二灰土施工技术浅析

二灰土施工技术浅析

盛丽敏

中铁二十五局集团有限公司广东广州510600

摘要：本文结合现场二灰土施工实践，对二灰土底基层的施工工艺、施工中质量控制要点进行了详细的介绍，以供读者参考。

关键词：二灰土；施工；技术

1、工程概况

某某公路工程是国道主干线的重要组成部分，全长11.32KM，设计时速120Km/h，路基宽度40m。快车道结构形式为：20cm厚二灰土底基层+38cm厚水泥稳定碎石基层+7cm厚AC-25I型沥青混凝土下面层+4cm厚SMA13型改性沥青玛蹄脂上面层。其中二灰土底基层要求7天无侧限抗压强度≥0.6Mpa。由于工程所在地区属海积平原区，沿线土质变化较大，且大多数为高液限粘土，因此二灰土施工难度较大。

2、二灰土的概念

二灰土是用粉煤灰、石灰、土加入适量的水（达到最佳含水量），按照一定的比例，经过拌和的混合料，经过铺筑、整平、压实并养生成型的结构层，在高速公路路面结构中通常作为底基层使用，其强度应满足技术规范的要求。

3、施工组织及工艺流程

3.1施工准备

3.1.1技术准备

（1）原材料的检验

土：对采用的土场土源，进行标准试验，测定土样的液限、塑限、塑性指数等技术指标，以便决定采取相应的技术措施。本工程取土场土质分为以下三种类型：

A、塑性指数大于20高液限的土，则需改性后使用。可在土场掺入2%~5%的生石灰并进行一次翻拌，然后闷料4~7天，使得土的塑性指数降低、容易破碎后再使用。

B、塑性指数为12~20中液限的土，可直接使用。

C、塑性指数小于12低液限的土，若其试配强度不足，则可掺入1%~2%的425#缓凝水泥后再进行试配，一般可达到强度要求。

石灰：采用石灰粉碎机粉碎的生石灰，使用前进行Cao、Mgo含量的测定试验，达到III级石灰方可使用。生石灰进场后要经过充分消解、过筛再使用，存放时间不宜过长。

粉煤灰：要求Al2O3、SiO2和Fe2O3的总含量大于70%、烧失量不超过20%，比表面积宜大于2500cm2/g。

水：饮用水均可使用

（2）混合料配合比设计

根据规范要求对不同土质以不同比例的石灰、粉煤灰、土进行试配，求其各自的最佳含水量和最大干密度。然后在同一压实度、同一龄期的条件下，确定抗压强度符合要求，且最经济的一组比例作为施工配合比。以1#、2#土场为例进行说明，其试验结果见表一和表二。

1#土场（掺2%石灰砂化，塑性指数由32降低到20.7）

表一

2#土场（塑性指数8.6，外掺2%425#缓凝水泥）

表二

经综合考虑后决定采用石灰：粉煤灰：土=10：20：70的配合比。2#土场的土在施工中外掺2%的32.5缓凝水泥。

（3）试验路的铺筑

为了验证施工方案和完善施工工艺，验证目标配合比是否可以用做施工配合比，确定一些施工参数以指导大面积施工，在正式施工前应进行试验路的铺筑，通过试验路试铺主要决定以下几个内容：

①验证混合料配合比

现场取样制作9个试件单位：MPa

试验结果大于0.6Mpa，各指标满足设计要求，说明目标配合比可以用作施工配合比。

②配合比现场控制方法

用2#土场土源，以目标配合比（石灰：粉煤灰：土=10：20：60）作为施工配合比。其最大干密度为1.59g/cm3，最佳含水量为18.6%，上料采用总量和厚度两指标共同控制，二灰土的总量根据施工段落长度来决定，用方格控制，保证布料的基本均匀，再以厚度指标用平地机以灰点法摊铺准确。从试铺结果看，这种方法是可行的。

③路拌机拌和方法，拌和深度和拌和遍数

用拌和机拌和2遍，土颗粒最大尺寸即可满足小于15mm的要求，且经检查无夹层、灰带，混合料颜色基本一致，说明拌和2遍即可达到良好的拌和效果。在拌和中应设专人检测拌和深度，并将检测结果及时通知拌和机操作手，严防拌和过深或留有夹层。

④平地机整平，整型的控制方法以及松铺系数

拌和完成后，用平地机粗平，测其压实度为85%，先以推算的松铺系数布置灰点控制纵、横坡。经验证该方法是可行的。松铺系数经实测为1.12。详细资料见表三。

松铺系数验证计算表

表三

⑤压路机的碾压组合、顺序、速度和遍数

试验段中配备四台压路机，其中铁三轮压路机两台，振动压路机和胶轮压路机各一台。在精平结束后，由低向高用振动压路机稳压一遍，微振一遍，强振两遍共碾压四遍，在用铁三轮压三遍，即可达到规定压实度，然后视表面情况，使表面在潮湿状态下，用胶轮压路机封面，以达到减少起皮现象。碾压顺序为振动压路机、铁三轮压路机、胶轮压路机。具体组合见表四，压实度检测结果见表五。

压路机碾压组合

表四

压实度检测结果

表五

⑥施工中随时测定含水量，根据最佳含水量决定采取翻晒或用洒水车加水的方法控制含水量。

经过试验段的充分准备，取得各种必要的施工参数，可展开大面积施工。

3.1.2机械准备

为了使机械组合能够适应大面积施工的需要，结合实际情况投入了以下机械。

3.1.3人员准备

每个作业组应配备一名施工负责人，负责施工作业组的日常管理，生产的全盘安排、协调。现场工程师一名，负责现场的施工组织与质量管理。测量技术人员两名，负责施工过程中的测量工作。试验员一名，负责过程中的试验监测。灰场负责人一名，负责石灰的消解、过筛、收发料工作。路面工人10名。

3.2工艺流程图（见附图）

3.3施工方案

1、总体方案

石灰粉煤灰稳定土底基层采用路拌法施工。土、石灰、粉煤灰分别用大吨位自卸车运输到现场，分层摊铺，路拌机拌和，平地机整平，压路机碾压并养生成型。

2、材料数量的控制方法

根据混合料的最大干密度、压实度、施工路段的宽度、厚度、长度和混合料配合比，分别计算所需混合料干重和各种材料的干重。

所需混合料干重=混合料最大干密度*施工压实体积*要求压实度

单一材料干重=所需混合料干重*单一材料占总量比例

分别控制如下

（1）土：

根据所用土含水量及所需土干重，求出所需土湿重，并以标定的单车土湿重为标准计算出车数上料。

现场厚度控制：按照稳压后的压实度K土，求出稳压后的摊铺厚度h土，然后计算土的松铺标高加以控制。

h土=G土/（S*ρ土*K土）

h土——土的摊铺厚度G土——施工段所需土干重

S——施工面积ρ土——土的最大干密度

K土——土的松铺压实度

（2）石灰：

按照施工所需石灰干重及当日石灰含水量求出其湿重，并以标定的单车重为标准计算出车数上料。

现场厚度控制：按照稳压后压实度K石灰求出稳压后摊铺厚度h石灰，用此厚度来控制石灰的摊铺均匀度。

h石灰=G石灰/（S*ρ石灰*K石灰）

h石灰——石灰的摊铺厚度G石灰——施工段所需石灰干重

S——施工面积ρ石灰——石灰的最大干密度

K石灰——石灰的松铺压实度

（3）粉煤灰：

根据施工所需粉煤灰干重及当日粉煤灰含水量求出其湿重，并以标定的单车重为标准计算出车数上料。

现场厚度控制：按照稳压后压实度K粉煤灰求出稳压后摊铺厚度h粉煤灰，用此厚度来控制粉煤灰的摊铺均匀度。

h粉煤灰=G粉煤灰/（S*ρ粉煤灰*K粉煤灰）

h粉煤灰——粉煤灰的摊铺厚度G粉煤灰——施工段所需粉煤灰干重

S——施工面积ρ粉煤灰——粉煤灰的最大干密度

K粉煤灰——粉煤灰的松铺压实度

3、施工工艺

（1）准备下承层：

对准备施工的路段进行检查验收，按照附表《路基质量检查验收标准》对路基进行全面检验。清除表面杂物，进行机械准备。

（2）测量放样：

首先用全站仪放出路基控制桩位，然后用经纬仪放出每10m中心桩，再用钢尺放出边桩，所有桩位均用木桩固定，加以保护。然后用白灰打出上料方格，并对所设的临时水准点进行闭合检查。

（3）现场布土：

根据施工路段所需土数量、车数，采取方格控制布土。每车面积=施工面积/车数，以此可得每格车数=每格面积/每车面积，以保准确上料，然后用推土机和平地机辅以人工整平，振动压路机稳压。用灌沙法测定其干密度，计算土的松铺厚度调整土方标高，采用灰点法控制横坡、纵坡，再进行整平、稳压，以控制布土的厚度。在此过程中测定土的含水量是否接近最佳含水量，以决定是否立即在其上面摊铺石灰和粉煤灰。

（4）摊铺石灰：

在施工前根据配合比计算施工路段所需石灰数量由自卸车运到现场，在预定倒料位卸料保证布灰均匀，由平地机辅以人工整平，再用振动压路机静压一遍。用灌沙法测定其干密度，（若灰剂量少，也可用平均厚度的方法。）计算松铺厚度，依此厚度用灰点法进行整平、稳压。以控制布灰的均匀度。

（5）摊铺粉煤灰：（方法同摊铺石灰）

在此过程中测定石灰、粉煤灰的含水量，进行混合料综合含水量的控制。

（6）拌和：

混合料的含水量，可根据天气情况用洒水车调整混合料含水量，使之略大于最佳含水量2-4个百分点，然后用路拌机拌和（根据试验路结果可知该土质需用CMI拌和机拌和两遍）。在拌和时设专人跟踪、检测拌和深度，保证不留夹层，同时对拌和底面进行跟踪检测严防拌和过深，影响混合料的配比和成型后的下部压实度，对下承层（路基）顶面，可略破1cm左右以利上下层粘结。拌和结束后，进行含水量、灰剂量检测，含水量控制应略大于最佳含水量1-2个百分点。同时取样制件做无侧限抗压强度试验。（如需外掺水泥，则在第一遍拌和后人工摊铺水泥，并保证均匀。）

（7）精平、整型：

拌和均匀后，先用振动压路机稳压一遍，平地机粗平。以松铺系数（松铺系数由试验路中测得为1.15）计算标高，放样虚铺灰点，灰点放好后进行整平，第一遍整平后检测标高，若不满足规范对标高的要求，放样第二遍虚铺灰点，再次进行整平。然后进行标高检测，若合格则可开始碾压，否则再次精平。局部过低部分必须耙松补料、严禁薄层贴补。

（8）碾压成型：

精平结束后，遵循先轻后重，由低向高原则。压实过程中，每次重叠1/2轮宽，保持1.5-2.5km/h速度。先用振动压路机稳压一遍，再振压三遍。然后用铁三轮静压三遍，最后用胶轮封面。确定正式的碾压组合如下见表六。

最终碾压组合

表六

（9）养生：

碾压结束后，根据二灰土表面干湿情况进行洒水养生，每天洒水次数随气候条件而定，始终保持表面潮湿，养生期为7天。

（10）接头处理：同日施工的两个工作段接头，应采用搭接形式处理，前一段拌和整平后不碾压，留5-8m的预留段和下一段共同进行拌和压实，以确保纵向与横向的平整度。两个工作段施工间隔在一天以上时，应把先施工的接头挖齐，然后把拌和好的混合料摊铺到接缝处，作成平接缝。

4、施工的控制要点

（１）由于该地区土质大多具有高液限、高塑性、天然含水量较高的特点，所以布土的工作显得特别重要。把土摊铺后，用铧犁和圆盘耙配合使用，进行翻晒、破碎土颗粒，使土的含水量降低到最佳含水量附近，且土颗粒破碎到，粒径15mm以上含量在7%～9%左右为宜，以利二灰土强度的形成。

（２）含水量的控制：在施工前应充分掌握石灰、粉煤灰、土的含水量，计算综合含水量，然后决定相应措施。若其含水量偏大，则继续翻晒土，降低含水量。若含水量偏小，则在适当时间用水车补水。使得综合含水量控制在略大于最佳含水量（％）２～４％附近，再进行下道工序——摊铺石灰。

（３）灰剂量的控制：由于石灰是二灰土强度形成的重要材料，石灰剂量的多少直接影响二灰土的早期强度。所以要严格控制。Ａ、应从源头把关，每批石灰进场应按规定进行检验，确保石灰等级。Ｂ、进行总量控制，按配合比计算好施工段的石灰总量，控制在±１％。Ｃ、摊铺时应力争石灰摊铺均匀，使各部位的石灰剂量都满足要求。

（４）拌和中的控制：在拌和中应设专人检测拌和深度，并将检测结果及时告知拌和机操作手，严防拌和过深或留有夹层，确保配合比的准确。拌和后筛分检验土颗粒大于15mm含量是否满足要求，且要检查有无夹层、灰带，混合料颜色应基本一致。使得压实度和强度都得到可靠保证。

5、常见问题及措施

（1）按标准施工但制件的强度却不满足设计强度要求：分析其原因，主要是由以下几方面原因造成的：A、现场拌和时拌和深度控制不到位，B、路基潜在的不平整。使实际施工配比发生了变化，导致最大干密度比标准最大干密度提高、灰剂量的下降而引起的。这就要加大拌和深度的检测频率，在保证不留夹层的前提下不能拌和过深，确保配合比准确。加密控制下承层的标高、平整度，精确控制材料的用量和部位。

（2）压实度不足：由于摊铺的潜在不均匀和测点的随机性，就会产生个别点压实度不足的现象。根据配合比、强度、压实度之间的辩证关系，若发现现场配比发生偏差，应根据实际情况适当增加碾压功率。

（3）起皮、裂纹现象：在碾压过程中，有时随着碾压工作的进行就会发现，局部路表出现1CM左右的土壳与基层分离，称之为起皮。纠其原因：A、平地机反复整平过程中，填补了先前低洼部分，产生薄层引起。B、表层含水量与下部相差过大，碾压时产生分层引起。C、拌和、摊铺不均匀使局部灰量过大引起。这就应当尽量减少整平次数，增加拌和效果，缩短整平到碾压的时间，并在铁三轮碾压结束后，使表面在潮湿状态下，用胶轮压路机封面，并酌情确定封面碾压遍数。从最终结果看，这些方法能起到良好作用。

发生裂纹的原因经分析主要是由于表面干缩而引起的，应在成型后及时养生，并要保持湿润，就可以减少干缩裂缝。但也应控制水量，防止过量洒水。

6、结束语

在路面工程施工中，二灰土底基层由于其自身的施工特点，成为路面施工中的重要分项。它能不能既快又好地完成，直接制约着其它面层的大面积展开。特别是在多雨地域，有效施工时间短的情况下，更要加强现场的组织协调，使各工序衔接紧凑，有效形成流水作业。把土的翻晒、粉碎尽量提前。对调节好含水量的土和后场的石灰、粉煤灰采取防雨措施。使雨后能及时恢复生产。在土质变化大的情况下加强土源的检测，发现土质变化，及时调整配合比，以保证路面质量。