石灰改良土施工技術及質量控制

陸敬松 中國鐵路上海局集團有限公司上海鐵路軌道交通開發有限公司

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技術要求的前提下，在粉碎的或原松散的土中摻入一定的石灰，拌合后灑水養生，然后攤鋪壓至一定壓實標準的路基基本結構層。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點。

2 工程概況

G206國道下穿宿淮鐵路工程，設計為一級公路，引道段路基基層使用石灰土處理，石灰土結構層施工平均填土厚度為1 m。項目位于符離集與汴河鎮之間的西側，濉河南側，新汴河的北向，場地地形平坦開闊，屬黃淮沖擊平原地貌。根據鉆探結果顯示，覆蓋層主要為第四系種植土、粉質粘土夾粉土，及第三系粉土、粉質粘土及粘土薄層。路基部分主要為粉質黏土層，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，土質在使用前需要對其基本物理屬性進行試驗，如土質液塑限、擊實參數等。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行設計并施工。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。原材料準備妥當之后，需要進行配比設計，根據實驗室配比進行施工。同時得出施工要求配比下灰劑量標準曲線，以便于及時準確測定含灰量。施工過程中一旦變動土源，配比等相關試驗必須重新進行。

4 石灰改良土技術方案

4.1 石灰改良土拌和

石灰改良土拌和采用集中拌和，拌和前需要對進場石灰進行熟化，熟化后需要將無法消解的塊狀石灰剔除。根據本工程情況，采用質量含量12%的灰土，為了方便施工，將其換算為體積比，即三七灰土。拌和所用素土預先測定其最優含水量，拌和前素土的含水量應在其最優含水量5%以內。根據環保及現場施工要求，需要控制素土含水量在最優含水量以下，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。預拌和后要對石灰土進行灰劑量檢測，確保石灰土的含灰量滿足設計要求。

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、四區段、八流程”三個部分。其中三階段是指準備階段、施工階段、整修驗收階段；四區段是指：填土區、整平區、碾壓區、檢測區；八流程是指：施工準備、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行嚴格控制。石灰與素土拌和后要灑水養生，確保壓實后能達到一定的強度。

4.2.1 施工準備

石灰改良土填筑前，要對地基處理情況、基底幾何尺寸、標高、中線、坡度、平整度以及基底壓實度進行檢查；不符合標準的基底重新進行處理，待達到驗收標準時，方能進行上層墊層施工。石灰改良土正式施工前，需要先取100 m的路段作為試驗段，并詳細記錄該段施工中的各項施工原始數據，如壓實設備類型，最佳組合方式等。試驗段完工后，根據試驗的結果，對施工工序進行優化，在滿足質量要求以及施工進度的前提下，選擇恰當的施工參數指導接下來的施工，施工過程中，需要根據實際情況對控制施工質量的措施進行不斷完善，以確保路基壓實的質量滿足要求。

4.2.2 施工階段

（1）攤鋪。根據路基填筑試驗段測定出的各項數據進行填筑施工。根據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行計算，可以采用白灰畫方格的方式進行自卸車倒土密度的控制，同時埋樁掛線，標示松鋪厚度，每層填料松鋪厚度不大于35 cm，但不小于25 cm。攤鋪完畢后，利用平地機先進行初平和整形，隨后使用壓路機進行一遍快速靜壓，如果還有坑洼現象，則再用平地機配合人工精平。攤鋪混合料應全斷面均勻的攤鋪，嚴禁有縱向接縫出現，且不應有所中斷。如果無法避免中斷且中斷時間超過2 h，需要設置橫向施工縫，橫向接縫應采用搭接施工。整型過程不僅要嚴格按照規定好的坡度和路拱進行，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，根據初步整型后對松鋪厚度的檢查情況，進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。碾壓順序為先兩側后中間、先靜壓后弱振再強振的操作程序進行碾壓。利用重型壓路機在混合料接近最佳含水率時，在路基全寬內碾壓到規定壓實密度，并且碾壓完成后表面應無明顯的碾壓輪痕跡。碾壓過程中，各個區段的交接應相互重疊壓實，縱向搭接長度應大于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大于3.0 m。兩作業區段之間的銜接處縱向搭接拌和長度應大于2.0 m。

（3）養護。一天養護兩次為宜，保持灰土表面濕潤。（溫度大時可減少為一次）。養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、機械的駛入。每層施工前要確保上一層養護時間足夠，能夠達到設計強度，未達到要求，不得進行下一步施工。

4.2.3 修正驗收階段

試驗檢測，施工的質量控制和檢驗符合相應標準，各項指標檢查合格后方進行下層填筑。在每層的改良土施工完畢后，要對壓實度、灰劑量、強度進行檢測。檢測主要內容為：壓實系數K、頂層彎沉值、灰劑量。

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

5 質量控制

5.1 石灰改良土路基施工質量控制

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

認真核實改良的土料種類，在填筑前需要對土源以及石灰進行取樣檢驗，以確保各項參數符合要求；另外，在填筑的過程中要實時對運至現場的填料進行抽樣檢驗，尤其是更換取土場或者土質有所變化時，檢驗應當重新進行；石灰不可存放時間過程，進場石灰要及時檢驗、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%），石灰主要起穩定作用。隨著石灰劑量的增加石灰土的強度和水穩性也顯著提高，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存在，將導致石灰土的強度下降。施工過程中嚴格控制灰劑量滿足設計要求。

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致后期養護中石灰的膨脹，進而導致路面破裂。石灰過少部分強度則不能達到要求。兩種不均勻情況交界處將使得路面發生不均勻沉降，影響路基穩定性。

5.5 石灰土的碾壓

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

6 施工影響因素分析

經過多年的施工經驗積累分析，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、碾壓控制參數等。

6.1 填筑材料的影響

隨著環保要求的提高，石灰的成本日益增加，石灰改良土在施工過程中容易出現為節約成本而少灰的行為。試驗或過程把控不嚴的情況下，施工方常出現少灰現象。根據原設計的強度要求，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，該結構層土體結構發生部分液化，使得路面結構出現裂縫，進一步導致道路的嚴重損壞。因此，需要對施工過程中石灰的用量嚴格把控。

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，由于水分蒸發較快，表層1 cm～2 cm剛碾壓完畢便成為了粉塵，即使進行補水表層也會出現分層，石灰改良土對水分要求較高，除了及時補水的措施外，還應當控制好施工時間。

6.3 施工碾壓方式與碾壓遍數

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平整、光潔。但不宜過度碾壓，控制碾壓遍數在6～8次為宜。過多碾壓，由于水分損失過多的原因，壓實系數不但不會增加很多，甚至還有可能出現下降。

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象比較嚴重。而攤鋪過厚，則達不到規定的壓實效果。

7 結束語

路基質量控制是影響公路使用壽命的關鍵，我們將在今后的施工中不斷積累數據、總結經驗，完善石灰改良土的施工工藝及質量控制標準，使其能更好地指導現場施工。