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石灰土路拌工艺初探

一、工程概况
沪杭高速公路(上海段)HH01标西起于金山区枫径镇与浙江段相连接，东至松江区新洪镇，里程桩号为K0+079～K8+300，全长8.379km，工程于1996年1月20日正式开工，至1996年底已基本完成了道路路基填筑施工任务，1997年下半年，在路基沉降达到稳定后开始了道路路面结构的施工，为了提高土路基的平整度及强度，于1997年3月18日决定：在沪杭高速公路(上海段)HH01标进行石灰土路拌试验。
试验路段位于2+775～3+030，全长255mm；施工控制标高为原设计土路基标高加5cm，施工深度为30cm，施工宽度为道路中心线两侧各15m，横坡为2%，其横断面图为：

试验路段石灰剂量定为(上海方向)土路基左半幅(15m宽)4%，右半幅(15m宽)6%二种。
试验路段施工特点：在已完成卸载的土路基上进行石灰土施工。
试验路段试验目的：
1、石灰土不同石灰剂量的性能比较；
2、石灰土施工方法研究(按操作规程)；
3、石灰土施工效率研究；
4、石灰土施工设备性能；
5、机具与劳动力组合。

二、石灰土的特点
在土路基中，掺入适量的石灰和水，经拌和，压实及养护后得到的混合料，当其抗压强度符合规定的要求寸，称为石灰稳定土，简称石灰土。
石灰土具有良好的力学性能，并有较好的水稳性和一定程度的抗冻性。它的初期强度和水稳性较低，后期强度较高；由于干缩、冷缩易产生裂缝。

三、WBL21型稳定土拌和机的性能
WBL21型稳定土拌和机——是试验路段所使用的主要机具。它是一种在行驶过程中，以其工作装置对土就地粉碎并与稳定剂均匀拌和的基础土作业机械，该机为全液压驱动，转子反转自行式稳定土拌和机，具有行走方便、操作灵活、功率大、生产率高等特点，它由液压系统、操纵系统、电气系统、工作装置及行走系统组成。
WBL21型稳定土拌和机有效拌和宽度2.1m，最大拌和深度为40cm，作业整度为0-1.5km/h，整机质量13t。

四、工艺流程
施工技术交底
施 工 放 样
养 生
碾 压
整 型
拌 和
摊铺细生石灰
路槽开挖整平

弯 沉 测 定
平整度测定
压实度测定
施工方案编制
标 高 测 定
土液塑限测定
土含水量测定
石 灰 测 定
拌和均匀性检定
拌和深度检测
标 高 复 测
石灰土含水量测定

五、土基准备
1、路基开挖
由于施工便道在道路的左侧，考虑到车辆、机具设备的运行，先进行土基右半幅的施工。
道路中心桩放设后，先标出路槽开挖范围，再用水准仪测出开挖段标高，人工挖槽做标记，每25m一条槽。
挖机按标记开路槽，土方外运堆放。混凝土结构边缘采用人机配合开挖，以保护混凝土结构，开挖时随时复测标高。
考虑至雨季施工，在两侧路肩每25m路段内开挖三条宽40m排水沟，深度低于路基5cm。中央分隔带处我们设有2%的倒坡，这些措施经过下雨的考验，证明是有效的，大大改善了排水效果。
2、路槽整平
路槽开挖后，采用G-14自动平地机整平，两侧边线用人工修整，并再次复测路槽标高，一般平地机进行二次整平后，标高基本达到要求。路槽整平后用压路机碾压一遍。
压实后需检测土的含水量，液塑限和有机质的含量，考虑到土质无多大变化，仍采用原试验结果，即液限37.6%、塑限23.2%、塑性指数14.4，有机质含量3.6%。
土的含水量为18.99%，局部地方含水量为29%。

六、磨细生石灰摊铺
试验路段采用的石灰为苏州吴县市西山镇第二石灰厂生产的磨细生石灰。
磨细生石灰进场后，即进行有效钙十氧化镁含量的试验，1997年3月20日运进第一批石灰，厂方试验为85.73%，我们复试为72.27%；1997年4月1日运进第二批石灰，厂方试验为80.36%，我们复试为65.45%，属不合格产品，故我们已提醒厂方注意质量问题。
由于磨细生石灰的有效钙十氧化镁含量的试验需送外做，路远速度慢，影响施工进度，所以现场试验室需配置一套测试仪器。
磨细生石灰布放，按采用的石灰剂量计算(干土容量为1.75g/cm3)，磨细生石灰每袋50kg。
单车道：4%剂量255×15×0.3×1.75×4%=80t
则每平方米20kg，每袋石灰纵向间距2.5m，横向间距1m。
6%剂量255×15×0.3×1.75×6%=120t
则每平方米30kg，每袋石灰纵向间距1.66m，横向间距1m。
石灰袋的运拆，开始时采用二个搬运人工拆线方法，但这造成石灰与皮肤的大面积接触，危害性较大，施工速度慢，后改为用车将石灰运至现场附近布放，用铁勾拉刀划口，采用流水方式，使施工速度大大加快，也改善了施工环境。
磨细生石灰的摊铺，刚开始时全场摊铺，但发现拌和时边缘的石灰会飞扬出去，后来改为在边缘部分约40-50cm不布灰，这部分灰仍放在路基内，以降低损耗。
在摊铺磨细石灰过程中，发现该过程耗时最多，一般6%剂量时，100m单车道需4个小时，且风大时，扬灰厉害，石灰损耗较多。

七、石灰拌和
因为本试验路是在已完成的路槽顶面进行开挖作业的，所以石灰土的剂量是否准确与实际开挖深度有密切关系，另外土块的破碎程度，拌和是否均匀，含水量控制是否准确，将直接影响灰土质量。为此，我们对这三个问题进行专题研究。
7.1拌和深度
开始拌和时，由于对拌和机性能掌握不够，拌和深度没达到要求，最浅处仅16cm，使得石灰剂量太高，效果不好，经与拌和机生产厂家技术人员一起探讨，认为说明书上的最大拌和40cm，实际上是指松厚，而要达到实进取30cm，必须进行试车，为此选择10m土基进行试车，测了三个点，测得作业实厚为29cm、33cm、30cm，可见拌和机能达到所要求厚度。另外，还进行车速试验，在50m长、15m宽路幅上作业宽度1.5m时拌和第一遍用了2小时，则作业速度为15÷1.5×0.05÷2=0.25km/h；第二遍用了1小时，则作业速度为15÷1.5×0.05÷1=0.5km/h；总之，要达到30cm实厚，拌和机作业速度，第一遍0.25km/h，第二遍0.5km/h，并随时有专人测定翻拌深度。
7.2拌和均匀程度
要达到拌和均匀至关重要的是拌和搭接，开始我们采用叠压拌和法，但发现两车轮所处地基软硬不一，使车身歪斜，导致两边拌和深度不同，从而产生一条素土带，拌和效果较差，后来我们采用骑马拌和法，即在拌和时每拌好一条后，在距这条已拌好的灰土0.5-1.0m左右处，再拌另一条，然后再骑马拌这条素土带，这样使得拌和机二轮所处地基一致，保证了整个作业面得到均匀拌和，且不留死角，同时，对每次停机后产生的坑槽随时派人填平，这样作不权对拌和有利且对平整度的改善亦有好处。
7.3含水量
石灰土只有其含水量接近最佳含水量时，其压实效果最好，开挖拌和后，发现灰土含水量偏小，我们立即采用洒水车(或用消防泵)洒水，并有专人控制洒水量，随时挖取样洞，经人工拌和后，以手握成团，落地松散的经验方法现场控制含水量，待水份被充分吸收不粘轮后，再用拌和机复拌一遍，这样做通常一次就能达到理想的要求。
补充水为经水质化学分析测试合格的河水。
拌和时，发现拌和机扬灰厉害，我们用土工布围在拌和斗上面，减少扬灰，在结构物附近不能拌到的地方(如箱涵)将这部分材料在容易拌和的地方一起拌好，再回填。

八、整形和碾压
当灰土经多次拌和含水量接受最佳值后，即可整平碾压，整平前，先用二轮平碾全面初打一滚，然后用平地机整平，推出大致路拱横坡，接着用重型压路机充分压实至无轮迹为止，成形后的路拱如果横坡或平整度不合要求时，仍可用平地机精平一刀，确保灰土面层平整度满足要求。

九、接缝处理
我们原打算255m一次性施工结束，但由于布料速度慢，只能分段施工。工作缝采用对接法，前一段留1m不进行碾压，后一段施工时一起再进行碾压。

十、养生
石灰土碾压成形后，即进行保湿养生，在本试验路段上采用洒水养生法，一天浇三遍水，一般255m单车道每遍浇8m3水，一天需浇24m3，养生水为河水。

十一、试验
在石灰土试验路段施工中，进行了石灰土重型击实标准试验，石灰土的压实度试验，弯沉试验。
石灰掺量(%)
最大干密度(g/cm3)
最佳含水量(%)
6
1.65
15
4
1.66
15

十二、石灰土试验分组情况
组 别
设备
人数
工 作 内 容
要 求
试验驵

取样
试验

现场跟踪
弯沉车

1
Σ6

3
1

1

1

1、测定路槽土的含水量、塑性指数；
2、测定石灰的技术指标；
3、测定混合料的含水量；
4、测定石灰土拌和深度；

5、测定石灰土拌和均匀性；

6、测定石灰土的密度；
7、测定石灰土的弯沉。
指导石灰土施工；
原材料批量验收，质量控制；
确定压实效果；
决定石灰土厚度；检查拌和质量，定出合理拌和次数；
成型后检测，校核含水量、拌和、压实工艺的准确性；

成型后检测，检查石灰强度。
前期准备
挖机
卡车
平地机

1
3
1
Σ5
1
3
1

1、开挖路槽糕；
2、外运土方；
3、平整场地。
准备石灰土施工现场。
推铺拌和
指挥
路拌机
卡车
洒水车
运摊石灰

1
1
1
Σ31
1
1
1
2
16
1、摆放和摊铺石灰；

2、石灰土拌和；

3、石灰土洒水。
按计量堆放石灰，均匀刮平，检查摊铺均匀度；

粉碎土颗料，控制拌和深度及拦和均匀性；

确定石灰土的最佳含水量。
整型碾压

(平地机)
压路机

1
2
Σ3

1
2
1、初步整平和整型；
2、碾压；

3、整型；
4、找平；

5、整型；
6、碾压；

7、最终整型
对已拌和均匀的石灰土整平；
用压路机碾压以暴露潜在的不平整；
用平地机整型并以压路机紧跟初压；
局部低硅处用新拌石灰土找平；
再用平地机整型一次
保持在最佳含水量时进行，用振动压路机碾压(以达到要求的密度为止)，定出合理碾压遍数；

在碾压结整以前，再用平地机终平一次符合断面设计要求，刮去局部高出部分并扫出路外。
养生

2
1、养生洒水；
2、管制交通。
石灰土保持一定温度；
禁止车辆通行。
合计
10
37

十三、结论
用石灰稳定土处理上海地区的过湿、软弱土基是有较的，它使得路面平整坚实，养生期后重型车辆上去无轮迹，整个路基形成平整的板体。
从两种不同石灰剂量的对比试验结果可以看出，它们的最大干密度和最佳含水量相近，从环刀试验密实度比较4%石灰剂量的密度均可达到95%以上，因此，选择4%石灰剂量为宜。
从强度方面考虑，石灰剂量高(限于12%)强度高，但只要满足路堤CBR值≥8的要求就行，所以从加固路堤上考虑，只要4%剂量的石灰土满足CBR值规范即可，这样用灰量少较经济；石灰布放快，施工速度也快，容易推广应用。但对于个别过湿土(土含水量>29%)，建议局部采用石灰剂量6%为宜，因为它可以降低含水量10%左右，此时拌和后可以立即进行平整压密。