灰土施工工艺及质量检测.docx
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灰土施工工艺及质量检测
西四路灰土施工工艺及质量检测的探讨
摘 要：
石灰土底基层是道路工程的重要结构物之一，具有较高的抗压强度和抗弯强度，而且强度与模量随龄期不断增长。
为确保西四路石灰土施工质量，本文就如何确定合理的施工工艺，以及现场碾压达到设计规定的压实度时，如何选用机具设备类型的最佳组织方式进行了多方案设计，从中找出最佳铺筑工艺。
关键词：
石灰土 施工工艺 质量检测
前言
西四路南段改造工程南起南二路北侧，北止五干排南侧，长2.18公里，是东营市西城区的一条城市主干道。
本工程地处黄河冲积平原，土质为砂性土，地下水位较高,地下水位埋深0.8m左右，最大冻土深0.6m，地基承载力约为80kPa，地震烈度为7度。
平均气温为12.3℃，极端最高气温39.9℃，极端最低气温-21.2℃。
年降水量598.3mm，日最大降水量为366.2mm（1970年发生）。
本工程道路底基层结构为两层灰土，厚度都是15cm，剂量为10%和12%，考虑新旧路面的搭接，道路每侧底层灰土宽为9.25米，面层灰土宽为9.5米；采用以机械拌和为主配合人工筛拌和摊铺。
石灰土底基层是路面结构中的重要结构物之一，稳定性好，具有抗冻性，结构本身自成板本，在力的作用下变形小，成为半刚性。
用做基层时，产生的累计变形小，传到下承层上的受力面积大而且均匀，有良好的路面使用品质。
然而石灰土的早期强度低，为确保石灰土的施工质量，我们对石灰土铺筑进行了专题研究，就如何确定合理的施工工艺，以及现场碾压达到设计规定的压实度时，如何选用所用机具设备类型的最佳组织方式进行了多方案设计，并付诸实施，从中找出最佳铺筑工艺。
1、施工前的准备
施工前由现场取土样和灰样送试验室，做白灰质量检验和10%和12%灰土重型击实试验，并出报告。
验证白灰符合规范要求：
10%灰土最大干密度为1.71g/cm3，最佳含水量为16.2%；12%灰土最大干密度为1.69g/cm3，最佳含水量为16.8%。
熟石灰的自然密度650kg/cm3。
石灰、土用量采用用重量及层铺初压虚厚双控制。
首先用以下公式计算各原材料的用量：
Gi=KiKStr（1+ωi）
式中 S—摊铺面积；
r——石灰土的最大干密度；
K——规范规定的压实度；
t——压实厚度；
ωi——天然含水量。
针对不同运输车辆标定每车不同材料的运输重量，根据不同材料的总需要量计算所需要的运输车数，宜堆放在已划格线内；并做好以下准备工作：
（1）路槽顶面的验收验收规范见表1。
表1
序号
项目
压实度（％）及允许偏差
检验频率
土路床
石路床
范围
点数
1
△压实度（深度0～30cm）
快速路和主干路
轻型击实
98
1000㎡
3
重型击实
95
次干路
轻型击实
95
重型击实
93
支路
轻型击实
92
重型击实
90
XX文库-让每个人平等地提升自我2
中线高程
±20mm
XX文库-让每个人平等地提升自我±20mm
20m
1
3
平整度
20mm
30mm
20m
路宽（m）
<9
1
9~15
2
>15
3
4
宽度
＋200mm0
+100m0
40m
1
5
横坡
±20mm且不大于±0.3％
0.50%
20m
路宽（m）
<9
2
9~15
4
>15
6
（2）洒水湿润路基顶面.
（3）测量放样
按图纸放出中桩和边桩，对路中心桩进行二次放样工作，以取得准确的平面位置，然后把中线桩位引到路肩两侧路槽边缘线外1m以辅助控制中心桩位，同时进行固桩工作，以免在结构层施工期间有中心偏位现象发生。
在中心桩位复测的同时，对沿线固定水准点进行联测，误差控制在《技术规范》以内，以取得准确的路面高程，通过水准测量将石灰土顶面的设计标高引到相应的中桩及边桩上，以便于施工中具体控制标高。
另外，施工路段上宜采用石灰线放出方格网，以控制卸料纵横间距。
2 机械配备
常用机械设备配制见表2。
表2
名称
数量
用途
宝马拌合机
1
拌合
链轨车
1
稳压
C30振动压路机
1
稳压、碾压
18－21三轮压路机
1
稳压
50装载机
1
装土、石灰
洒水车
1
养生
5t自卸车
若干
运土、石灰
拖拉机
若干
运土、石灰
3、材料准备
本工程公路路面底基层设计为15ｃｍ厚的10％灰土和12％灰土各一层，采用路拌法施工，按照《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034－2000）的要求，压实度为95％，７ｄ无侧限抗压强度为0.6MPa。
为保证工程质量，检测试验应在严格执行现行有效试验规程的前提下，对具体操作做进一步的分析，排除试验过程中的不良影响因素，确保试验数据的科学公正。
3.1土
实践证明，具有粘性的土较好，其稳定的效果显著，强度也高。
当采用高液限粘土时施工不易粉碎，采用粉性土的石灰土早期强度较低,但后期强度也可满足行车要求；采用低液限土质时易拌和，但难以碾压成型。
一般采用塑性指数12～20（100g平衡锥测液限，搓条法测塑限）的粘性土为好。
塑性指数偏大的粘性土，要加强粉碎，粉碎后，土中15～25mm的土块不宜超过5％。
经验证明塑性指数小于12的土不宜用石灰稳定，塑性指数18以上的粘性土更宜于水泥石灰综合稳定。
对于硫酸盐类含量超过0.8％或腐殖质含量超过10％的土，对强度显著影响，不宜直接采用。
采集土时应在预定的深度范围内采集土，不应分层采集，不应将不合格的土采集在一起。
经检测采集的土最大干密度1.72g/cm3,最佳含水量为14％左右。
3.２ 石灰
采用山东淄博地区所产的石灰，按照《公路路面基层施工技术规范》（JTJ034－2000）和《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》（JTJ057－1994）的要求；消石灰CaO＋MgO含量约为75.4％，系Ⅲ级钙质生石灰。
并在使用前7～10d集中消解，消解的用水量控制在500～800kg/t范围内，消解后的石灰以不扬灰亦不结团为原则；用前宜过10mm的方孔筛。
4 运输、摊铺
4.1 土的运输与摊铺
素土的运输宜采用10t自卸车过磅，保证每车装载量基本一致，按格卸料。
当卸料长度大于50m时，开始用推土机摊铺，平地机整平，然后用链轨车快速稳压两遍，以防止上石灰时运输车辆碾压出车辙，使其上的材料留于车辙中而形成带状不均。
测其厚度，一般每层素土控制在17～18cm。
4.2石灰运输、摊铺
石灰的运输可采用5t的自卸汽车进行。
石灰的摊铺用人工进行，根据计算出的白灰用量和卡方尺断面，人工码出方待检，验收合格同意摊铺，然后人工摊铺。
注意摊铺均匀，并拣出石块。
对暴露的不平整人工摊铺均匀，并测其松铺厚度，一般控制在3.5～4.5cm。
全部料摊铺后，并测其总的松铺厚度，一般每层控制在20.5～22.5cm,由此可得松铺系数。
4.3 洒水或晾晒
根据测得的土、石灰的含水量，计算出综合含水量ω，当含水量达不到最佳含水量的-2%，则洒水，补水量为：
G=ρLBt（ω0-ω）
式中ρ——灰土的最大干密度；
L、B——摊铺长度和宽度；
t——压实厚度；
ω0——最佳含水量。
洒水车洒水时不得停车或调头，含水量超过最佳含水量+2%时，则需晾晒至合格为止。
5拌和
石灰摊铺100m后，可进行拌和。
（1）采用宝马拌和机拌和，拌和深度以打入路槽顶面1cm为限，以保证上下层的连接，确保没有夹层；故一般调齿深为23cm，并随时检查拌和深度，不合适时，告诉操作手调整拌和深度，目测混合料颜色是否均匀一致；
（2）拌和时，横向搭接30cm，注意行驶时避免陷入旁边的拌槽,以防由此引起后桥歪斜，影响拌和效果。
（3）由于路拌机后盖的影响，二灰土必须加宽铺筑（或路肩土的培土）。
（4）新旧接缝处采用人工筛拌法。
将土和石灰混合或交替过孔径20mm的筛，筛余土块应随打碎随过筛。
6稳定、初平
用链轨车以8km/h对疏松的灰土静压二遍，以暴露潜在的不平整，然后用平地机来回刮平，辅以人工整平，再用压路机快速稳压一遍。
测其混合料的含水量、石灰剂量以及大于1.5cm颗粒含量，并取样做无侧限抗压强度试件，当含水量在最佳含水量+2%、-1%的范围内，灰剂量不小于8%，大于1.5cm颗粒含量小于5%，即可进行下道工序，否则采取洒水、晾晒、加灰、重拌等措施。
7 精平
每50m一个断面挂线检查标高，然后用平地机精整，高的地方刮去，不足之处从接头处取拌好的混合料补料。
同时，用核子仪测压实度，根据压实度要求，算出还能压下几公分，与理论数值比较，用平地机仔细刮平到要求值或稍高一点（不超过5mm）。
8 振压
精平后检测高程，先用振动压路机不开振稳压一遍，稳压过程中找出低洼的地方，将低洼地方的灰土表面刨松后再用新鲜灰土填补稳压；再用振动压路机错1/2轮强振（低频高幅，激振力约３３０ｋＮ）1~2遍；振动压路机强振１遍后，开始检测压实度，再检测灰土顶面高程，计算松铺系数，一般在1.15左右。
后用18~21三轮压路机错1/2轮静压2~3遍;路面接缝处采用人工打夯，然后用蛙式打夯机夯实，直到符合要求为止。
碾压应在含水量为最佳含水量的＋1％时进行，碾压时须遵守以下规则：
（1）按先轻后重、由两侧向中央顺序进行（曲线段由内侧向外侧）碾压，两边多压1～2遍；
（2）振动启闭应在进行中进行，停车时不得启闭振动开关；（3）为避免安全事故的发生，各压路机间的距离不得小于1.5m。
9 封碾
三轮压路机进行封碾，以表面坚实平整、无明显轮迹为止。
10 养生
养生是保证石灰土基层质量的最后程序，养生条件主要是温度与湿度。
养生条件不同，其强度也不有差异。
当温度高时，物理化学反应大，硬化快，强度增长快。
反之强度增长慢，在负温条件下甚至不增长，因此，要求施工期的最低温度应在50C以上，并在第一次重冰冻（-3～-50C）到来之前1个月～1个半月完成。
西四路灰土底基层施工正在夏季，温度高，水份蒸发快；因而灰土成型后24h至7d内应及时进行洒水保湿养生并封闭交通，7d后至灰土结束施工前同样需要适度洒水养生，并保持一定湿度，以保证灰土表面不开裂、不起灰。
施工过程中及灰土成型后24h内如遇雨应及时覆盖，未碾压完毕的只能晴天翻晒重新掺灰处理，并同时做相应的标准击实试验，求取再次掺灰后的灰土的最大干密度。
故灰土施工期间应密切注意天气的变化，尽量赶在雨前碾压成型。
其新旧路面接缝处见下图：
其灰土底基层施工工艺流程详见图
石灰码方检查含水量
铺素土初步找平铺石灰拌和整平
不合格合格
稳压精平碾压检测养生
11 质量检测
碾压成型后便用水准仪每断面检测标高、横坡，不合格地段应立即返工处理，超高地段可用平地机刮去，局部低洼段应翻开重压，不得贴补；并对灰土的内在质量作下列的检测。
11.1 含水量
水是石灰土的重要组成部分。
它促使石灰土发生物理化学变化，形成强度；含水量测试准确与否对灰土的压实度和强度有着较大的影响，灰土在做标准击实试验和配合比试验时含水量的检测一般用烘干法，而实际施工过程中（碾压时、成型强度试件时）含水量是用酒精烧干法检测的。
对高塑性粘土做灰土，这两种含水量的检测方法，测试结果相差较大，由于粘性土酒精不易烧透，烘干法比酒精烧干法测出的含水量大２～３个百分点。
这样计算出的压实度也相差约２个百分点，强度结果也不能代表灰土的真实强度。
因此，必须通过试验找出这两者的关系，使灰土在配合比试验和现场测试时的含水量相统一。
11.2灰剂量
所谓石灰的剂量是消石灰占干土重的百分率。
石灰的剂量对石灰土强度影响显著，石灰的剂量较低（小于3％～4％）时，石灰主要起稳定作用，土的塑性、膨胀、吸水量减小，使土的密实度、强度得到稳定。
随意剂量的增加，强度和稳定性均提高，但剂量过多超过一定范围时，强度反而降低。
生产实践中不同石灰剂量的石灰土混合料，根据不同的层位，可参照下表石灰剂量进行配制：
可配制石灰剂量
砂砾土和碎石土
低液限粘土
中液限粘土
基层
3％、4％、5％、 6％、7％
10％、12％、13％、14％、16％
6％、8％、10％、12％、14％
底基层
8％、10％、11％、 12％、14％
5％、7％、8％、9％、11％
实际施工过程中10％石灰土给合料剂量6％～14％，12％石灰土中结合料剂量8％～16％。
11.2.1标准曲线的建立
结合现场施工情况，一般选用刚满足Ⅲ级灰标准的消石灰；根据实验检测依据；10％石灰土的ＥＤＴＡ耗量在11.2～37.5ｍｌ，12％石灰土的ＥＤＴＡ耗量在16.5～44.5ｍｌ。
其具体情况见下表3：
表3
10％石灰土
12％石灰土
6
11.2
8
17.5
16.5
10
24.6
23.6
12
30.2
30.6
14
37.5
38.1
16
44.5
11.2.2灰剂量的检测
在施工现场取已拌和好的灰土，不过筛直接检测；灰剂量稍低，根据各种灰剂量的配合比结果，只要能保证灰土的强度，可以不二次加灰；若灰剂量过低，则必须重新加灰拌和；各点灰剂量的偏差也能反映出掺灰的均匀情况。
11.3 压实度、强度
压实度和强度是一对统一的指标，７ｄ无侧限抗压强度０．６ＭＰａ是指在９５％的压实度标准下的结果。
用灌砂法检测全层厚的压实度，按规范要求的频率进行检测，对短施工段落进行评定，最少不能少于６个点。
压实度不合格的主要原因有：
①施工配合比不准确。
这主要和石灰的用量有关，石灰的用量多则灰土的最大干密度偏小，石灰的用量少则二灰土的最大干密度偏大。
②含水量不均匀。
灰土的表面含水量偏小，造成灰土表面松散。
③灰土的厚度太大，灰土的下部碾压不密实。
在灰土碾压前多点取样，在室内混合后测含水量，立即成型强度试件，养生7d进行强度试验。
在强度试验过程中要注意以下问题：
①称取灰土试样的质量和成型试件的高度。
试件的高度和二灰土的质量影响其压实度，1mm的高差能使试件压实度增减约２个百分点，从而造成强度值的误差较大，试件高度应控制在5.00ｃｍ±0.05cm；称取灰土试样的质量时，要精确至0.1ｇ。
②选用合适量程的量力环。
量力环的量程一般不宜大于5kN，量程过大压力读数不准确，计算时造成离散系数偏大，代表值偏小，如量力环测出的压力为0.1kN，计算出的强度为0.051MPa。
12 小结
通过对压实度的检测发现，振动压路机碾压主要增加灰土下部的密度，静压主要增加灰土上部和表面的密度，压实度随着碾压遍数的增加而增加，当碾压遍数达到一定数量后压实度不再增加；再继续碾压，随着碾压遍数的增加压实度反而减小，且表面松散，若此时压实度仍达不到要求，说明该压实组合不合理，应重新调整压实方案。
通过施工发现，局部灰土的表面有起皮和松散现象，其主要原因为：
①平地机操作手技术较差，整平次数过多，使得灰土的表面有贴补的薄层，并造成表面含水量过小；②过度碾压。
因此，在灰土施工时要将松铺系数适当调大，整平时将高出的灰土刮除，做到“宁刮勿补”，减少整平次数。
一旦出现起皮和松散现象，即使再洒水碾压也不能将已起皮和松散的部分密实地紧贴在下部的灰土上，只能待灰土强度形成后将表面这部分铲出，否则将会在底基层和基层之间形成一层软弱的夹层。
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