石灰土质量控制

谈如何做好石灰土施工的质量控制任本杰(沿江高速公路YJ3-05驻地监理组)摘要:石灰土施工过程中，常常会遇到这样那样的质量问题并产生病害，若不采取一些有效措施加以控制，往往难以满足规范要求。文章结合工程实例，针对石灰土施工过程中影响压实与强度的因素以及常见病害产生的机理进行了认真而系统的分析，同时提出了一些有效的防范措施，对提高石灰土施工的质量控制具有现实指导意义。关键词:公路工程；石灰土；施工；质量控制1.引言石灰土具有造价低廉且具有较高的强度、较强的板体性等性能，因此在我国公路建设中被广泛应用于路面的垫层、底基层及基层（非高等级公路）中。但石灰土的施工工艺和施工质量控制比较复杂，影响其质量因素也较多，若不采取一些有效措施加以控制，那么往往难以满足规范要求并产生病害。现结合多条路的工作实践，谈一谈如何做好石灰土施工的质量控制，以期与公路界的同行交流。2.石灰土压实质量控制压实度是石灰土质量控制主要技术指标之一。影响石灰土压实效果的因素较多，主要是标准密度，压实机具，压实工艺，灰土拌和的均匀性，碾前含水量及压实层厚度等。2.1确定准确的标准密度标准击实试验是控制石灰土压实质量不可缺少的重要试验项目，压实度可靠的一个重要前提就是要求最大干密度准确与测点实际干密度相对应。标准密度是用来衡量现场压实度的尺度，通过它衡量出路基的优劣等级，所以我们在做确定标准密度的击实试验时，必须严格按照试验规程和相关要求去做，确保标准密度有足够的精度，以达到指导和控制工程质量的目的。此外，平时在施工过程中还要时刻注意填筑土的土质有无大的变化，一旦发现变化，就要及时重做击实试验，做到既要客观、公正，又要保证工程质量。2.2重视石灰土试验段施工在石灰土正式施工前必须先进行试验段施工，这是灰土施工前必不可少的重要工序。通过试验段的修筑，我们能够确定压实机械的选择和最佳组合，碾压的基本原则，灰土均匀性所需的拌和遍数，松铺系数及压实层厚度，碾前含水量偏差最佳含水量所允许的范围等。这些参数的确定为以后石灰土规模化施工提供第一手十分有价值的参考数据，为今后优质高效施工打下坚实基础。2.3碾前含水量的控制含水量对石灰土的碾压是一个特别敏感的指标，对压实效果影响比较显著，所以含水量控制得好与坏，将直接关系到压实的成功与失败。同时对施工单位，从经济角度来说，在接近最佳含水量时进行碾压不失为一种最好办法。规范要求含水量在最佳含水量的±1%变化范围内碾压时效果最佳，超出这个范围，就有可能出现“弹簧”，影响压实质量。但这个范围也不是一成不变的，还要根据施工时的天气、气温、季节等环境的具体情况而定。在碾压前能够及时准确地测定石灰土含水量，使之被控制在接近最佳含水量状态，这对控制碾压质量十分重要，这道工序不能省去。2.4布灰要均匀采用路拌法进行石灰土施工时，不少施工单位对布灰的均匀性重视不够，工人在进行布灰时随意性很大，造成灰剂量有很大偏差，一部分布灰较少，另一部分布灰又较多。而灰剂量对压实度的影响比较明显，这将导致布灰少的地方压实度过高甚至超百，而布灰多的地方又将会出现压实度不够的“假象”。这个问题很容易被忽视，要引起足够重视。2.5对于“二次布灰”，要考虑是否需要重新进行标准击实出现“二次布灰”情况主要是已经布好灰或者灰土拌好后还没有来得及整平、碾压就突然降雨，连续好多天都无法组织施工，造成石灰有效钙流失较多，石灰质量等级下降，技术标准降低。为了保证石灰土的强度能够满足要求，不得不再次加灰，但随着灰剂量的增加，施工层实际干密度相对变小，这时候如果再用原来的标准密度，就可能造成压实度不够的“假象”。试验证明含灰量每增加1个百分点，则压实度相应降低0.5~0.8个百分点，这一点是我们在施工时值得注意的一个问题。如合肥～徐州高速公路北段（以下简称合徐北）04标就出现过这种情况。后来我们会同现场办中心实验室对出现的问题进行了“诊断”，并找出了“病因”，最后问题得到了解决。3.石灰土的强度控制强度是石灰土施工质量控制的另一个主要技术指标。影响石灰土强度的因素较多，但总结起来有这么几种：土质，石灰品质及剂量，含水量，施工季节性，碾压密实度及成品的养护等。3.1合理选择土质在做灰土时有条件应尽可能优先选用塑性指数在12~20之间的粉质粘土或粘质粉土，强度能够得到保证。如土源紧缺，也可选择砂性土或重粘土，但为了保证工程质量起见，要经过必要的处理：对于砂性土除了加大石灰剂量来提高强度外，有时还需要加上一定剂量的水泥才能得到稳定的强度。如合徐北01标段，碾压前灰剂量经检测能够满足设计与规范要求，但强度就是达不到设计要求。最后不得不掺了一定量的水泥后，才能满足设计强度要求；对于重粘土，必须要对土块进行晾晒与充分破碎，否则与灰很难拌和均匀，进而影响到强度。实践经验告诉我们，对重粘土分两次加灰效果很好，第一次可以加一半灰（可以在土场进行），闷料约2~3天，这样不仅降低重粘土的含水量，同时还能对重粘土进行有效改善，起到“砂化”作用，可以缩短施工周期，降低施工难度。第二次再补足剩余灰进行拌和。这种二次加灰的施工工艺在淮南洞山大道石灰土施工时，我们进行了尝试，效果非常明显。3.2石灰品质，灰土拌和均匀性及灰剂量控制进场石灰要能满足技术规范所要求的技术标准并与标准试验时用灰级别一致，且应采取设棚存放等防风避雨措施，防止石灰失效。石灰应在用于工程之前至少7天充分消解成能通过10mm筛孔的粉状，并尽快使用。在正式用于工程前必须进行试验，只有符合质量要求时方可使用，否则拒绝使用，以免影响成品灰土强度。灰土拌和要均匀，其前提条件是布灰要均匀，否则无从谈起。布灰不均匀或者是拌和不均匀有可能造成试件强度在评定时因变异系数过大而评定不合格。采用集中厂拌法比较理想，可减少石灰的损失和对环境的污染，并能保证拌和的质量，但是现在各施工单位基本上都是采用路拌法。采用这种方法首先应将素土充分破碎（特别是重粘土）至符合规定要求的粒径范围（一般小于等于15mm），经摊铺、整平后采用轻型压路机先稳压1~2遍，使其表面平整，然后打上方格网（方格网一般以20m*20m为好），根据设计的灰剂量（灰剂量=干灰质量/干素土质量）及确定的方格网内素土干质量（路拌法灰剂量一般应增加1~2%），准确计算出每个方格网内所需消石灰质量来进行均匀布灰（风大时不应布灰）。灰布完成即可拌和，一般拌和2~3遍即可（具体遍数由试验确定），但不得留有“素土”夹层，同时要拌入到下一结构层约10mm深处。在拌和过程中应随时检查含水量，使其略大于最佳值。拌好后及时进行灰剂量试验，石灰剂量必须符合设计与技术规范要求，否则必须进行二次布灰，二次拌和，二次检验，直到灰剂量满足要求为止，防止因灰剂量不足造成强度满足不了设计要求。对于高等级公路，现在提倡使用袋装的磨细的生石灰粉（磨细的生石灰粉相对消石灰而言价格要贵些，但总体算下来价格相当），如合徐北10标段在石灰土施工时使用的就是磨细的生石灰粉。之后我们对此进行了认真总结，概括起来至少有如下几点好处：3.2.1对于重粘土，由于生石灰的化学活性更强于消石灰，所以生石灰能与土中胶状颗粒更好地结合，能够提高石灰土的强度。3.2.2对于过湿粘土，加入生石灰还有显著的降水作用，试验表明一般能降低5个百分点左右。3.2.3由于袋装石灰重量比较标准，运用方格网进行布灰且布灰面积又不大，便于布灰均匀。3.2.4省去中间消解、倒运等一些环节，可以说省时又省工。3.3含水量控制碾压时控制好含水量，能够较好地改善或防止灰土干缩缝的出现，否则不但会降低石灰土自身的强度，破坏板体结构，而且还会反射到上面层，影响工程整体质量。另外含水量控制好，容易碾压密实，其强度也会相应提高。3.4根据天气及季节性，合理安排施工石灰土应尽量避免在不利季节施工，不宜安排在雨季施工，降雨时应停止施工；施工气温应不低于5℃，并最好在第一次冰冻来临之前一个月完成或结束施工。否则成型的灰土表层会被冻坏，其强度会大打折扣。在不利季节，对于未施工完的灰土，特别是最后一层灰土，不应强行施工，而应把素土给备上，整平稳压，这样可以保护下层已施工好的灰土“安全过冬”，同时也为以后施工做一些准备工作。例如，合徐北06标段就有过这样的教训：施工单位没有过多考虑季节性的影响，强行施工的一段约1Km灰土，也没有对成品采取防护措施，结果灰土表层有5~6cm厚度被冻坏，只好自认倒霉，可以说费工费时又费钱。3.5成品灰土养生要及时到位石灰土成型后应及时进行压实度检测，合格后就开始进行养生，养生方法很多，根据实际情况可以自行选择且不受其中的一种限制，但结果是一样的，即必须保湿养生，杜绝灰土层表面干湿交替现象发生。养生期一般不少于7d且应封闭交通（洒水车除外）。养生不好会产生干缩裂缝，破坏板体结构，形成病害，所以必须要高度重视养生工作。4.石灰土成型后常见病害与防治4.1石灰土成型时出现弹簧、松散、起皮、拥包现象及其防治石灰土碾压成型时常会出现局部弹簧、松散并有大面积起皮及拥包现象。局部含水量过大易产生弹簧现象；拌和不均或局部粗细颗粒离析易导致松散现象；石灰土表面过于干燥或薄层贴补易产生大面积起皮现象；压路机碾压方式不当易产生拥包现象。为防止上述这些病害出现，在施工过程中应注意以下几点：4.1.1土块要充分粉碎，其最大粒径不应超过15mm，特别是重粘土。4.1.2控制好原材料（土、石灰）及混合料含水量，拌和好的混合料含水量易控制在最佳含水量的±1%范围之内，且要拌和均匀。4.1.3碾压过程中，石灰土表面应始终保持湿润状态，但不得粘轮。4.1.4严禁薄层贴补，特别是50mm以下的灰土贴补不牢。这种薄层贴补现象在灰土验收时比较多见，主要是施工单位对标高控制不严所致。为此要做到摊铺时“宁高勿低”，平地机最后进行整平时“下刀不宜过深”，测量人员始终跟踪监控，平地机手必须服从测量人员的指挥。4.1.5在进行灰土整平时，要有人工配合，对灰土表层镶嵌的土块或石块进行清除，避免平地机最后精平是时因此而带出沟槽坑洼。4.1.6碾压时，压路机手应遵循“先轻后重”，“先边后中”，“先慢后快”的原则，连续不断地且在最短时间内碾压至规定密实度。另外根据投入的压路机台数及气候条件，合理选择作业面长度。若作业段过长，不能在有效时间内碾压成型，一方面会因气温高时造成灰土表层失水过多，出现松散现象，压不密实；另一方面遇到天气不好，还没有来得及完全成型就突然降雨，造成施工中断，部分勉强成型的灰土可能会出现一些诸如“结壳”、“龟裂”等质量病害，而未成型的灰土也将为以后再次施工带来一定的麻烦。4.2石灰土成型初期出现鼓包、开裂现象及防治4.2.1石灰中常含有过火石灰，在石灰稳定土成型后，过火石灰颗粒才逐渐消解，体积膨胀，引起成型后的石灰土层隆起，形似“蘑菇”。为消除这种病害，通常将生石灰提前10～12天运到施工现场进行充分消解，且消解后的石灰要过10mm筛后才能使用。然而施工单位一般都省去了过筛这道工序，因此在进行布灰和拌和时，施工单位必须派专人剔除那些还没有完全消解的过火石灰。4.2.2实际施工过程中，经常会发现石灰土成型1～2天出现大量裂缝现象，高温季节尤为明显。这主要有两方面原因造成：一种是石灰土自身含水量过大，保湿养生不及时，水化反应后，石灰土含水量减少，产生干缩裂缝；另一种是降温过程中石灰土材料产生体积收缩，形成温缩裂缝。为了减轻或消除这种病害，石灰土宜在接近最佳含水量时成型，成型后必须及时采取有效措施保湿养生，养生期一般不少于7天，养生期应封闭交通；成型的石灰土冬季要覆盖保护好。4.2.3要控制好素土的塑性指数，使其在12~20范围之内。塑性指数高于20的石灰土容易开裂，如重粘土，这种土对含水量也比较敏感，含水量越大越容易开裂，所以在碾压时要按含水量的下限来进行控制，对减少石灰土开裂大有好处；当然塑性指数小于12也不好，虽然容易拌和与碾压成型且不开裂，但往往造成强度达不到设计要求，所以要兼顾考虑。4.2.4为了减少或避免成型的石灰土裂缝的产生，也可以在石灰土中掺入一定量的粗粒料，如石屑、小规格碎石等。当然这种办法肯定会提高工程