掺灰土路基施工工艺和质量控制.doc

掺灰土路基施工工艺和质量控制
一、工艺原理
掺灰土是利用在土中掺入石灰材料后，石灰与土之间发生强烈的作用,从而使土的性质发生根本的改变。开始表现为土的塑性降低、最佳含水率增大和最大密实度减小等，随后粘土颗粒就形成粗粉粒状，从而板体性、强度和稳定性提高。
二、材料选择
石灰与土作用时主要发生以下反应：
① 灰消解CaO+H2O=Ca(OH） 2+热量
② 石灰硬化 Ca(OH) 2+CO2+nH2O=CaCO3+（n+1）H2O
石灰：石灰采用Ⅲ级以上的生石灰或消石灰，并进行有效CaO+MgO含量的试验，生石灰有效含量达到70％以上,消石灰有效含量达到55％以上时才可以使用。要尽量缩短石灰的存放时间，如露天堆放时间较长时，要加以覆盖保管,不应遭日晒雨淋
土：土质用塑性指数15—20的粘性土,以及含有一定量的粘性土的中粒土和粗粒土，塑粒指数偏大的粘性土，要加强粉碎，粉碎后土块的最大尺寸不应大于15mm,土中不得含有树根杂草等物。
三．施工准备
1、土工试验及灰土试配
对土和生石灰进行土工试验，试验的内容有：土的液限、塑限、含水率、密度、相对密度、土的击实、土的强度(CBR值)、生石灰的有效成分试验。
掺灰土试验主要包括最大干密度，最佳含水率、CBR值等检测.
2、取土场布置
（1）取土深度可根据用土量和取土坑面积确定。取土场应设置纵、横向坡度和完整的排水系统。施工前在四周设排水沟，以降低地下水位。排水沟要与农田排水渠道连通，以利于降雨等因素流入取土坑的地表水能顺利排除。
（2）取土场开挖前先清除地表20cm厚的耕作层，并把清除的耕植土堆积在取土坑四周形成土埂,待取土结束后覆盖平铺，以便尽快恢复生产力.
（3）为保证雨后能正常运输，进出土场的便道应修整平整，碾压密实，符合施工时的通行能力和载重要求，并应在施工期间定期维护.
四、施工工艺
1、土场拌灰
取土场借土掺灰采用挖掘机和装载机配合拌合。取土方向应顺从场地排水方向，长度以30—50m为宜，根据取土场几何尺寸确定，深度以2-3m为宜。先划定取土方格确定一次拌和取土深度，计算出拌和土方量和用灰量，掺灰时先按设计量的60%-70%掺加，将规定质量的石灰均匀撒在土场划定的方格内，利用挖掘机将原状土挖出后在取土坑一侧码放成土龙，土龙应宽度高度一致,有利于二次布灰，装载机按计算的剩余用灰量将30%-40％生石灰再撒于土龙上,利用挖掘机进行初拌。再用挖掘机配合装载机复拌，通过1—2次翻拌，土粒表面基本包裹着石灰,这时粒径在15—30cm的土块有30％左右,这样的灰土不能直接上路堤使用.应在后续倒堆过程中将大的土颗粒打碎，使石灰进入大颗粒土内部.再经过1—2次倒堆,土块基本都在10cm以下。这样在场地内反复倒垛3～4次,直至拌合均匀。焖灰5-7天后，待土含水率达到符合规范要求时，运到施工场地。
2、灰土路基的填筑
当灰土在土场内经多次处理，可将灰土运到验收合格的下层路段上。
上料后用推土机将土推开，推土可采用斜向推开的方法。推土机将土基本推平，通过履带碾压起到将土颗粒进一步破碎的作用。此后，用轻型压路机稳压一遍,用平地机进行一遍初平，然后利用旋耕机、路拌机进行翻拌、晾晒,并用路拌机将灰土破碎成细颗粒状。
在填筑之前应检测灰土含水率是否接近最佳含水率,如果含水率仍然无法降低至最佳含水率±2％时,则运至现场后要进行适当的翻晒，使灰土达到最佳含水率±2％状态，便于路基压实。
3、运输、整平及碾压
施工前选取有代表性路段进行工艺试验，以确定合理的机械设备组合方式及碾压工艺，指导全线掺灰土路基的施工.
运输采用自卸汽车运输，运输时采用苫布等防护措施进行苫盖，以保证不致污染环境，并保持土的含水率不受损失。
整平采用推土机配合平地机整平,按照压实系数，严格控制每一层的松铺厚度.
整平后,当灰土已破碎至细颗粒状后，检测石灰量、含水率，当石灰量合格、含水率达到或接近最佳含水率时，开始碾压成型。当混合料处于最佳含水率±1％时（如表面水分不足,应适当洒水），立即用振动压路机进行碾压。碾压采取“先轻后重”“先慢后快"的方法，先用光轮压路机或振动压路机静压1遍,然后采用振动压路机振动压实，碾压时由边向中碾压。有超高段由内侧起向外侧碾压.碾压时后轮应重叠1/2的轮宽,后轮必须超过两段的接缝处。后轮压完路面全宽时即为一遍.最后改用光轮压路机低速碾压，达到平整光洁，边沿顺直，表面无轮迹。碾压过程必须错轮1/3曲线由内外侧碾压，碾压速度控制在3—5km/m。碾压一般控制在5—6遍和最后一遍为静压，其余为振动碾压。
碾压过程中，石灰稳定土的表面应始终保持湿润.如表面水蒸发得快，应及时补洒少量的水。如有“弹簧”、松散、起皮等现象，应及时翻开重新拌和，或用其它方法处理,使其达到质量要求.碾压结束后，检测压实度和灰剂量,检测合格进行下层填土，保证施工质量。
五、主要施工要点
1、在路基填筑过湿土时，宜预先在土场采取焖灰处理,过程中要翻拌4遍左右，以降低含水率和减小土体的颗粒.
2、路基上土后加强翻晒，在高于标准击实含水率1~2个点,迅速碾压成型。
3、路基填筑时严格控制填筑厚度，压实后不允许超过30cm。厚度过薄工序增多，浪费人工和机械台班,也影响工期，过厚下层土翻不透，旋耕机更难粉碎到正常厚度，当上层土翻晒,粉碎到规定程度时进行整平、碾压,由于下层土水分没有散失,即使碾压也无法满足压实度要求，重型压路机反复碾压时，路基将形成“弹簧"状态，使路基无法稳定，也无法继续施工,最终只能返工重作，所以,路基填土厚度是过湿土施工必须严格控制的指标。
4、采用21t以上压路机进行施工，特别要重视三轮压路机的碾压遍数。
5、石灰堆放时间不宜太长，特别在没有覆盖的情况下，其有效钙镁的含量会大幅度下降，原先质量符合要求的石灰在无覆盖情况下堆放几个月，可使其质量降为等外石灰。
6、石灰土在使用前应保证石灰充分消解,少用消解不充分的石灰处理路基，碾压成型后，遇雨过程中，未充分消解的石灰继续消解，会引起局部胀松鼓包，形成蘑菇状，影响路基的强度和平整度.
7、施工中要严格控制最佳含水率,在高温季节施工时,过湿土外表很快晾晒较干，而里面土的含水率仍然很大。当使用旋耕机翻晒，粉碎里层湿土时，外层的土也随之一起晒，又成为干土，含水率小于最佳含水率，不容易压到规定密实度，所以,应当在回填土上路基之前,将其在土场进行翻晒、粉碎,至含水率均匀，且大于最佳含水率2 %左右再回填,这样可以少掺灰，同时也可以减少由于土块形成的颗粒状麻面.
六、质量通病
在施工过程中掺灰土容易出现的质量通病,集中表现在不好成型，主要有三个方面,表层起皮，弹簧和裂缝。
1、表层起皮现象
掺灰土表层起皮既影响美观又影响路面质量，由于这些起皮很容易形成夹层，起皮现象归纳起来有两种情况：第一是由于表层过湿，碾压时掌握不好掺灰土被压路机轮子粘起,而出现的麻麻点点,并越积越多；第二是由于表层含水率过小，碾压时发生推移而起皮.对于第一种情况而言,碾压时要掌握好时间，待表层接近最佳含水率时进行碾压，第二种情况的出现则比较麻烦，若是整层灰土含水率均小于最佳含水率则应重新洒水补充水分后再拌合。若是因表面2~3cm厚掺灰土含水率不够，则先洒水补充水分待表面掺灰土接近最佳含水率不发生粘轮而进行碾压。
局部掺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,使得掺灰土的表面有贴补的薄层，并造成表面含水率过小；②过度碾压。因此,在掺灰土施工时要将松铺系数适当调大,整平时将高出的掺灰土刮除,做到“宁刮勿补"，减少整平次数。一旦出现局部起皮和松散现象,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掺灰土上，只能待掺灰土强度形成后将表面这部分铲出，否则将会形成一层软弱的夹层。
2、掺灰土弹簧现象
掺灰土弹簧现象有两种情况:一种是由于掺灰土过干出现干弹簧，第二种是由于掺灰土过湿而出现湿弹簧，掺灰土最佳含水率比较大,一般在19％左右,随着石灰比例增加，最佳含水率也增大。因此，在掺灰土拌合之后要控制好含水率,尽量减少弹簧现象的出现,从而加快施工进度。
3、掺灰土的裂缝现象
掺灰土由于配比、施工不当很容易产生裂缝，有的缝可宽达4～5mm，而且纵横交错,严重影响路面基层的整体性和灰土强度，产生裂缝的主要原因有：
1)土质问题的影响
土质塑指越高则掺灰土出现的裂缝机率越大,这是因为塑性指数高的土有较强的伸缩性，遇水膨胀,烘干则收缩,因此在选择掺灰土的土质时，应选择塑指在20以下的土质,但不能低于10，如果塑指太低则影响掺灰土强度。
2）含水率的影响
由于掺灰土中有石灰成分对水的敏感性相对较弱，而施工时其含水率略比最佳含水率偏大2~3％，容易成型,且不起皮，并容易压实,但由于含水率增大，加上成型以后，水分的蒸发速度快，因此,掺灰土中的土产生激烈的收缩从而导致掺灰土开裂,含水率越大开裂的程度就越宽越深。
这三种常见质量问题，大多与含水率有关，控制好含水率则是掺灰土成功的一个关键，因此,作为施工人员必须严格掌握掺灰土的含水率控制,在春、夏交接阶段由于气温高水分蒸发快,那么含水率略为比最佳含水率偏大2～3％，如果在雨季或夏、秋交接时间经常下雨则施工含水率控制在最佳含水率为好，同时要特别注意的是含水率的检测方法，用烧失量检测掺灰土含水率可能出现较大偏差,这是因为掺灰土中由于含有易燃物质煤，在作烧失量的时候有一部分物质被烧掉而总重量变轻,如果将这一部分烧失量当做含水率那么肯定会出现含水率偏低而不准,明明测出掺灰土含水率大于或接近最佳含水率,而碾压起来却都很难成型，甚至出现严重起皮。当然采用烧失量测定含水率速度比较快,这方法也可以采用，但是这种试验手段使用之前，必须由烘干法与烧失量多作几组对比试验从而确定同一路段,同一级配石灰的烧失量，这样就在烧失量的基础上减去确定的石灰烧失量即得出实际含水率,来指导施工。
施工时应特别注意平整过程中掺灰土表层水分的蒸发损失，因此要求上料时，掺灰土略为高1~2cm，由平地机刮送往前推移,随着掺灰土多余料的增加施工人员可以借助装载机运送，这样作可以达到两个目的。一是杜绝了薄层贴补；二是减慢了掺灰土表面的水分蒸发，这道工序十分关键，要求现场施工人员要严格掌握，能收到事半功倍的作用。
七、雨季施工措施
1、雨季施工坚持“两个及时":一遇雨及时检查，积水尽快排除；雨后及时检查、翻浆彻底处理.修建临时排水设施，保证雨季作业的场地不被淹没,并能及时排除地面水。
2、各工序要紧密衔接,运料车与工地备有防雨设施，并做好路基两侧的排水工作，防止路基边坡水毁.
3、路堤应分层填筑,每层表面保持不小于2%的排水坡度,并应选择含水率适中的土进行填筑，尽量缩短土的晾晒时间，尽快完成土方压实。
4、雨季施工应掌握的原则是:提早上土，铺灰翻拌，充分利用两次降雨间隙,突击成活。掺灰前注意收听天气预报，如遇降雨前不能完成碾压工序则不得进行填筑，拌和灰土当日未成活路段，晚上收工前要做出路拱，排压防雨.降雨时不应进行灰土路基施工，施工中遇雨的路段如含水率偏大,雨后以铧犁翻拌晾晒。拌和成活的灰土待接近最佳含水率时应及时进行整形、碾压。
5、如果施工过程中遇雨，对已成型的路段，为防雨水渗进土基，抢在下雨前用防雨布整体覆盖，待雨过天睛,打开防雨布，进行必要的复压,即可进行下一层施工，这样，既能保证路基压实度,又能争取工期。
6、对于已掺入石灰，而未来得及整平碾压的路段,遇雨时要进行抢压,同时也用防雨布进行覆盖，由于路基高低不平，局部地方会渗入雨水,待雨停后，应立即打开防雨布，进行局部翻晒,粉碎处理，个别积水严重地方可将超厚土挖掉，换填拌和均匀的灰土，然后进行整平、碾压,至压实度合格为止。
7、对于遇雨抢压,没使用防雨布的路段，雨停后要用五划犁单向耕翻而不适宜直接用旋耕机旋碎、晾晒，因为湿土粘连,裹包旋刀,并且碎土块形成较密覆盖,下层土去水困难,而用拖拉机犁刀耕。土块较大，土块间空隙也大,空气流通,便于降低含水率，再配以旋耕,使土块含水率均匀,便于压实。