高速公路石灰改良膨胀土路基施工工法#内容详细

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1、高速公路膨胀土路基采用“二次掺灰”工艺施工工法第二工程有限公司江苏分公司 张 捡一、前言在高速公路路基施工中，膨胀土不能直接作为路基填料，需采取有关技术措施对其进行处理，以达到提高路基强度和稳定性的目的，满足路基的使用要求。用石灰改良膨胀土修筑高速公路路基技术已被广泛应用，但要使施工质量达到规定要求，并最大限度缩短工期和节约成本，还必须根据实际情况，采取合理的施工工艺和科学的检测方法。宁淮高速公路NH-MW6标石灰改良膨胀土路基施工积累了丰富的施工经验，经归纳整理，形成本工法。二、工法特点1.施工工艺标准化、施工过程程序化，作业效率高采用“二次掺灰” 工艺，缩短土料从上路到碾压成型的施工周期。

2、采用“路拌法”标准施工工艺，严格按照取土焖灰、上土摊铺、翻晒破碎、二次掺灰、粉碎拌和、整平碾压、验收签证的程序组织大面积平行流水作业，各道工序紧密衔接、连续快速。2.施工过程控制要求高从取土焖灰开始，严格控制土料含水量变化速率、石灰掺量、摊铺厚度、施工段落划分、纵坡、横坡调整、碾压前灰剂量及灰土的拌和、粉碎效果，系统研究碾压组合工艺，使整个施工过程处于可控状态。3.施工检测科学化，可操作性强施工中，微波炉及时快速检测含水量，方便、快捷；利用石灰剂量的衰减规律及石灰剂量对土料干密度的影响大小，提出了在一定施工周期内现场实际灰剂量和压实度的确定方法；检测方法科学，检测结果准确、可靠。三、适用范围本

3、工法主要适用于用石灰改良膨胀土修筑高速公路路基施工，对其它情况下的石灰改良土路基施工可参照适用。四、施工工艺（一）工艺流程（见图1）（二）工艺原理利用生石灰在潮湿膨胀土中的水化作用和离子交换作用，在取土坑掺入2%的生图1 工艺流程石灰堆土“焖料”，初步降低土的含水量，并有效降低土颗粒的表面活动性，短期内减弱土颗粒间的粘聚力，使土料“砂化”。土料上路后，再按照设计石灰剂量掺足消石灰，经粉碎、拌和、整平、碾压后，利用熟石灰的结晶效应、熟石灰与土的长期火山灰效应及熟石灰的长期碳酸化效应，提高石灰-土体系的整体强度和稳定性。（三）标准试验及现场灰土含水量、灰剂量和压实度的确定方法1.土料最大干密度和最

4、佳含水量的确定方法土料的最大干密度和最佳含水量按照“湿法击实试验”方法确定。即从现场第一次掺灰焖料到碾压完毕的施工周期内，室内标准击实试验的取样、试样制备均模拟现场施工过程进行，最后通过不同含水量试样的击实试验得出击实曲线，获得最大干密度和最佳含水量，用于现场施工压实度的检测。2.改进的石灰剂量标准曲线的制作方法从现场取土“焖灰”到碾压完毕的施工周期内，室内改进的石灰剂量标准曲线制作试验的取样、试样制备均模拟现场施工过程进行，最后得出不同灰剂量（0%、2%、4%、6%、8%、10%、12%）土料的石灰剂量与时间的关系曲线，用于确定现场灰土的实际灰剂量。3.现场灰土灰剂量和压实度的确定方法先按照

5、“公路工程无机结合料稳定材料试验规程（JTJ057-94）”中的石灰剂量测定方法(EDTA滴定法)进行现场待检灰土的取样和EDTA滴定，得出现场灰土的EDTA消耗量，然后根据“改进的石灰剂量标准曲线”，计算现场待检灰土的灰剂量。现场待检灰土灰剂量的计算公式如下：P灰土=（P1-P2）/（V1-V2）V灰土式中：P灰土现场待检测灰土的石灰剂量；V灰土第二次掺灰t天后，现场待检测灰土的EDTA消耗量；P1EDTA消耗量高于现场待检测灰土EDTA消耗量的标准样的灰剂量；P2EDTA消耗量低于现场待检测灰土EDTA消耗量的标准样的灰剂量；V1第二次掺灰t天后，含灰量为P1的标准样的EDTA消耗量；V2

6、第二次掺灰t天后，含灰量为P2的标准样的EDTA消耗量。4.施工现场含水量快速测定方法采用“微波炉烘干法”。使用该方法前，需先建立素土和不同灰剂量（2%、4%、6%、8%、10%、12%）灰土在不同含水量范围的“烘箱烘干法”和“微波炉烘干法”所测定的试样含水量之间的对应关系，然后根据该对应关系确定被检土料准确含水量。该对应关系的建立方法为：先采用“作图法”找出两种方法所测定的含水量之间的关系曲线类型，然后用“回归分析”建立对应的关系式，并利用数理统计方法对所建立的关系式进行检验和修正，最后将该关系式用于现场实际施工检测。（四）施工要点1.施工准备施工前，先按照设计要求对天然原地面及沟塘进行处理

7、，进行原材料的合格性检测，进行不同剂量灰土的标准试验工作。根据现场实际情况合理划分作业区段，每一作业区段以100200m为宜。根据填土高度及分层填筑厚度划分出每区段不同压实度和灰剂量部位的填筑层数。2.试验路段施工试验段主要试验项目包括：上土工艺、石灰土拌和工艺、土料粉碎工艺、土料含水量变化过程及其控制、松铺系数的测定、碾压机械优化组合和碾压过程中压实度增长规律、改进石灰剂量标准曲线和快速测定含水量方法、标准击实试验的试样制备方法、路基压实度检测方法等。通过对试验段的施工，确定以下工艺参数：施工周期、机械的优化组合、土料松铺系数、土块翻晒和破碎作业遍数、土料最容易粉碎的含水量范围和粉碎遍数、最

8、佳碾压组合方式和碾压遍数、不同施工工艺条件下改进的石灰剂量标准曲线、“微波炉烘干法”与“烘箱烘干法”所测定含水量的相关关系。3.取土焖灰取土坑焖灰采用生石灰，取土焖灰前，先清除取土坑地表耕植土、腐渣土等非适应性土，然后将地表推平，由原状土的平均干密度、取土深度及掺灰量计算每车生石灰的摊铺面积，然后在地面打方格，并在每个方格内将生石灰用人工均匀摊平，再用挖掘机挖土焖料34天。为保证土料含水量及掺灰均匀并确保土料“砂化”效果，焖料期间每天用挖掘机将土料翻拌1遍。4.上土摊铺路基填筑采用水平分层填筑法，路基两侧各超填3050cm。根据土的压实厚度、松铺系数确定每车土的松铺面积，然后在地面打方格，并以

9、每个方格内上一车土进行控制，用自卸汽车运土，推土机均匀摊铺。5.翻晒破碎经第一次掺灰处理过的土料上路摊铺后，即开始土料的翻晒和破碎作业。翻晒时，根据天气情况，用铧犁定时对土料进行翻耕，同时用中拖破碎土块，使整个土层均匀降低含水量并使土块破碎。土料翻晒期间，定时测定土料的含水量，并检查土块的破碎情况，以及时确定第二次掺灰时间。6.二次掺灰当土料中土块粒径小于8cm并且土料含水量降到最佳含水量+35%时进行第二次掺灰（气温较高时取上限含水量，气温较低时取下限含水量），第二次掺灰采用消石灰。掺灰前，先用轻型压路机把土层表面压实，然后用平地机整平，并按照该土层压实后的干密度和厚度计算每平方米二次掺灰质

10、量和每车石灰的摊铺面积，在地面上打方格，方格的面积以每个方格内堆放一车石灰进行控制，然后用人工或平地机将石灰均匀摊平。7.粉碎拌和石灰均匀摊平后，立即用稳定土拌和机对土料进行粉碎。粉碎期间，派专人检查拌和机的拌和深度，以避免素土夹层。同时，每粉碎一遍检测一次土料的含水量和土颗粒分布情况，直至土料中大于5的土颗粒含量低于5%、大于2的土颗粒含量低于20%为止。此时，测试粉碎后土料中的石灰剂量和含水量，当每一测点的石灰剂量均大于设计石灰剂量-1%且含水量在最佳含水量+3%范围内时，即可进行整平和碾压。若灰剂量偏低，则立即补充石灰并再用稳定土拌和机拌和一遍；若含水量偏高，则用铧犁连续翻拌加快降低含水

11、量。8.稳压整平土料粉碎好后，先用光轮压路机稳压1遍，然后用平地机按照规定横坡沿线路方向由边缘向中间的顺序进行整平。整平过程中，及时测量土层的厚度，并根据该阶段土料的松铺系数调整土层厚度。施工不同压实度和灰剂量灰土的顶层时，在土层稳压、整平完毕后即测量高程，并按照设计高程和该阶段土料的松铺系数对土料进行再次整平，直至土层高程、横坡、纵坡满足设计要求为止。9.碾压（1）土料整平完成后，即可开始碾压作业，碾压作业必须连续进行，直至达到规定压实度及外观质量要求。碾压机械组合及遍数由试验段确定，每层土的碾压时间最长不能超过12小时。按照宁淮高速公路NH-MW6标试验段得出的碾压组合方案为： 下路堤：先

12、用YZ18型振动压路机振压2遍，然后用3Y18/21型三轮压路机空载静压2遍，最后用YZ18型振动压路机静压光面。上路堤：先用YZ18型振动压路机振压2遍，然后用3Y18/21型三轮压路机满载静压3遍，最后用YZ18型振动压路机静压光面。路床：先用YZ18型振动压路机振压2遍，然后用3Y18/21型三轮压路机满载静压6遍，最后用YZ18型振动压路机静压光面。（2）碾压时，如出现表层含水量太少而松散的现象，可适量补充洒水并在表层收干不沾轮后再碾压。如出现“弹簧”等局部含水量过多现象，则挖出“弹簧”土，用合格土料回填并补充压实。（3）碾压时，压路机沿线路方向按照由边缘向中间的顺序进行碾压，振动压路

13、机重叠4050，三轮压路机重叠后轮宽的一半，路基边缘部分应重复碾压2遍。10.验收签证每层填土碾压成型后，立即组织人员进行验收，主要验收项目包括：压实度、灰剂量、高程、宽度、平整度、外观质量及内业资料等，上路床顶层还应进行弯沉验收。11.台后填土桥台背后、涵洞和通道两侧与顶部、锥体等部位的填土采用薄层填筑，松铺厚度不超过20cm。由于施工作业面的限制，该部位的土料应该在相邻路段上摊铺、掺灰、拌和、粉碎好以后再用推土机推到填筑部位进行整平和碾压。对于压路机碾压不到位的区域，采用小型夯实机具夯实，使压实度达到规定要求。（五）施工注意事项1.施工期间做好临时排水措施：保证每层路堤填筑面作成不小于2%

14、的横坡，且表面无坑洼积水现象；路基两侧设置临时排水沟；设置必要的边坡急流槽，以保护边坡防止雨水冲刷；若在碾压前降雨，则快速整平碾压1遍，以防雨水大量渗入土层。2.每层土方碾压完毕并经验收合格后，立即进行下层土方的填筑施工，以防碾压好的土层失水干裂。4.碾压成型的路基越冬时，要采取覆土保温措施，覆土厚度不小于25cm，压实度不小于80%。五、机具设备（见表1）六、劳动力组织（见表2）表1 主要机械设备配备表序号设备名称规格型号单位数量1挖掘机卡特320C台22装载机ZL50C台13自卸汽车解放5T辆124推土机T160台15多铧犁NS650台16中拖NS50台37稳定土拌和机WB23G台18平地

15、机PY180台19压路机YZ18JC台110压路机3Y18/21台211冲击夯台212洒水车辆1注：本表以1.52km施工路段计。表2 劳动力组织序号工 种人 数备 注1队长1全面组织现场施工生产2技术主管1负责施工技术及质量控制3测量员2控制中线、标高、宽度及相关内业4试验员2进行现场试验检测及相关内业5资料员1负责资料整理6机械司机32负责各自机械的正常作业及经常性保养7修理工1负责机械修理8力工10边坡修整及其它杂活合计50注：本表以1.52km施工路段计。七、质量控制1.加强取土坑的焖灰作业，确保土料的“砂化”效果。2.及时快速测定土料含水量，严格控制土料的含水量变化速率，及时组织机械

16、设备进行相应工序的作业。3.准确测定土料的松铺系数，严格控制松铺厚度，确保压实厚度不超过20cm。4.准确计算掺灰数量，确保铺灰均匀；拌和作业时，排专人跟随检查，避免素土夹层和拌和不均匀现象。6.严格控制碾压前灰剂量及土料的拌和、粉碎效果，确保石灰改良效果。7.严格控制土料粉碎前和碾压前含水量。8.加强施工期间的纵、横坡调整及临时排水措施，保护成型路基不被雨水冲刷和长期浸泡。9.加强灰土的标准试验工作，确保试验结果准确、可靠。八、安全措施1.转变思想观念，作好安全规划，搞好安全教育，定期组织安全教育和培训，消除事故隐患，把不安全的因素消灭在萌芽状态。2.建立和完善安全生产规章制度，坚持定期安全

17、检查和日常的安全监督工作，严格安全施工奖惩制度。3.加强机械作业的安全管理，所有机械作业人员必须持证上岗，严格按操作规程作业，严禁酒后和疲劳作业。4.所有交叉路口设置清晰醒目的安全警示标志，取土坑周围设置安全防护栅栏。5.作好油库的安全预防措施，所有油罐均埋入地下，并在周围设置防护栅栏，准备足够数量的灭火设施。九、效益分析“二次掺灰”工艺缩短了土料从上路到碾压成型的施工周期（一般能缩短23天），提高了机械的作业效率，工效可达到每工作日完成土方1500m32000m3，具有良好的经济效益。十、工程实例宁淮高速公路NH-MW6标土方路基设计采用5%8%石灰改良膨胀土作为路基填料，土源属于弱中等膨胀土，天然含水量较高（较最佳含水量高10%12%）。施工中采用“二次掺灰”工艺对土源进行改良处理，微波炉快速测试土料含水量，并采用“改进的石灰剂量标准曲线”和“湿法击实试验”结果作为检验路基施工质量的依据，确保了施工质量和工程进度，取得了很好的效果。