| 标题 | 浅谈常州地区闷灰法施工石灰土路基基层 |
| 范文 | 胡阿平 摘要：闷灰法施工石灰土路基基层是一种特殊的石灰土拌和施工工艺，此方法可以是含水量较大的土质通过闷灰施工工艺方法达到降低含水量、改良土质性能、提高路基基层承载力目的。此施工方法简单、施工速度快、造价低，既经济又实惠。本文对此施工工艺简要进行介绍，希望能对其类似工程起到指导作用。 Abstract： The construction of lime-soil subgrade base by stuffy lime method is a special limestone mixing construction technology. This method can be used to reduce water content， improve soil properties and improve the bearing capacity of roadbed bases. The construction method is simple， the construction speed is fast， and the construction cost is low， which is economical. This paper briefly introduces the construction process and hopes to guide its similar projects. 关键词：闷灰；施工工艺；降低土方含水量；改良土质性能；提高地基基层承载力 Key words： stuffy lime；construction technology；reducing soil moisture content；improving soil properties；improving foundation bearing capacity 中图分类号：U416.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）31-0175-04 1 工程概况 本工程为常州市轨道交通1号线一期工程南夏墅停车场工程。南夏墅停车场位于常州市武进区镜湖路南侧、凤栖路西侧，规划胜洲西路北侧，江苏武进汉能光伏有限公司东侧的地块内。场地地势平坦，地面标高3.0～4.5m不等，占地面积约16.36公顷。本工程的施工范围是从出入线路桥设计分界C2SK1+044.583至车场线设计终点C2SK1+751.125范围内的站场路基设计。 2 工程地质及水文要求 本工程位于长江之南，太湖之滨的常州市，区内地表水系极为发育，为太湖上游高水位区。区域内河流纵横，湖泊交织，连江通海。主要河流有长江、京杭大运河、北塘河、武南河等，湖泊主要有太湖、滆湖。长江位于拟建场地北面，京杭大運河距离本标段8.5km，滆湖距离本标段6.5km。水系发达，雨量充沛，四季分明。常州春末夏初时多有梅雨发生，夏季炎热多雨，导致土层内含水量长期处于饱和状态，地表渗透差。根据近年来常州气象台资料统计，常州市多年平均气温为15.7摄氏度，极端最高气温39.4摄氏度，极端最低气温零下15.5摄氏度；年平均降水量1086mm，最大降水量达到1815.6mm（1991年）。降水主要集中在每年的6-7月份梅雨期和每年8-9月份台风期，受来自海洋的东南信风控制，天气炎热，且伴有大到暴雨，降水量大。根据本工程初步勘察阶段工程勘察质量，场地各土层分布如下：①层——填土（Q4am）杂色，松散-密实，以人工填土为主，下部为粘性土。③1层——粘土（Q3al+l）：灰黄色—褐黄色，可塑，局部硬塑，含少量铁锰质结核和高岭土，无摇振反应，切面少有光泽，干强度高，韧性高，局部中等压缩性。 3 工程设计相关要求 车场路基横断面采用锯齿形2%横坡，一个坡面的轨道数不超过3条。车场路基基床厚度表层为0.5m，底层为1.50m。路基基床底层填料选用C组填料，C组填料的粉土、粉粘土和细粒土含量不大于30%时，其塑性指数不得大于12，液限不得大于32%。严禁选用D、E组填料作为基床填料。基床以下填料的设计压实度0.91。根据地勘报告显示，场区清表后原状土层为③1层粘土，土层厚度约2.5m～4.5m，土层含水量26.9%，重度19.8kN/cm3，土质含水量大无法组织施工，故按照原设计要求对不符合设计要求的填料进行土质改良——石灰土基层。 4 石灰土基层概述 石灰土基层是在粉碎的土中掺加入一定比例的石灰拌和均匀后，在最优含水量时，采用机械碾压压实，经养护而成型的路基基层结构。石灰土基层具有很好的板结整体作用、后期强度高、力学强度高，且取材方便，施工工艺简单，经济实惠。 5 石灰土基层准备 5.1 原材料要求 5.1.1 土 土为粘性土壤，粘性土、粉质粘土夹粉质粉土。土中不得含有树根、杂草等易腐朽物质的材料，根据本标段实际，回填所需素土均为外购土，素土试验参数为：最大干密度1.87g/cm3，最佳含水量15.3%，液限为35.7%，塑限为15.0%，塑性指数为20.7，实际天然含水量为28.9%，使用塑性指数偏大的粘性土时，应进行土质改良粉碎，粉碎后土块的最大尺寸不应大于15mm。 5.1.2 生石灰 钙质生石灰采用SZ-1 MA200电子分析天平，对其镁含量、钙含量进行检测，经检测符合现行质量验收规范中规定的Ш级的要求，有效钙+MgO含量指标达到73.3%。为了保证石灰质量，根据施工进度及现场所需石灰的总量，按需求时间分时进场，确定石灰的存放数量和存放时间，如现场存放时间较长，可采用帆布或土体进行覆盖降低石灰质量损失。 5.2 混合料组成 石灰土又称为石灰稳定土，是由石灰和土按照设计要求通过试验在最佳含水量的情况下，拌制而成的混合料，利用石灰与土的离子交换作用、结晶作用、碳酸化作用等物理化学作用反应下，吸水、膨胀和发热等反应下使土体固结，从而提高石灰土压实后的强度，达到增强地基承载力的目的。 5.3 施工设备 5.3.1 大型机械设备 EX200履带式挖掘机、TY160履带式推土机、平地机、铲车、大宝马、中拖、铧犁、拖拉机（旋耕机）、自卸汽车、全液压单驱单钢轮22吨压路机、RT型系列25吨三钢轮压路机、洒水车等。 5.3.2 小型机具 平板振动液压夯、立式冲击夯、铁耙、小型手推板车、尖头铁锹等。 5.3.3 测量仪器和试验设备 电子水准仪、电子经纬仪、电子全站仪、GPS测量仪、3m钢卷尺、100m钢卷尺、压实度检测灌砂筒等仪器设备。 6 基层石灰土施工 石灰土基层施工采用闷灰法施工，闷灰按照工艺要求，分为厂拌和路拌，本次主要介绍路拌。闷灰法施工工艺是目前采用的一种复杂于常规灰土施工工艺的特殊石灰土基层的施工方法，其施工工艺流程为：施工准备→摊铺→拌和晾晒→粉碎→初平、精平→碾压成型→养护→报验与验收。 6.1 施工准备 6.1.1 闷灰场地选择 首先根据设计蓝图及现场施工条件选择最佳的闷灰拌和场地，石灰土闷灰场地优先选在道路基层以外的闷灰点拌和，并根据拟建路基宽度就近堆放，闷灰场地宜选在比其他场地地坪高的场地上，并在闷灰场地四周布设排水明沟有利于雨水抽排疏导。通往闷灰场和施工作业面的临时运输便道以及闷灰场内的临时便道，采用在天然地基整平压实后，在其面层铺设40mm厚钢板作为临时通行便道，满足进土车辆及其他施工车辆安全通行，确保不因便道质量问题影响施工进度和区域内的环境保护。 6.1.2 掺灰 将试验检测合格的外购素土采用挖掘机、推土机，在闷灰场地堆成规则形锥形土堆方便方量计算，但是一次堆土量不能过多，应根据实际工作面土方用量来核定，依据土方体积换成土方质量，按照设计要求或试验确定的石灰用量掺加生石灰，按照“夹心饼干”（即撒一层石灰，加盖一层素土）掺拌法将已存储好的土方进行打堆闷灰，考虑到石灰含量会因闷灰时土与石灰而产生的物理化学反应，再加之闷灰、翻拌时间长，而造成石灰含量衰减，故计算石灰实际用量时还应考虑因以上原因造成的石灰衰减，故应适当增加石灰用量。掺灰完成后，要马上用挖掘机的料斗将整个土堆的四周和顶面拍平、拍实，且须考虑阴雨天气对闷灰质量的影响，整个锥形土堆需用防雨帆布或塑料布覆盖，并在土堆四周设置排水沟，避免因雨水流入闷灰土堆中影响闷灰质量，导致石灰用量加大和影响石灰土质量。闷灰时间通常控制在4天以内，使含水量过大的土方和生石灰发生物理化学反应，使土体破碎、松散改变土的本质性质，达到土的含水量降低和塑性指数降低，达到土体容易粉碎的目的。 6.1.3 翻拌 为确保石灰土的均匀性，在闷灰2天以后，采用挖掘机开始对闷灰土体进行翻拌。挖掘机采取后退式翻拌，翻拌土前置式的順序进行。翻拌过程中特别要注意的是针对还未充分破碎、成团、大块土疙瘩的处理，可采用挖掘机的料斗在翻拌过程中对其土块采用拍碎、翻倒、敲击等方式进行初步破碎，确保土和石灰的有机结合。第一次翻拌结束后，对闷灰土体仍应打堆、修坡、拍实成锥形土堆，并对其土堆及时进行覆盖。翻拌次数主要是按照现场随机取样试验的结果、闷灰整体效果、灰土含水量的降低率、生石灰的反应程度和土体破碎程度来决定，但翻拌次数一般情况下控制在2次。对含水量特别高土体、不易粉碎的土体可根据现场实际测定的试验数据，按实际情况加大翻拌次数或按照试验参数加大生石灰用量，确保闷灰的土和石灰有机反应直到拌和均匀，保证土中不存在大于20mm的土块，且不存在未熟化的生料，灰土土体呈粉状，含水量达到试验值为止。 6.1.4 覆盖 闷灰翻拌结束后的石灰土仍需打堆、拍实，并立即采用防雨型帆布或塑料布将整个土堆全部覆盖，防止因阴雨天气影响灰土的质量和含水量。闷灰结束后，灰土堆放的时间不能太长，要及时将闷好的灰土运至路基作业面进行摊铺，并再次进行灰剂量检测，如灰剂量有衰减，灰剂量达不到设计及试验数据要求剂量时，则需进行二次补灰，补灰时必须均匀。 6.2 摊铺 在已验收合格的基层上，顺路基方向每20m作为一个断面，并准确的定出中线、边线，并打桩定出高程控制线，填土边线按设计宽度各加宽30cm进行测放。并在基层上用白灰划出灰格，根据虚铺厚度（平均松铺厚度30cm，平均压实厚度25.6cm，松铺系数1.17，平均压实度91.7）控测高程，计算出每格的灰土量，采用自卸汽车进行分堆卸土，卸土完成后采用挖掘机、推土机、平地机开始进行平整，将灰土均匀摊铺在拟建路基上，卸土时要根据划好的石灰格均匀卸土，施工机械摊铺时要尽量保证路基的横坡和平整度。测量人员采用电子水准仪跟随施工进度进行标高控制测量，严格控制虚铺系数及推平后的标高。测量人员用石灰在现场直接写出标高的高低数值，施工机械严格按照标高进行反复整平工作，整平后的精度控制在30mm至10mm之间，尽量避免土方偏低。灰土在摊铺时也是灰土再次拌和的过程，以提高灰土的均匀性。灰土在摊铺结束后现场技术人员应再次进行灰土虚铺层的摊铺厚度及标高测量，检查是否达到了规范及试验技术参数要求。 6.3 拌和、晾晒 摊铺好的灰土经过了掺灰、翻拌、覆盖、短驳、摊铺等工序，整个工序已间隔了一段时间，石灰剂量因为工序施工间隔时间等原因，导致石灰计量肯定会有衰减损失。为确保石灰土施工的整体质量，在施工过程中，安排试验室人员进行灰剂量和含水量检测，对于局部含灰量不足的地方进行补灰处理，补灰量控制在1%以内。在摊铺好并平整好的灰土上按照2m×2m划分方格网的方法来计算补灰数量，按照计算好的补灰量，用充分消解过的消石灰进行补灰施工，但一定要注意分撒均匀，这会直接影响到抽检的石灰剂量及后期灰土的整理质量。先采用铧犁将摊铺好的灰土翻松，再用旋耕机配合翻拌，深度应达到石灰土底层。安排施工员随时检查机械的翻拌深度，并配合拌和机械司机随时调整拌和深度。一般情况下拌和三遍以上，确保石灰和土充分拌和均匀，每次拌和应重叠不得漏拌，避免“夹层”。拌和均匀并通过晾晒达到降低土方含水量的目的，翻拌晾晒的时间和遍数，以土方含水量接近最优含水量16.4±5%要求为准。 6.4 粉碎 6.4.1 第一次宝马粉碎 ①试验人员在现场随机进行取样，测试含水量（含水量测试深度，取土层厚度的2h/3处），含水量在最优含水量±5%左右时，进行第一次宝马粉碎。粉碎时设专人在宝马后量测深度，防止有素土夹层现象发生。 ②施工员要准确记录本段单行粉碎时间，人工及时填补粉碎中两行间和宝马粉碎起终时的凹塘。 ③经过宝马粉碎后土的粒径需达到设计及规范要求，其中最大颗粒15mm的土块不能超过总量的5%。 6.4.2 第二次宝马粉碎 ①试验人员及时测出石灰剂量，当灰剂稍有偏低时应用人工补灰，但要石灰与土拌合均匀，拌和后土层要求颜色一致，无灰条、灰斑，无素土夹层。 ②宝马粉碎时应严格控制宝马粉碎的深度，需旋耕到下承层10-20mm，以保证与下承层具有良好的结合。 ③在粉碎过程中，试验人员要及时检测含水量大小，待含水量小于最优含水量2%时为止，并安排压路机开始碾压。若含水量过小，采用洒水车酌情洒水，使混合料的含水量不大于最佳含水量，洒水车行走的距离应大于所洒水路基长度5m。洒水车严禁在正在拌和或当天计划拌和的路段上调头和停留；若含水量过大，则严禁洒水，需加大施工机械的拌和遍数，拌匀表层和底层的灰土，从而加快灰土中水分的挥发。在施工机械拌和过程中，要配备3-5人配合机械，将大于规范要求的土块和杂物挑拣出来，清除没有粉碎的土条，以及局部过湿的土块，特别要清除未消减熟化透的石灰块，以防止在碾压阶段产生起皮、龟裂、泥饼、炮子等不良现象。 ④宝马粉碎好，在碾压之前，要取样做好无侧限试件。 6.5 初平、精平 由施工员用电子水准仪进行标高跟踪测量，以确保标高的精确控制，安排施工员拉线整边，整边结束后，平地机根据整型边线初平2遍，此时必须把所有坑洼之处填平，否则碾压后将会有颗粒大、松散现象，初平完后，在灰剂量检测符合要求，含水量小于最优含水量1-2%时，用振动压路机快速稳压2遍，然后用平地机进行精平，精平后对平整度及纵横坡进行检查，纵横坡满足设计要求。 6.6 碾压成型 石灰土的压实度质量控制最为关键，它直接影响后期的灰土强度、灰土的后期变形及稳定性。故碾压一定要做到先轻压后重压，由边到中，直线行驶碾压，并严格控制行驶速度，做到中途不停车不倒车，做到缓慢起步、缓慢行驶、稳定停车。 具体步骤如下：①先采用22T振动压路机静压1遍，接着弱振1遍，强振2遍，再弱振1遍，碾压时必须由慢到快，由低到高，由边到中进行碾压；②再用25T（灌砂）铁三轮压路机收光碾压2遍，使路基达到光面、无轮迹为止；③碾压时速由慢到快，最大时速不超过3km/h，施工时由外侧向内侧进行碾压，振动压路机重叠三分之一轮宽，三轮重叠一半轮宽。对于路基两侧为确保边缘压实，比相应的施工面增压2-3遍，以确保压实度达到要求；④施工员测出此时的标高，作好记录；⑤在石灰土碾压过程中，如石灰土表面出现水分降低现象，应采用洒水车酌情补水。如出现橡皮土、翻浆等现象，应立即停止碾压，并将缺陷部位的灰土翻开重新置换新灰土再次重新拌和、重新碾压。在已碾压完成的路基上禁止压路机等重型机械在上面“调头”和急刹车。胶轮震动压路机碾压结束后，再用铁三轮压路机复压收面两遍，使其纵坡、横坡、路拱和标高均到达设计及质量验收规范要求。复压工作必须经现场实测实量后进行，做到认真细致，发现局部偏高时，必须将局部高出位置采用平地机刮平，并将多余灰土弃置路基之外，保证灰土面层外观质量。对于灰土面层局部低洼、平整度控制不好的地方复压结束后，不再进行填补，等到下层灰土摊铺或下道工序施工时再行处理。碾压时，后轮应重叠一半轮宽，后轮必须压过两段接缝位置一半距离，后轮轮迹重叠压完全宽路面时即为一遍，碾压直至压实度检测达到设计要求为止。 6.7 养护 石灰土初期养护，将影响后期石灰土的强度，为此对已完成石灰土基层要及时洒水养护，确保底基层强度。由于石灰土属于水硬性材料，故石灰土在养生初期必须经常洒水湿润，应保持一定的湿度。石灰土在养生期间必须封闭通行，严禁任何车辆通行。养生期结束后，应尽早进行下道工序施工，不应让石灰土长期裸露、暴晒，否则石灰土基层表面容易起皮、起灰、龟裂、干裂、缩裂。 6.8 报验与验收 路基成型后及时进行自检，自检合格后进行报验。验收项目有：中线偏位、高程、压实度、灰剂量、平整度、弯沉、宽度、横坡、纵坡、无侧限抗压强度。所有施工段施工宽度比本层设计总宽度两边各加300mm宽度。 7 施工注意事项 ①在闷灰过程中，一定要注意石灰的充分消减，避免因石灰消减不到位在路基成型后出现“炮子”现象，影响路基质量。②灰土在短驳时统一车辆类型，严格控制每车重量，设专人指挥卸料，每车土均卸在格子内。③在拌和过程中，如发现含水量过低，则采用洒水车酌情补水。④当灰土含水量小于最优含水量2%时碾压，第一遍碾压速度采用1档为宜，以后用2档；压路机后轮应重叠一半轮宽，后轮压完路面全宽时即为一遍；对出现橡皮土、翻浆等现象，应立即停止碾压，并将缺陷部位的灰土翻开重新置换新灰土再次重新拌和、重新碾压；在已碾压完成的路基上禁止压路机等重型机械在上面“调头”和急刹车；试验员记录碾压遍数，在第三遍后每压一遍取一次样，测压实度直至压实度合格为止。⑤粉碎结束，平地机初平后，明显低洼处，用粉碎好的石灰稳定土补平后，再用中拖翻松后方可进行碾压。⑥两工作面搭接部分，应采用垂直对接形式，并将压实一端采用机械或人工挖松、刨齐、拌匀、以便灰土结合。⑦在各区段施工时，必须在拟建区域四周挖设排水明沟，避免因阴雨天气，造成路基浸泡。⑧遇特殊天气路基未碾压成型，必须采用压路机静压已施工的路基面层，并采用塑料布覆盖避免雨水直接冲刷、浸泡路基。待天气转好后，再次翻拌拌和至碾压要求。⑨坚持“宁高勿低，宁刮勿补”的原则。 8 各种保证措施 ①严把原材料质量关，认真做好现场抽样复验。 ②施工人员在整个施工过程中，必须严把测量关，做到线、平测放准确，测量原始记录清晰，测量数据计算无误。 ③严格按照设计图纸、施工技术规范、规则、现行质量验收规范标准组织施工，施工前必须做到先交底后作业，所有工序严格按照交底实施，且必須达到交底及质量验收标准要求，如验收不合格，坚决返工重来。④认真落实“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，严格落实安全生产责任制和相关安全管理规章制度，做到生命至上安全生产。⑤设专人定时不定时的对施工便道进行洒水降尘，特别是在车辆出入密集和关键工作面周边设置自动喷淋或雾炮机，确保便道湿润，并对其所有裸图及石灰进行覆盖，确保文明绿色施工。 9 结论 综上所述，在常州地区针对粘土中含水量高、难以破碎的土质，采用闷灰法施工石灰土的工艺，是切实可行有效的，能起到降低含水量、改变土质性能、提高回填土基层承载力的要求。此施工工艺简单、方法成熟、施工速度快、质量容易控制、经验数据准确、造价低经济实惠。但因在闷灰翻拌的过程中易出现粉尘，为了响应国家绿色施工的号召，故在市区人员密集的地方，不建议采用路拌法闷灰施工工艺，可采用厂拌法闷灰施工工艺组织施工，减少对周边环境及空气指数的影响，做到绿色施工。 参考文献： [1]段龙灵，欧阳露.论公路软土地基施工处理方法[J].中国新技术新产品，2011（02）. [2]林纯清.石灰土基层在道路施工中的应用分析[J].科技传播，2010（03）. [3]李秀艳.软土路基的处理方法[J].科技风，2009（08）. |
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