎng)的主要因素?？紤]到路基頂面及路面各結(jié)構(gòu)層對(duì)設(shè)計(jì)彎沉值要求的差異，區(qū)別于石灰穩(wěn)定土，本項(xiàng)目采用3%和5%的石灰劑量對(duì)不適宜做路基填料的原狀土的土質(zhì)進(jìn)行改善，以滿足施工規(guī)范要求，取得了不錯(cuò)的效果。二、 工程概況阜陽(yáng)至新蔡高速公路安徽段是位于南京洛陽(yáng)（G36）、上海西安（G40）兩條國(guó)家重點(diǎn)公路之間的另一條東西向高速公路通道，向東接合（肥）淮（南）阜（陽(yáng)）高速公路互通出口，向西接河南省化莊新蔡高速公路，路線里程全長(zhǎng)68.048km。第一合同段起訖樁號(hào)為K1+

3、083K18+500，里程長(zhǎng)度為17.417km，合同工期1年，投標(biāo)合同價(jià)2.1億元，為全立交、全封閉、雙向四車道高速公路。阜新高速第一合同段位于安徽省阜陽(yáng)潁州區(qū)和阜南縣，區(qū)域地貌形態(tài)單一，全線位于黃淮剝蝕的沖積平原，地勢(shì)平坦開(kāi)闊，其間穿越有河間洼地和部分水域，全線土質(zhì)基本為亞粘土，該土具有遇水后易收縮軟化、強(qiáng)度迅速降低的特點(diǎn)。沿線取土坑取土深度一般為3.5-4.5m。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求：路基頂面以下030厘米（上路床），3080厘米（下路床），80150厘米（路堤部分），150厘米以下（路堤部分），要求CBR值分別達(dá)到8、5、4、3。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明地下水位普遍較高，沿線取土坑用土均無(wú)法滿足相應(yīng)壓

4、實(shí)度下的CBR值要求，因此對(duì)于過(guò)濕土、CBR值不滿足要求的取土坑用土采取摻灰處理。石灰劑量依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果為2%，考慮路拌施工的局限性和石灰中有效成分損失量，路堤部分石灰劑量采用3，路床部分石灰劑量采用5。為保證壓實(shí)質(zhì)量以減少橋臺(tái)跳車，所有橋梁、分離立交及涵洞臺(tái)后均采用石灰劑量為5的石灰改善土回填。三、 施工準(zhǔn)備3.1 技術(shù)準(zhǔn)備3.1 標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)是控制石灰改善土壓實(shí)質(zhì)量不可缺少的試驗(yàn)項(xiàng)目，壓實(shí)度合格的一個(gè)重要前提就是要求最大干密度準(zhǔn)確與測(cè)點(diǎn)實(shí)際干密度相對(duì)應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)密度是用來(lái)衡量現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)度的尺度，通過(guò)它確定路基的壓實(shí)質(zhì)量。標(biāo)準(zhǔn)密度的擊實(shí)試驗(yàn)必須嚴(yán)格按照試驗(yàn)規(guī)程和相關(guān)要求去做，確保標(biāo)準(zhǔn)密度

5、有足夠的精確度。每個(gè)取土場(chǎng)在用于路基填料前，均要做標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)并報(bào)請(qǐng)業(yè)主的中心試驗(yàn)室批準(zhǔn)。此外，平時(shí)在施工過(guò)程中還要時(shí)刻注意土質(zhì)的變化，一旦發(fā)現(xiàn)變化，就要及時(shí)重做擊實(shí)試驗(yàn)。3.2 開(kāi)工報(bào)告及安全技術(shù)、施工技術(shù)交底根據(jù)公司有關(guān)工程技術(shù)管理制度有關(guān)要求，項(xiàng)目部及時(shí)上報(bào)開(kāi)工報(bào)告及施工方案并得到監(jiān)理工程師的批復(fù)；施工技術(shù)、安全技術(shù)交底已經(jīng)逐級(jí)交底到位。3.3 測(cè)量準(zhǔn)備本合同段的高程控制點(diǎn)及平面控制點(diǎn)已經(jīng)完成復(fù)測(cè)及加密工作，擬填筑路段已經(jīng)完成了測(cè)量放樣工作，并報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師復(fù)核，填筑工作面準(zhǔn)備就緒。3.2 物資材料準(zhǔn)備物資材料準(zhǔn)備主要指生石灰已經(jīng)進(jìn)場(chǎng)并按規(guī)定消解到位。生石灰要求不低于規(guī)范規(guī)定的三級(jí)灰技術(shù)

6、指標(biāo)，在使用前5-7天充分消解，消解后的石灰應(yīng)保持一定的濕度，也不可過(guò)濕成團(tuán)。石灰中有效成分（氧化鈣、氧化鎂）含量越高，石灰土強(qiáng)度質(zhì)量越好，石灰的顆粒細(xì)度越小，比重和密度越大，需水越少，其質(zhì)量就越好。3.3 人員及機(jī)械設(shè)備準(zhǔn)備在正式施工開(kāi)始前，項(xiàng)目部成立了以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)、以項(xiàng)目總工和項(xiàng)目經(jīng)理為副組長(zhǎng)、以測(cè)量、試驗(yàn)、工程、質(zhì)檢、安全、勞務(wù)作業(yè)隊(duì)等各部門負(fù)責(zé)人為成員的施工管理小組，總體負(fù)責(zé)土方路基施工的工程進(jìn)度、質(zhì)量安全和文明施工工作。進(jìn)場(chǎng)的機(jī)械設(shè)備已完成組裝完成并完成聯(lián)調(diào)聯(lián)試，具備正常連續(xù)作業(yè)能力。機(jī)械設(shè)備清單如下（部分）：序號(hào)設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量進(jìn)場(chǎng)日期狀況1挖掘機(jī)小松5臺(tái)2011.1.20

7、良好2推土機(jī)TY-1402臺(tái)2011.1.20良好3靜壓壓路機(jī)3Y18-213臺(tái)2011.1.20良好4振動(dòng)壓路機(jī)YZ222臺(tái)2011.1.20良好5自卸車東 風(fēng)11輛2011.1.20良好6裝載機(jī)廈工Z502輛2011.1.20良好7平地機(jī)GR1802臺(tái)2011.1.20良好8旋拌機(jī)10090052011.1.20良好9旋鏵犁1LF-4352臺(tái)2011.220良好四、 施工工藝在石灰改善土填筑過(guò)程中，阜新高速第一合同段嚴(yán)格按照“四區(qū)段”（填筑區(qū)、攤平區(qū)、碾壓區(qū)、檢測(cè)區(qū)）、“八流程”（測(cè)量放線、挖裝運(yùn)輸、卸土填筑、攤鋪整平、翻拌晾曬、碾壓收光、自檢互檢、監(jiān)理驗(yàn)收）施工工藝組織流水施工，在確保路

8、基質(zhì)量的前提下加快工程進(jìn)度。路基填筑必須嚴(yán)格實(shí)行“劃格上土，掛線施工，平地機(jī)整平”，確保每層填土施工質(zhì)量。4.1 清表及地基處理在路基填筑前沿路基兩側(cè)開(kāi)挖臨時(shí)排水溝，降低路基基底范圍的地下水位和含水量。水位降低后利用推土機(jī)推除表層種植土，然后裝載機(jī)、自卸車配合，裝運(yùn)至指定棄土場(chǎng)處。路基范圍之內(nèi)的雜草、建筑垃圾及不良土質(zhì)必須全部清除干凈，確保清表質(zhì)量。4.2 填筑前碾壓表土清除后立即組織壓路機(jī)碾壓，保證下承層的壓實(shí)度不小于規(guī)定的壓實(shí)度，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后實(shí)測(cè)上土前高程。若遇到路基局部軟彈，采用翻松晾曬至合適的含水量或摻拌一定比例的石灰進(jìn)行處理，以三輪壓路機(jī)重壓不反彈為合格標(biāo)準(zhǔn)。路基兩側(cè)容易產(chǎn)生積水

9、的路段，必須采取措施排除可能的積水，避免路基坡腳被水長(zhǎng)時(shí)間浸泡。4.3 測(cè)量放樣根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙每10米一個(gè)斷面測(cè)量填方的邊線，做好邊樁的保護(hù)工作，并用石灰線標(biāo)出填筑寬度，避免填筑寬度不足或?qū)挾冗^(guò)大，路基邊緣超填寬度應(yīng)控制在30-50厘米為宜。每層填筑重復(fù)此項(xiàng)工序。4.4 上土攤平本工程采用自卸汽車運(yùn)土，取土?xí)r嚴(yán)格按照分層取土的原則取土，盡量保證素土的含水量均勻一致，如遇到土質(zhì)明顯變化，及時(shí)通知試驗(yàn)室取樣試驗(yàn)。在填筑前確定正常填土工作區(qū)域和橫坡度調(diào)整區(qū)域。每車裝土8.5 m3,按松鋪厚度25計(jì)算，則每車卸料面積約為35m2。在正常填土范圍內(nèi)按方格法控制松鋪厚度，用石灰線撒布方格網(wǎng)（見(jiàn)圖1），明確司

10、機(jī)的卸料區(qū)。橫坡調(diào)整區(qū)按最小填筑厚度進(jìn)行控制。填筑采用縱向全斷面水平填筑，填土?xí)r車輛由一側(cè)卸料，推土機(jī)向前推進(jìn)。 圖1 擬畫格上土工作面推土機(jī)推平后采用鏵犁翻耕晾曬，每隔2小時(shí)翻曬一遍并現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)含水量。施工時(shí)含水量應(yīng)控制在最佳含水量偏大一個(gè)點(diǎn),可以根據(jù)天氣情況實(shí)際調(diào)整。4.5 攤鋪整平為保證成型以后的路基順暢排水，必須根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行掛線整平。對(duì)于原地面橫向接近水平的路段，擬計(jì)劃3層調(diào)整至2%的橫坡。按半幅19米計(jì)算，中樁填筑三層土，邊樁只要填筑一層土即可。嚴(yán)禁薄層貼補(bǔ)，保證最薄處不小于設(shè)計(jì)允許范圍（8厘米）。填料晾曬后，采用推土機(jī)初平，再用平地機(jī)平整散料粗平，同時(shí)人工配合平地機(jī)對(duì)局部不平整進(jìn)

11、行找平和補(bǔ)料，使之具有合適的路拱（一般為2%-4%，目的使雨水能順利排出路基）。4.6 撒布石灰灰土改良采用已經(jīng)全部消解的熟石灰，石灰使用前57天消解完成，消解后的石灰要過(guò)10mm篩后才能使用，摻灰量應(yīng)計(jì)算準(zhǔn)確。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，按石灰土層壓實(shí)厚20厘米，石灰劑量3%，計(jì)算出每平米所用石灰量約為10kg，進(jìn)行石灰撒布。在表面平整的路基上面，然后用石灰粉劃出5*5米方格，其用灰量為250kg，按計(jì)算的石灰用量布灰，用人工配合裝載機(jī)將布好的石灰均勻地鋪開(kāi)。石灰撒布必須均勻（見(jiàn)圖2），石灰中不得含有未充分消解的石灰塊。圖2 石灰撒布均勻 圖3 灰土拌合沒(méi)有素土夾層4.7 灰土拌和布灰后用旋鏵犁進(jìn)行翻拌后

12、，再用旋拌機(jī)進(jìn)行拌合，設(shè)專人跟隨拌和機(jī)，隨時(shí)檢查拌和深度，并配合操作手調(diào)整拌和深度，以防在拌和層底部留有“素土”夾層，進(jìn)行重復(fù)拌合二遍以上，直至拌合深度、均勻度、土塊粒徑滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求，拌合深度應(yīng)達(dá)到改善土底層，并將下承層翻松12cm(見(jiàn)圖3)，控制混合土粒徑15mm。然后測(cè)定該路段石灰劑量及含水量和并檢查布灰均勻性。如石灰劑量不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，重復(fù)上述步驟，直至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。4.8 機(jī)械整平路基混合料的石灰劑量、含水量經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后，用壓路機(jī)靜壓一遍后用平地機(jī)精平，精平時(shí)根據(jù)已經(jīng)放設(shè)的路基中、邊樁掛線逐斷面檢查高程，此時(shí)測(cè)量松鋪厚度及控制路拱、路堤寬度，控制松鋪厚度不大于

13、25cm，控制路基橫坡在2%左右，每側(cè)應(yīng)超出路堤設(shè)計(jì)寬度30cm50。 4.9 碾壓收光（見(jiàn)圖4、圖5）石灰改善土路基填筑碾壓以三鋼輪壓路機(jī)靜壓為主，以震動(dòng)壓路機(jī)震動(dòng)碾壓為輔。碾壓采用如下組合方式機(jī)械組合方式進(jìn)行：壓路機(jī)(3Y18-21型)靜壓平地機(jī)(GR180)整平壓路機(jī)(YZ22型)弱振壓路機(jī)(YZ22型)強(qiáng)振壓路機(jī)(3Y18-21型)靜壓壓路機(jī)收光光輪壓路機(jī)初壓（靜壓）1遍后，采用平地機(jī)精確整平，然后用振動(dòng)壓路機(jī)弱振一遍。碾壓方法：先從路一側(cè)邊緣開(kāi)始，外側(cè)輪的1/2壓在路基邊緣上，每次重輪重疊1/21/3，逐漸壓至路中心，再?gòu)牧硪粋?cè)邊緣同樣壓至路中心，即為一遍。壓路機(jī)在靜壓過(guò)程中行駛速度

14、為1.5km/h，在振壓過(guò)程中行駛速度為2.5km/h。根據(jù)投入的壓路機(jī)臺(tái)數(shù)及氣候條件，合理選擇作業(yè)面長(zhǎng)度。若作業(yè)段過(guò)長(zhǎng)，不能在有效時(shí)間內(nèi)碾壓成型，一方面會(huì)因氣溫高時(shí)造成灰土表層失水過(guò)多，出現(xiàn)松散現(xiàn)象，壓不密實(shí)；另一方面遇到天氣不好，還沒(méi)有來(lái)得及完全成型就突然降雨，造成施工中斷，部分勉強(qiáng)成型的灰土可能會(huì)出現(xiàn)一些諸如“結(jié)殼”、“龜裂”等質(zhì)量病害。圖4 碾壓過(guò)程中 圖5 收光后無(wú)明顯輪跡4.10 壓實(shí)度檢測(cè)碾壓共7遍后，開(kāi)始進(jìn)行路基填筑質(zhì)量的檢測(cè)：1）、計(jì)算每增加一遍振動(dòng)壓實(shí)的沉降差，直觀判定路基壓實(shí)效果。2）、采用灌砂法按規(guī)范規(guī)定的頻率檢測(cè)路基的每一層壓實(shí)度。3）、如果局部路段壓實(shí)度不能滿足規(guī)范

15、要求，應(yīng)及時(shí)分析原因并采取相應(yīng)的對(duì)策進(jìn)行處理。4.11 彎沉值及其他項(xiàng)目檢測(cè)（見(jiàn)圖6、圖7）彎沉檢測(cè)是土方路基交工驗(yàn)收的關(guān)鍵驗(yàn)收項(xiàng)目之一，一般在路基填筑完成后，由業(yè)主、路基施工單位、路面施工單位、監(jiān)理單位及第三方共同參加彎沉值及標(biāo)高、橫坡、平整度、寬度、路基坡度等其他項(xiàng)目的檢測(cè)驗(yàn)收。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，采用以上施工工藝填筑的石灰改善土路基的彎沉值能夠滿足設(shè)計(jì)要求（設(shè)計(jì)彎沉代表值:179）。圖6 碾壓完成后的路基表面 圖7 技術(shù)人員在進(jìn)行彎沉檢測(cè)五、 常見(jiàn)問(wèn)題探討5.1 生石灰的品質(zhì)、消解及存放的問(wèn)題本項(xiàng)目所采用的3%和5%石灰劑量均是指三級(jí)灰。運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)的生石灰必須滿足規(guī)范要求，達(dá)到三級(jí)灰的技術(shù)指

16、標(biāo)。否則，生石灰中的活性成分不足，為達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的石灰劑量，勢(shì)必造成石灰實(shí)際使用量大于理論數(shù)量，從而導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)“壓實(shí)度不足”的現(xiàn)象。試驗(yàn)檢測(cè)和物資部門必須全力協(xié)作，嚴(yán)格進(jìn)場(chǎng)生石灰的技術(shù)指標(biāo)自檢，杜絕不合格石灰用于路基填筑。生石灰運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)后，在使用前5-7天必須充分進(jìn)行消解，消解后的石灰要過(guò)10mm方孔篩后才能使用。如果消解的不充分的石灰用于路基施工，會(huì)出現(xiàn)由于未充分消解的石灰未充分拌合致使遇水體積膨脹，引起成型后的石灰土表面隆起，形似“蘑菇”（雨后特別明顯，如圖），從而破壞路基的整體強(qiáng)度及穩(wěn)定性。消解后的石灰應(yīng)采取覆蓋等措施避免受雨水沖刷及空氣侵蝕，避免石灰中有效活性成分的流失。石灰的存放時(shí)間對(duì)

17、其質(zhì)量也有較大的影響。石灰隨著存放時(shí)間的增加，有效鈣和氧化鎂的含量會(huì)大幅度下降。有資料表明，石灰放置三個(gè)月，其活性含量可從原來(lái)的80%以上降低到50%左右，放置半年可降低到40%左右。因此，消解后的石灰在用于路基施工前必須進(jìn)行各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的檢測(cè)，只有符合質(zhì)量要求方可使用，否則應(yīng)拒絕使用，以免對(duì)路基整體質(zhì)量造成影響。5.2 含水量的問(wèn)題碾壓時(shí)含水量對(duì)路基整體質(zhì)量的控制有較大的影響，含水量控制得好與壞，將直接關(guān)系到路基的填筑質(zhì)量。一般來(lái)說(shuō)，在最佳含水量的±1%變化范圍內(nèi)碾壓時(shí)效果最佳，能夠比較容易達(dá)到規(guī)范規(guī)定的壓實(shí)度，但這個(gè)范圍也不是一成不變的，還要根據(jù)當(dāng)時(shí)的天氣、氣溫、自身的機(jī)械配置等

18、具體情況來(lái)定。碾壓時(shí)含水量過(guò)大或過(guò)小，均會(huì)造成壓實(shí)度不能滿足規(guī)范要求，另外還會(huì)出現(xiàn)局部“彈簧”、失水開(kāi)裂、并有大面積起皮及擁包現(xiàn)象，甚至降低石灰土自身的強(qiáng)度，破壞板體結(jié)構(gòu)，對(duì)整個(gè)路基質(zhì)量造成不良影響。圖8 養(yǎng)護(hù)不及時(shí)造成路基表面失水開(kāi)裂因此，在施工過(guò)程中要特別注意碾壓前含水量的控制。如含水量過(guò)大，應(yīng)及時(shí)對(duì)相應(yīng)路段做重新翻曬處理；如含水量過(guò)小，則應(yīng)對(duì)相應(yīng)路段補(bǔ)水拌合處理，使之達(dá)到合適的含水量再進(jìn)行碾壓。另應(yīng)注意炎熱天氣下未成型的路基表面水分散失很快，應(yīng)在當(dāng)天進(jìn)行少量補(bǔ)水，待水分浸入表層3-5厘米后及時(shí)進(jìn)行碾壓（以不粘輪為標(biāo)準(zhǔn)）。5.3 石灰劑量的問(wèn)題石灰劑量的問(wèn)題主要指局部路段實(shí)際用量與設(shè)計(jì)用量

19、不一致，表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是受制于現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備及施工工藝，存在布灰時(shí)隨意性很大、灰劑量不均勻的通?。哼@里布灰較少，那里布灰又較多；二是已經(jīng)布好灰或者灰土拌好后還沒(méi)有來(lái)得及整平、碾壓就遭遇突然降雨，造成石灰中有效成分流失較多，為了保證石灰土的強(qiáng)度能夠滿足要求，不得不“二次布灰”。試驗(yàn)表明石灰劑量每增加1個(gè)百分點(diǎn)，則壓實(shí)度相應(yīng)降低0.50.8個(gè)百分點(diǎn)。而石灰劑量對(duì)壓實(shí)度的影響比較明顯，這將導(dǎo)致布灰少的地方壓實(shí)度過(guò)高甚至超百，而布灰多的地方又將會(huì)出現(xiàn)壓實(shí)度不夠的“假象”。出現(xiàn)這種情況，切忌采用補(bǔ)壓的方式進(jìn)行處理，以免造成土體早期強(qiáng)度的破壞，應(yīng)及時(shí)從壓實(shí)度檢測(cè)位置現(xiàn)場(chǎng)取土，及時(shí)重做擊實(shí)試驗(yàn)，從而確定壓實(shí)度合格與否。5.4 其他探討的問(wèn)題石灰改善土應(yīng)盡量避免在不利季節(jié)施工，更不宜安排在雨季施工，降雨時(shí)應(yīng)停止施工。施工時(shí)氣溫應(yīng)不低于5，并最好在第一次雨雪來(lái)臨之前一個(gè)月完成或結(jié)束施工。否則成型的灰土表層會(huì)被浸水產(chǎn)生凍融破壞，影響路基強(qiáng)度。在不利季