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石灰粉煤灰稳定土路面底基层施工技术
孔繁龙
（扬州华建交通工程咨询监理有限公司，江苏 扬州 225009）
摘要：论文结合润扬大桥南接线高速公路的施工实践，从混合料组成设计、现场拌和、整型、碾压及组合、养生等方面阐述了二灰土底基层的施工工艺，提出了各组份计量控制及检测的方法，并对常见的通病提出对策。
关键词：二灰土；施工工艺 ；计量控制；通病防治
石灰粉煤灰稳定土（简称二灰土）作为底基层的结构，相比而言具有：整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好，而且较为经济。国内外高等级公路越来越多地采用。在江苏地区通常采用二灰土作为底基层的结构形式。润扬大桥南接线高速公路也采用了这一形式，结构层厚度为20㎝。底基层虽作为路面的结构层，但由于施工时常纳入路基施工标段，采用路拌法层铺施工。施工中经常出现原材料质量不合格、配合比不准确、拌和不均匀、碾压不密实、接缝不平整等质量弊病，以及出现粘土夹层、起皮、起包、开裂等缺陷。本文结合润扬大桥南接线高速公路的施工实践，介绍二灰土底基层的施工技术，并对常见的通病提出对策。
1 混合料组成设计
1.1 原材料的选择
（1）石灰 石灰质量应符合不低于Ⅱ级消石灰或Ⅱ级生石灰的各项技术指标要求，石灰要分批进场，做到既不影响施工进度，又不过多存放，应尽量缩短堆放时间，如存放时间稍长应予履盖，并采取封存措施，妥善保管。
石灰用插管式消解，通过流量控制消解石灰的用水量，既要保证石灰充分消解，水又不宜过多。消解好的石灰存放时间应为7～10天。消石灰必须采用机械过筛法，通过1㎝的筛孔。消石灰布撒前应满足不低于Ⅱ级消石灰的要求。
（2）粉煤灰 粉煤灰中SiO2、Al2O3、和Fe2O3总含量应大于70%，烧失量不应超过20%，比表面积宜大于2500cm2/g（或90%通0.3mm筛孔，70%通过0.075mm筛孔）。对于湿粉煤灰其含水量应≤35%，含水量过大时，粉煤灰易凝聚成团，造成拌和困难。如进场含水量偏大，可采用打堆、翻晒等措施，降低含水量。
（3）土 宜采用塑料指数12～20的粘土（亚粘土），有机质含量＞10%的土不得使用。润扬大桥南接线高速公路采用的J1-N4取土坑，土质为低液限粘土，液限WL=39.8，塑限Wp=22.0，塑性指数Ip=17.8，有机质含量=0.298%。
（4）水 人或牲畜饮用水的水源，皆可使用。
1.2 混合料组成设计
⑴制备不同比例的石灰粉煤灰混合料（如20：80，25：75，30：70，35：65，40：60）确定其各自的最佳含水量和最大干密度，同时作出二灰中石灰剂量标准曲线。确立同一龄期，同一压实度试件的抗压强度，选用强度最大的石灰粉煤灰比例（宜在1：2～1：4之间）。试验结果如下图所示：
⑵根据上述选定的二灰比例，制备同一土样的4～5种不同配合比的二灰土。石灰粉煤与土的比例宜在30：70～50：50之间。
⑶用重型击实法确定各组混合料的最佳含水量和最大干密度，同时作出二灰土中二灰剂量标准曲线。试验结果如下图所示：
⑷在最佳含水量状况下，按要求的压实度（对于稳定细粒土按重型击实标准，K=95%）制备混合料试件，在标准条件下养护6天，浸水一天后取得无侧限抗压强度。
⑸二灰土试件的7天浸水抗压强度的代表值应大于等于0.6MPa。
⑹抗压强度的代表值按下式计算：
Rd=RAVG（1－ZαCv）
式中：Rd——该组试件抗压强度的代表值，MPa；
Cv——试验结果的偏差系数（以小数计）；
Zα——保证率系数，高速公路保证率95%，此时Zα=1.645；
RAVG——该组试件抗压强度的平均值，MPa；
⑺取符合强度要求的最佳配合比作为二灰土的生产配合比，用重型击实求得最佳含水量和最大干密度，并测定混合料的干密度，考虑施工中可能出现的误差，制作二灰比例比最佳配合比相差±5%的混合料，测其干密度，报经监理工程师确认、批准后，以指导施工。
⑻二灰土试件的标准养护条件是：将制好的试件脱模称量后，应立即放到相对湿度95%的密封湿气箱或相对湿度95%养护室内养生，养护温度为25±20C。养生期最后一天（第7天），将试件浸泡在水中，水的深度应使水面在试件顶上约2.5㎝。浸水的温度与养护温度相同。在浸泡水之前，应再次称试件的质量，在养生期间试件质量损失应不超过1g，质量损失超过此规定的试件，应该作废。
将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水，并称试件的质量，然后测定无侧限抗压强度。
润扬大桥南接线高速公路经试验，确定二灰土的配合比为石灰：粉煤灰：粘土=8：24：68，ρd•m =1.592g/cm3，WOptimum =20.3%。
2 施工工艺
2.1准备下承层
⑴对二灰土的下承层-路基的外形（包括路基的高程、中线偏位、宽度、横坡度和平整度）、路基的强度（碾压检查：用12～15T三轮压路机以低挡速度1.5～1.7km/h沿路基表面碾压3～4遍作全面检查，不得有松散、压实度过低或土过湿发生的弹簧现象；弯沉检查：用BZZ-100标准车以规定频率检查路基表面回弹弯沉，按测试季节算出保证率97.7%下的代表弯沉值,不大于设计算得的允许值）、路基的沉降（路基95区施工完成后，沉降速率应连续两个月小于5㎜/月）进行检查，应当表面平整、坚实，有规定的路拱，无任何松散的材料和软弱处，且沉降量应符合要求；
⑵在下承层上恢复中线，每20M设一桩，并在两侧路肩边缘外设指示桩，横断面半幅设三个高程控制点，逐桩进行水平测量，算出各断面所需摊铺土的厚度，在所钉竹片桩上标出其相应高度；
⑶根据实测高程、二灰土工作面宽度、厚度及试验最大干密度等计算路段所需二灰土重量，根据配合比及实测含水量算出土、石灰、粉煤灰的重量，根据运料车辆吨位计算每车料的堆放距离，并根据在相同施工条件下素土、石灰、粉煤灰的含水量与松铺厚度的关系来控制现场铺筑厚度。
2.2运输和摊铺土料
⑴路基上用石灰线标出布料网格；
⑵拖运土料，控制每车料的数量相等；
⑶推土机将土堆推开后，用平地机将土均匀地摊铺在预定地路基上，力求表面平整，并有规定的路拱；
⑷摊铺过程中，测量人员跟踪检测松铺，控制误差±0.5cm，必要时进行增减料工作；
⑸测定土的含水量。如含水量过大则进行翻晒厚度；过小，则应洒水焖料，使土含水量控制在比二灰土的最佳含水量低2～3%；
⑹用平地机对土层进行初步整平，并用人工进行局部找平，后用振动压路机静压一遍，使其表面平整，压实度达85%。
2.3运输和摊铺粉煤灰
⑴用石灰线标出布料网格；
⑵拖运粉煤灰，控制每车料的数量相等；
⑶推土机将粉煤灰堆推开后，用平地机将粉煤灰均匀地摊铺在预定的路基上，用振动压路机快速静压一遍，并对各处进行松铺厚度量测；
2.4运输和摊铺石灰
⑴用石灰线标出布灰网格；
⑵布撒消石灰宜采用布灰机，平地机找平，人工辅助，使灰量均匀。注意控制各处的松铺厚度基本一致。
2.5路拌混合料
⑴稳定土拌和机要求：功率大于400ph；拌和深度大于40cm或大于二灰土的松铺厚度；
⑵用稳定土拌和机拌和混合料两遍以上，拌和深度达到稳定土层底，拌和中设专人跟踪拌和机，随时检查拌和深度以便及时调整，避免拌和底部出现素土夹层。拌和中略破坏下承层表面10mm左右，以加强上下层之间的结合，拌和遍数以混合料均匀一致为止；采用挑沟法和EDTA滴定法随时检查拌和的均匀性、深度及石灰剂量，不允许出现花白条带和夹层；当土块最大尺寸＞15㎜且含量超过5%时，必须整平，稳压，再次拌和。
⑶拌和时随时检查含水量，如含水量过大则多拌和、翻晒两遍；如含水量过小，用喷管式洒水车洒水补充含水量，使含水量等于或略大于最佳含水量（1～3%左右），拌和机跟洒水车后进行拌和；
⑷拌和均匀后平整碾压前，按抽检频率取混合料做规定压实度条件下的无侧限抗压强度试件，移置标养室养生，待七天后测其抗压强度；同时测定灰剂量，含水量，测定混合料的干密度，检查二灰与土的施工比例。
2.6整型
测量人员迅速恢复高程控制点，钉上竹片桩，桩顶高程即是控制高程。平地机开始整型，必要时，再返回刮一遍。用光轮压路机快速碾压一遍，以发现潜在不平整，对不平整处，将表面5cm耙松、补料，进行第一次找平。重复上述步骤，再次整型、碾压、找平，局部可人工找平。底基层表面高出设计标高部分应予以刮除并将其扫出路外。每次整平中，都要按规定的坡度和路拱进行，特别注意接缝要适顺平整，测量人员要对每个断面逐个检测，确定断面高程是否准确，对局部低于设计标高之处，不能采用贴补，掌握“宁高勿低”、“宁刮勿补”的原则，并使纵向线型平滑一致。整型过程中禁止任何车辆通行。
2.7碾压及组合
拌和好的混合料不得超过24h，要一次性碾压成型。压实度的检查应用灌砂法从底基层的全厚取样。压实度检测的同时，对二灰土的层厚、拌和均匀性、石灰消解情况等进行检查。整型后，当混合料大于最佳含水量1%～±3%时，进行碾压，如表面水分不足，应当适量洒水，严禁洒大水碾压；碾压必须遵循先轻后重、先慢后快、先静后振、先边后中、先下部密实后上部密实的原则，要严格控制各类压路机的碾压速度。前两遍碾压速度控制在1.5～1.7KM/h，以后可采用2.0～2.5KM/h，三轮压路机应重叠三分之一后轮宽。
⑴碾压机械要求：18～21吨的三轮压路机、振动加自重40T以上的振动压路机和20T以上的轮胎压路机；
⑵碾压速度：不管使用哪种型式或质量的压路机进行碾压，其碾压速度对路基土或路面材料层所能达到的密实度有明显影响，而且碾压速度过快，还容易导致容易导致路面的不平整（形成小波浪），被压层的平整度变差。碾压速度影响振动轮对单位面积内材料的压实时间。传递到被压材料层内的能量与碾压速度成反比。具体可通过铺筑试验段选择合适的碾压速度。
⑶压实过程如有“弹簧”、松散，起皮现象应及时翻开重新拌和，及时碾压；
⑷严禁压路机在已成型或正在碾压的路段上“调头”和急刹车，避免基层表面破坏；
⑸两个作业搭接时，前一段碾压时留5～8m混合料不碾压，后一段施工时，将前段留下未压部分，一起再进行拌和，碾压；靠近路肩部分多压2～3遍。
⑹碾压成型后进行钻芯取样，视成型情况及均匀程度来确定能否进行下一到工序。
⑺使用三轮压路机的目的在于解决结构层上部的密实，而三轮压路机轮宽较窄、轮边较多易对表面产生推挤、剪切从而出现局部起皮、松散，应控制三轮压路机碾压遍数。
润扬大桥南接线高速公路二灰土底基层碾压组合如下表：
碾压组合
组合
方式 振动压路机 三 轮
压路机3Y18-21 胶 轮
压路机 XP2600
YZ14 BWZ25D-3
（Bomag）
遍数 静压1遍 弱振3遍+
强振1遍 2遍 2遍
2.8 初期养护
二灰土的强度是在一系列复杂的物理、化学反应过程中逐渐形成的，而且此反应过程需要一定的温度和湿度条件，高温和一定的湿度对二灰土强度的形成很重要，所以适当的养生及养护条件将关系到二灰土能否达到其使用性能的问题。具体养生要求:
①对成型的二灰土养生期间要控制交通，禁止社会车辆及施工大吨位车辆通行。
②施工车辆要慢行，特别是洒水车车辆，注意不要粘坏灰土表面。
③二灰土在养生期间采用工业用纹布、麻袋、草袋、一次性塑料膜等覆盖养生，以保证其一定湿度，表面始终处于湿润状态，防止二灰土底基层表面水分的蒸发而开裂；养生一般不少于7d，气温较高时，则应连续养生。
④为防止二灰土干缩产生裂缝，养生工作宜延续到基层施工为止。
2.9接缝处理
底基层的施工缝应采用对接形式或采用与表面垂直的平接缝处理，确保接缝处的纵向和横向的平整度。
2.10 施工中标高的控制
⑴对路线水准点进行详细复核，保证测量无误。
⑵恢复中心线，并埋设标高控制桩，各桩距离以整桩号为宜，一般不得超过25m。
⑶在控制桩上标出二灰土压实后和未压前的标高。
⑷严格控制二灰土的摊铺厚度，整平后及时测量标高是否符合原计算的标高，不符时用平地机进行调整。路拌法施工时分为粗平、中平和细平三阶段，随时碾压，随时整平。
⑸压实后及时测量是否符合设计标高，验证压实系数是否正确，必要时调整压实系数，避免压实后的标高低于设计标高，施工时要把握“宁高勿低，宁刮勿补”的原则，控制施工，禁止贴补，以免产生起皮现象。
3 各组份计量控制的方法
各组份计量控制的目的在于确保施工配合比与设计配合比吻合；保证达到规定的压实度。由于三种材料之间比重差异较大（石灰、粉煤灰比重2.1～2.2，素土则为2.5左右），比例的变异导致了密度值的变异。施工单位往往通过增加素土的含量，减少粉煤灰的用量造成压实度的假象。而一定配合比的二灰土的压实密度明显影响混合料的强度和耐久性，增加压实密度会改善强度和稳定性。
3.1 土计量控制方法
⑴按配合比计算用土量，根据公式hS=CS•h•ρd•m•K/KS•ρS•d•m（式中：hS—压实度KS下土的厚度；CS—土的比例；h—二灰土的压实厚度；ρd•m—二灰土的最大干密度；K—二灰土需达到的压实度，K取95%；ρS•d•m—土的最大干密度），计算土的虚厚。
⑵按用土比例及每车土量将素土按指定位置堆放，均匀卸在路槽顶面，用旋耕机将土块粉碎，并用推土机和平地机粗平，用轻型压路机稳压一遍，压实度宜控制在85%以上，将稳压后的土层作为计量的基础，检查布土厚度和含水量。
⑶按虚厚控制高程（或在下承层上按试验段确定的松铺厚度设置一定间距的的木墩，进行厚度控制），用平地机平整至符合要求。
3.2 粉煤灰计量控制方法
⑴根据二灰土的配合比，计算粉煤灰的重量，GF=CF•V•ρd•m•K•（1+ WF%）（式中：GF—粉煤灰的重量；CF—粉煤灰的比例；V—二灰土的体积；K—二灰土需达到的压实度，ρd•m—二灰土的最大干密度；WF—粉煤灰的含水量）。
⑵采用打格子的方法，并根据用量比例、运输工具及每单位粉煤灰的重量，确定每方格需要卸放多少单位的粉煤灰，用平地机摊铺均匀，然后用压路机稳压一遍后，测定其松铺厚度和含水量。
⑶在试验段取得的松铺厚度的基础上，可采用按一定间距设置高度为松铺厚度的木墩进行厚度控制的方法，压路机稳压后，按厚度控制的木墩高度作为基准，采用平地机平整。
⑷因施工配合比与设计配合比在施工条件上存在差异，建议粉煤灰剂量增加2%～3%左右。
3.3 石灰计量控制方法
①为防止因含水量变化导致灰剂量不准，施工前应通过试验绘制含水量一松方干密度关系曲线，以便施工时对照计算用灰体积。
②施工现场备消石灰，应过筛除去杂质，沿路边码好灰条，根据试验室提供的延米用灰量制作卡尺，严格控制用灰量。
③布撒消石灰前，可对已铺的粉煤灰、细粒土采用拌和机预拌，压路机稳压，平地机平整。布撒消石灰宜采用布灰机或采用小车布灰，人工摊开，平地机找平，然后再用人工找平，使灰量均匀。
④若用生石灰粉，计算每平方米用量，按每袋生石灰粉稳定的面积，打成方格，控制用灰量。开袋摊铺石灰粉，用刮板找平。开袋时查看石灰粉质量，不合格石灰禁止使用。
⑤因施工配合比与设计配合比在施工条件上存在差异，为确保二灰土的无侧限抗压强度，建议灰剂量增加0.5%左右。
3.4 利用松方干密度控制二灰土的施工比例
二灰土按现有工艺施工，三种材料的比例很难均匀分布，而三种材料的比例对现场压实度的影响较大，试验检测又难以区分。往往是成型较好的路段因粉煤灰用量多而压实度检测不合格，也有的路段压实度合格而成型情况较差，给工程质量的判断带来了难度。因而寻求合理的检测方法，更好地进行质量控制显得非常必要。通过对松方干密度的研究：
⑴保持石灰：粉煤灰的比例不变（取1：3）：
回归方程为：y=Ax+C1=－0.0041x+1.2618。
⑵保持石灰剂量不变：
回归方程为：y=Bx+C2=－0.0033x+1.2125。
通过试验观察，并假定石灰剂量的增加引起的干密度增量近似采用保持石灰：粉煤灰比例不变时，干密度随二灰的比例增加引起的增量。于是建立如下关系公式：
ρd =ρd 0＋(CL－CL0)•A＋(CF－CF0)•B，
其中：ρd—施工配合比下二灰土松方干密度；
ρd 0—设计配合比下二灰土松方干密度；
CL、CF—石灰、粉煤灰的实际重量比；
CL0、CF0—石灰、粉煤灰的设计重量比；
A—保持石灰：粉煤灰比例不变时，ρd随二灰的比例增加引起的增量；
B—保持石灰剂量不变时，ρd随二灰的比例增加引起的增量。
即Δρd=A•ΔCL＋B•ΔCF，
ΔCF=1/B•(Δρd－A•ΔCL)，
两边同除以CF0并整理得：
ΔCF/CF0=Δρd/（B•CF0）－A/B•ΔCL/CF0。
令粉煤灰的比例变化率CVF=ΔCF/CF0，则
CVF=Δρd/（B•CF0）－A/B•ΔCL/CF0。
若CVF∈[ -5%，5%]，可以认为配合比控制良好。
3.5 二灰土施工含水量的控制
建立关系式：
WLFSS=WOptimum + 3%
WLFSS=CLime•WLime+ CFly-ash•WFly-ash+CSoil•WSoil
其中：WLFSS为二灰土的施工含水量；
WOptimum为二灰土的最佳含水量；
CLime、CFly-ash、CSoil分别为石灰、粉煤灰、土的设计配合比；
WLime、WFly-ash、WSoil分别为石灰、粉煤灰、土的施工含水量。
若CLime：CFly-ash：CSoil = 8：24：68，
由试验知WOptimum=20.3%，取WFly-ash=35%，WLine=30% 。
则得：WSoil=18%。以此作为各组份含水量控制的依据。
3.6 均匀性的影响与控制
根据有关试验，底基层厚度减薄2cm引起的路面可靠度降低约0.02；厚度的变异系数从小到大，导致路面可靠度下降0.013～0.033；配合比的不均匀性引起基层回弹模量ES变异系数增大，导致路面可靠度下降0.04～0.06。因而实际底基层施工中，保证结构层回弹模量及厚度不小于设计值前提下，要设法提高其均匀性，减小底基层材料回弹模量的变异系数。对路拌法施工的二灰土底基层的均匀性的控制方法：
①加强各组份的计量及布料均匀性控制；
②加强拌和的遍数的控制。现场检查色泽均匀性、素土颗粒尺寸＞15mm的含量，同时采用EDTA滴定检查石灰剂量、测定松方干密度并计算CVF指标，若超出要求，可增加粉煤灰的剂量或拌和遍数；
③采用挑沟检查法，即在拌和之后、碾压之前，每隔一定间距，用铲锹沿横向将二灰土挖开一条横沟，检查二灰土的拌和是否均匀，有无素土夹层，切入下承层的厚度等情况的质量检查方法。
4 常见质量弊病的对策
4.1 表面起皮、松散
二灰稳定土起皮、松散现象一直是施工中的一个难题，尤其是塑性指数低的土用石灰稳定时，起皮、松散更普遍。而施工中摸索出来的处理方法有时只能在某种特定条件下有效，所以因地制宜是解决此问题的关键。
⑴原因分析
①碾压时二灰土含量水量偏小。
②二灰土未及时碾压，表层失水过多。
③碾压未按先轻后重、先慢后快的原则。
④灰量不足或失效，灰土拌和不匀。
⑵预防措施
①施工时二灰土含水量应控制在大于最佳含水量1%～3%之间，并及时压实。
②按先轻后重的碾压程序逐步压实，机轮要保持干净，粘附的灰土要设专人随机清理。
③高温有风的干燥气候，尽量上午备料、下午整平、夜间碾压，或采取覆盖碾压。
④石灰剂量要足，不能失效，拌和要均匀。
⑶处理措施
当发现局部灰土已严重起皮松散时，可用拌和设备将灰土表面5cm拌松、重洒水，待水份充分透入土颗粒内部并均匀分散后整平碾压。
4.2 表面起包
二灰土施工中，有时在已成型的表面起一些鼓包，俗称“起蘑菇”，有的是在成型后很快出现，有的时间较长，甚至在铺筑沥青面层之后才出现，将面层顶起，这种现象虽不多见，但一旦发生将给工程埋下隐患。
⑴原因分析
①石灰内有未消解的石灰块，灰土碾压完毕后，在拌和水、养生时水的作用下使石灰块继续消解膨胀。生石灰消解过程中，体积增大1～2.5倍。
②消解石灰使用前未按规定过筛。
③使用生石灰时，洒水后闷料时间短，石灰未充分消解。
④石灰中有欠火灰或镁质石灰含量多，所需消解时间较长。
⑤石灰中氧化镁含量超出规范规定。
⑵预防措施
①生石灰应在使用前7～10d浇水充分消解。
②消石灰必须通过10㎜筛后才能使用。
③检查拌和后的石灰土中石灰粒度并对石灰土做EDTA滴定试验，控制氧化镁含量。
⑶处理措施
如果发现二灰土起“蘑菇”，应先洒水并持续一段时间，使二灰土中的灰块能充分消解。对于少量的“蘑菇”且经一段时间后未再发展，则可将出现的蘑菇挖除，继续下道工序。若出现蘑菇面积大，或面积虽小但随着时间的延续仍在不断出现，则应在基层施工前将整段二灰土返工重做。
4.3 出现素土夹层
⑴原因分析
①二灰土压实厚度偏大。
②拌和设备不配套，现场盯岗检查不严。
③拌和设备操作手不认真。
⑵预防措施
遇到该情况应用宝马拌和机将二灰土拌起，并视二灰土缺水情况后洒水，使得二灰土中的含水量大于最佳含水量1%～3%，再用宝马拌和机拌和整型、碾压。拌和时应派专人在机后采用铲锹探坑或采用挑沟法检查拌和深度及均匀性，一旦发现夹层要及时通知拌和机司机加大拌和深度并将有素土夹层段重新拌和。
4.4 出现干缩裂纹
由于二灰土具有的干缩性和温缩性，成型后的石灰稳定土往往在表面产生 [1] [2] 下一页
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