石灰改良土路基填筑质量控制技术探讨

张 哲 江龙进

（安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088）

0 引言

安徽省北方平原区高速公路路基填料以设置取土场集中取土为主，素土的最小承载比达不到规范要求，一般采用掺灰改良处理。掺灰改良土体量较大，其施工质量控制尤为重要。本文通过碾压前网格化布灰高度控制和碾压后EDTA滴定法检验石灰剂量的双控指标，能有效确保灰土施工质量，实现事前控制和事后检验的目标。本文对石灰改良土路基填筑质量的控制技术进行讨论。

1 掺灰改良方案设计

安徽省北部地区地势平坦，路基均为填方，路基填料以设置取土场集中取土方式为主。勘察资料显示，取土场10m深度范围内地层主要为全新统（Q4al）低液限黏土、低液限粉质黏土、低液限粉土，局部分布有高液限黏土，土质胀缩等级为弱膨胀性，素土的最小承载比一般达不到规范要求，需要进行掺灰改良处理[1]。根据室内土工试验，掺灰2%改良后满足设计规范要求。但考虑到室内试验与施工现场的差异性，确保灰土拌和的均匀性及受力区域的异同，路基填筑中掺灰改良方案见表1。

表1 掺灰改良方案设计

结合安徽省北部地区近年来类似项目建设经验，为满足路基填料的最小承载比要求，掺灰改良总量约占总借方工程量的90%～94%左右，体量较大，如何保质保量完成改良灰土填筑完后的质量控制，对控制项目整体质量尤为重要。

2 灰土填筑质量控制

为有效确保灰土施工质量，结合以往项目建设经验，灰土现场质量控制可分别采用碾压前网格化布灰高度控制和碾压后EDTA滴定法检验石灰剂量的双控指标[2]。

2.1 碾压前网格化布灰高度控制（事前控制）

石灰等级选用Ⅱ或Ⅲ级灰，其技术指标应满足《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）表3.3.1-2消石灰技术要求。网格法布灰高度质量控制情况见表2。

表2 网格法布灰高度质量控制

5%石灰土布灰高度计算过程：

（1）实测不同掺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积密度等参数；

（2）干土质量=灰土最大干密度×压实系数/（1+掺灰比例）=1780×0.96/（1+0.05）=1627.4kg；

（3）干石灰质量=灰土质量-干土质量=灰土最大干密度×压实系数-干土质量=1780×0.96-1627.4=81.4kg；

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

（5）压实成型厚度20cm每平方米布灰质量=消石灰质量×1×1×0.2=83.03×0.2=16.6kg；

（6）网格法布灰高度=压实成型厚度20cm每平方米布灰质量/石灰土堆积密度/试验检测有效钙镁含量=16.6/700/0.57=4.16cm。

掺灰比例为3%、对应压实系数为93%和94%时，相应的布灰高度计算过程如上，计算值分别为2.53cm和2.50cm。

2.2 EDTA滴定法检验石灰剂量（事后控制）

对已碾压成型的石灰土，按规定的检验频率并按JTG E51-2009第T0809-2009 EDTA滴定法检验其石灰剂量。当石灰剂量低于设计掺量时，则应补撒石灰，重新拌和均匀再经检验合格后方可进行碾压成型。

2.3 石灰土施工质量控制

石灰土施工主要工序包括备土、铺土；摊铺整平；平地机整平；布石灰（备灰、消解、洒布）；拌和；检测石灰剂量和现场取样做标准密度；稳压粗平；平地机精平；终压；养生；质量验收共十道质量控制工序。过程中注意事项如下：

（1）当含水量大时，使用灰土拌和机进行翻晒并定时检测含水率。当含水量小时，洒水补充水分，采用拌和机翻拌，使水分分布均匀，并闷料一夜，考虑拌和、整平、碾压过程中的水分损失，实际在路床施工时含水量应增加1%~2%。初平过程中人工配合剔除填料中杂物，防止拌和机在拌合过程中损伤刀头。

（2）在直线段，平地机由两侧向路中心进行刮平；在平曲线段，平地机由内侧向外侧进行刮平。必要时，再返回刮一遍。整形应达到设计规定的纵坡及横坡，并检测土层松铺厚度。

（3）灰土施工前7~10d对生石灰进行闷灰消解。石灰需达到Ⅲ级以上标准，不得在路基上进行石灰消解，石灰消解时应避免污染环境。

（4）对消解后的石灰进行覆盖，没有覆盖的情况下有效钙镁含量会降解；尽量缩短消石灰的存放时间，一般存放时间不超过15d，放置时间超过15d的，使用前需重新测定有效钙及氧化镁含量。放置时间过长的消石灰（存放时间超过1个月以上），其有效氧化钙和氧化镁含量会大幅度下降，为保证灰土稳定性，应用作路基底处理。

（5）采用机械和人工配合方式洒布石灰，待布灰均匀后立即采用拌和机进行拌和，机械行进应尽量匀速，禁止快慢不均。

（6）调整好拌和机的拌和深度，为提高拌和效果，拌和顺序应由两侧向中心，拌和重叠宽度每次不小于10~20cm，防止漏拌，以确保施工段灰土拌和均匀。每次拌和前，应先使用平地机进行粗平，直至拌和完成。灰土一般至少保证三遍拌合。

（7）拌合过程中视混合料的含水情况，碾压时按最佳含水量的要求，适当洒水。若土的塑性指数高，土块不易拌碎，应增加拌和遍数，满足规范要求为准（混合料颜色均匀一致，没有灰条、灰团和花面）。

（8）灰土拌和机拌合时应控制刀头对下承层拌入深度（约2~3cm左右），以利于上下粘结。但拌和时也需要合理控制拌和深度，避免破坏下承层路基，影响已经成型灰土层的施工质量，也减少了拌和层的灰土剂量。为加强过程质量管理控制，灰土拌和过程中应指派专人进行检查，检查方式为：每间隔10~15m对拌和灰土开挖沟槽进行检验，主要核查是否拌和到底，拌和层和下承层之间是否存在“素土”夹层。对于拌和深度不满足要求的段落，需及时进行重新拌和，直至满足要求。

（9）稳压粗平：灰土拌和符合要求后，采用振动压路机对松铺土表面进行稳压，用平地机粗平一遍，使表面大致平整。

平地机对灰土精平整平时,备土、备灰要适当考虑富余量，整平时宁刮勿补。每次整形都应按照设计高程进行纵坡和横坡控制，接缝位置务必平整顺畅。最后一遍整平前，采用洒水车均匀喷水，补充表层水份损失的同时，利于灰土的最终碾压成型。

（10）精平后，灰土碾压前，应控制拌和灰土的含水量位于最佳含水量±1%范围内，表面水分不足时应适当洒水。含水量过大时则进行晾晒，至达到要求。碾压采用18-21T振动式压路机和21-25T三轮静态压路机联合完成。首先用振动压路机由低向高，由边缘向中心碾压，碾压过程中应行走顺直，碾压方式由弱振到强振再到静压的碾压程序压实，压路机行驶速度控制在3km/h以内。碾压需连续完成，中途不停顿。

碾压采用重型压路机全轮错位，先弱振1~2遍，再强振2~3遍，碾压速度由慢至快。振动压路机重叠40～50cm，振动压路机碾压完成后，改用三轮静态压路机低速1/2错轮碾压3~4遍，直至压实度合格。为提高边部压实效果，路基两侧超宽填筑段需同主体工程一并碾压。做到无偏压、无死角、碾压均匀。

在下层完成碾压经检验质量合格后，可以立即铺筑上层。对于不能及时覆盖上层结构层的灰土，必须进行塑料薄膜覆盖保湿养生。封闭施工现场，非施工人员及车辆不得进入养护路段。养生期间，应保证灰土表面处于潮湿状态。

3 其他注意事项

3.1 石灰土的强度控制

强度是石灰土施工质量控制的最主要指标，其影响因素主要包括：填料的土质、石灰品质及掺量、拌和含水量、施工季节、碾压密实度及成型后养护措施等。

（1）优选适宜的土质。塑性指数在12~20之间的粉质黏土或黏质粉土采用石灰改良处理，强度可以得到保证，是良好的路基填筑材料，应优先选择。而重黏土含水量对拌和影响显著，掺灰改良前应合理控制含水量，并对原材进行充分破碎，以提高拌和均匀性和压实效果。工程实践证明，对于重黏土分两次加灰拌和效果可以得到保证，即第一次掺石灰剂量的一半，闷料约2~3d，以降低其含水量，实现重黏土“砂化”。第二次再补足剩余石灰进行现场拌和。

（2）石灰品质控制。为提高现场灰土拌和效果，有效保证施工质量，现场采用路拌的石灰应满足规范和设计要求并与室内土工试验采用的石灰品质一致。石灰储存应搭棚存放，做好防风避雨，避免拌和前失效。

同时，石灰在使用前至少7d进行充分消解并采用10mm筛孔剔除杂质或较大颗粒后应尽快使用，避免长时间存放而影响拌和效果。石灰应用于工程前应对采购的石灰进行抽检，不符合质量要求的石灰严禁应用于工程建设中。

3.2 石灰土的含水量控制

含水量是石灰土质量控制的重要因素。为便于施工机械碾压并确保成型后石灰土的质量，石灰土碾压时含水量应控制在最佳含水量±1%范围内。含水量控制得当，可使土料易于碾压密实，避免出现干缩裂缝，从而保证灰土成型质量可靠。

3.3 密切关注天气，合理安排施工

合理控制灰土碾压时的含水量是实现优质工程的关键因素，因此，石灰土施工前应密切关注天气预报，合理避开雨季。同时，为有效保证灰土的质量，灰土拌和碾压时气温应不低于5℃，最好在第一次冰冻来临之前一个月完成施工。当不利季节来临时，对于未施工完的灰土，应采取素土或薄膜覆盖等方式进行保护，待条件具备时再进行施工。

3.4 灰土养生需及时到位

石灰土成型后按照要求立即进行检测，对于检测合格的灰土立即开始保湿养生。养生期一般不少于7d且应封闭交通。

4 结束语

综上所述，安徽省北方平原区高速公路路基填料以设置取土场集中取土为主，素土的最小承载比未达到规范要求时，一般采用掺灰改良处理。掺灰改良灰土体量较大，其施工质量控制尤为重要。石灰土现场质量控制可通过碾压前网格化布灰高度控制和碾压后EDTA滴定法检验石灰剂量的双控指标，能起到事前控制和事后检验的目标。石灰土施工主要包括从备土到碾压成型等十道工序，严格按照本文论述的注意事项进行灰土施工，能有效确保灰土施工质量。