石灰改良土路基填筑質量控制技術探討

張 哲 江龍進

（安徽省交通規(guī)劃設計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置取土場集中取土為主，素土的最小承載比達不到規(guī)范要求，一般采用摻灰改良處理。摻灰改良土體量較大，其施工質量控制尤為重要。本文通過碾壓前網格化布灰高度控制和碾壓后EDTA滴定法檢驗石灰劑量的雙控指標，能有效確保灰土施工質量，實現(xiàn)事前控制和事后檢驗的目標。本文對石灰改良土路基填筑質量的控制技術進行討論。

1 摻灰改良方案設計

安徽省北部地區(qū)地勢平坦，路基均為填方，路基填料以設置取土場集中取土方式為主。勘察資料顯示，取土場10m深度范圍內地層主要為全新統(tǒng)（Q4al）低液限黏土、低液限粉質黏土、低液限粉土，局部分布有高液限黏土，土質脹縮等級為弱膨脹性，素土的最小承載比一般達不到規(guī)范要求，需要進行摻灰改良處理[1]。根據(jù)室內土工試驗，摻灰2%改良后滿足設計規(guī)范要求。但考慮到室內試驗與施工現(xiàn)場的差異性，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表1。

表1 摻灰改良方案設計

結合安徽省北部地區(qū)近年來類似項目建設經驗，為滿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，如何保質保量完成改良灰土填筑完后的質量控制，對控制項目整體質量尤為重要。

2 灰土填筑質量控制

為有效確保灰土施工質量，結合以往項目建設經驗，灰土現(xiàn)場質量控制可分別采用碾壓前網格化布灰高度控制和碾壓后EDTA滴定法檢驗石灰劑量的雙控指標[2]。

2.1 碾壓前網格化布灰高度控制（事前控制）

石灰等級選用Ⅱ或Ⅲ級灰，其技術指標應滿足《公路路面基層施工技術細則》（JTG/T F20-2015）表3.3.1-2消石灰技術要求。網格法布灰高度質量控制情況見表2。

表2 網格法布灰高度質量控制

5%石灰土布灰高度計算過程：

（1）實測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）干土質量=灰土最大干密度×壓實系數(shù)/（1+摻灰比例）=1780×0.96/（1+0.05）=1627.4kg；

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

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

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

（6）網格法布灰高度=壓實成型厚度20cm每平方米布灰質量/石灰土堆積密度/試驗檢測有效鈣鎂含量=16.6/700/0.57=4.16cm。

摻灰比例為3%、對應壓實系數(shù)為93%和94%時，相應的布灰高度計算過程如上，計算值分別為2.53cm和2.50cm。

2.2 EDTA滴定法檢驗石灰劑量（事后控制）

對已碾壓成型的石灰土，按規(guī)定的檢驗頻率并按JTG E51-2009第T0809-2009 EDTA滴定法檢驗其石灰劑量。當石灰劑量低于設計摻量時，則應補撒石灰，重新拌和均勻再經檢驗合格后方可進行碾壓成型。

2.3 石灰土施工質量控制

石灰土施工主要工序包括備土、鋪土；攤鋪整平；平地機整平；布石灰（備灰、消解、灑布）；拌和；檢測石灰劑量和現(xiàn)場取樣做標準密度；穩(wěn)壓粗平；平地機精平；終壓；養(yǎng)生；質量驗收共十道質量控制工序。過程中注意事項如下：

（1）當含水量大時，使用灰土拌和機進行翻曬并定時檢測含水率。當含水量小時，灑水補充水分，采用拌和機翻拌，使水分分布均勻，并悶料一夜，考慮拌和、整平、碾壓過程中的水分損失，實際在路床施工時含水量應增加1%~2%。初平過程中人工配合剔除填料中雜物，防止拌和機在拌合過程中損傷刀頭。

（2）在直線段，平地機由兩側向路中心進行刮平；在平曲線段，平地機由內側向外側進行刮平。必要時，再返回刮一遍。整形應達到設計規(guī)定的縱坡及橫坡，并檢測土層松鋪厚度。

（3）灰土施工前7~10d對生石灰進行悶灰消解。石灰需達到Ⅲ級以上標準，不得在路基上進行石灰消解，石灰消解時應避免污染環(huán)境。

（4）對消解后的石灰進行覆蓋，沒有覆蓋的情況下有效鈣鎂含量會降解；盡量縮短消石灰的存放時間，一般存放時間不超過15d，放置時間超過15d的，使用前需重新測定有效鈣及氧化鎂含量。放置時間過長的消石灰（存放時間超過1個月以上），其有效氧化鈣和氧化鎂含量會大幅度下降，為保證灰土穩(wěn)定性，應用作路基底處理。

（5）采用機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進行拌和，機械行進應盡量勻速，禁止快慢不均。

（6）調整好拌和機的拌和深度，為提高拌和效果，拌和順序應由兩側向中心，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，應先使用平地機進行粗平，直至拌和完成。灰土一般至少保證三遍拌合。

（7）拌合過程中視混合料的含水情況，碾壓時按最佳含水量的要求，適當灑水。若土的塑性指數(shù)高，土塊不易拌碎，應增加拌和遍數(shù)，滿足規(guī)范要求為準（混合料顏色均勻一致，沒有灰條、灰團和花面）。

（8）灰土拌和機拌合時應控制刀頭對下承層拌入深度（約2~3cm左右），以利于上下粘結。但拌和時也需要合理控制拌和深度，避免破壞下承層路基，影響已經成型灰土層的施工質量，也減少了拌和層的灰土劑量。為加強過程質量管理控制，灰土拌和過程中應指派專人進行檢查，檢查方式為：每間隔10~15m對拌和灰土開挖溝槽進行檢驗，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。對于拌和深度不滿足要求的段落，需及時進行重新拌和，直至滿足要求。

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

平地機對灰土精平整平時,備土、備灰要適當考慮富余量，整平時寧刮勿補。每次整形都應按照設計高程進行縱坡和橫坡控制，接縫位置務必平整順暢。最后一遍整平前，采用灑水車均勻噴水，補充表層水份損失的同時，利于灰土的最終碾壓成型。

（10）精平后，灰土碾壓前，應控制拌和灰土的含水量位于最佳含水量±1%范圍內，表面水分不足時應適當灑水。含水量過大時則進行晾曬，至達到要求。碾壓采用18-21T振動式壓路機和21-25T三輪靜態(tài)壓路機聯(lián)合完成。首先用振動壓路機由低向高，由邊緣向中心碾壓，碾壓過程中應行走順直，碾壓方式由弱振到強振再到靜壓的碾壓程序壓實，壓路機行駛速度控制在3km/h以內。碾壓需連續(xù)完成，中途不停頓。

碾壓采用重型壓路機全輪錯位，先弱振1~2遍，再強振2~3遍，碾壓速度由慢至快。振動壓路機重疊40～50cm，振動壓路機碾壓完成后，改用三輪靜態(tài)壓路機低速1/2錯輪碾壓3~4遍，直至壓實度合格。為提高邊部壓實效果，路基兩側超寬填筑段需同主體工程一并碾壓。做到無偏壓、無死角、碾壓均勻。

在下層完成碾壓經檢驗質量合格后，可以立即鋪筑上層。對于不能及時覆蓋上層結構層的灰土，必須進行塑料薄膜覆蓋保濕養(yǎng)生。封閉施工現(xiàn)場，非施工人員及車輛不得進入養(yǎng)護路段。養(yǎng)生期間，應保證灰土表面處于潮濕狀態(tài)。

3 其他注意事項

3.1 石灰土的強度控制

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

（1）優(yōu)選適宜的土質。塑性指數(shù)在12~20之間的粉質黏土或黏質粉土采用石灰改良處理，強度可以得到保證，是良好的路基填筑材料，應優(yōu)先選擇。而重黏土含水量對拌和影響顯著，摻灰改良前應合理控制含水量，并對原材進行充分破碎，以提高拌和均勻性和壓實效果。工程實踐證明，對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，實現(xiàn)重黏土“砂化”。第二次再補足剩余石灰進行現(xiàn)場拌和。

（2）石灰品質控制。為提高現(xiàn)場灰土拌和效果，有效保證施工質量，現(xiàn)場采用路拌的石灰應滿足規(guī)范和設計要求并與室內土工試驗采用的石灰品質一致。石灰儲存應搭棚存放，做好防風避雨，避免拌和前失效。

同時，石灰在使用前至少7d進行充分消解并采用10mm篩孔剔除雜質或較大顆粒后應盡快使用，避免長時間存放而影響拌和效果。石灰應用于工程前應對采購的石灰進行抽檢，不符合質量要求的石灰嚴禁應用于工程建設中。

3.2 石灰土的含水量控制

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

3.3 密切關注天氣，合理安排施工

合理控制灰土碾壓時的含水量是實現(xiàn)優(yōu)質工程的關鍵因素，因此，石灰土施工前應密切關注天氣預報，合理避開雨季。同時，為有效保證灰土的質量，灰土拌和碾壓時氣溫應不低于5℃，最好在第一次冰凍來臨之前一個月完成施工。當不利季節(jié)來臨時，對于未施工完的灰土，應采取素土或薄膜覆蓋等方式進行保護，待條件具備時再進行施工。

3.4 灰土養(yǎng)生需及時到位

石灰土成型后按照要求立即進行檢測，對于檢測合格的灰土立即開始保濕養(yǎng)生。養(yǎng)生期一般不少于7d且應封閉交通。

4 結束語

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