石灰、粉煤灰稳定土(底)基层施工工艺

1、石灰、粉煤灰稳定土（底）基层施工工艺石灰、粉煤灰稳定土具有良好的力学性能，初期强度和稳定性较低，后期强度和稳定性较高。实践证明，强度形成较好的石灰稳定土具有较高的抗压强度（最高能达到4 5MPa）和一定的抗拉强度， 且成本低，板体性好，具有很大的刚度和荷载分布能力。因此， 它是一种较好的路面基层（非高等级公路）和底基层材料。1 工艺特点石灰、 粉煤灰稳定土基层施工技术在我国有很成熟的施工经验，国内已在各级公路中成熟运用。2 工艺范围石灰、粉煤灰稳定土基层广泛用于高速公路、一级公路的底基层和其他等级公路的基层和底基层的路拌法施工。3 工艺原理和设计要求3.1 工艺原理在土中掺入适量的石灰，并在最

2、佳含水量下拌和均匀并压实，使石灰与土之间发生一系列的物理、化学作用，从而使土的性质发生根本变化。这些变化归纳起来分为四个方面，一是离子交换作 用；二是结晶硬化作用；三是火山灰作用；四是碳酸化作用。3.2 作用原理3.2.1 离子交换作用土的微小颗粒一般都带有负电荷，表面吸附着一定数量的钠、氢、钾等低价阳离子（Na+、 H+、K+ ） 。石灰是一种强电解质，在土中加入石灰和水后，石灰在溶液中电离出来的钙离子（Ca2+）就与土中的钠、氢、钾离子产生离子交换作用。原来的钠、钾变成了钙土，土颗粒表面所吸附的离子由一价变成了二价，减少了土颗粒表面吸附水膜的厚度，使土粒相互之间更为接近，分子引力随着增 加

3、，许多单个土粒聚成小团粒，组成一个稳定结构。3.2.2 结晶硬化作用在石灰中只有一部分熟石灰Ca（ OH ） 2进行了离子交换作用，绝大部分饱和Ca（ OH） 2自行结晶。熟石灰与水作用生成熟石灰结晶网格，其化学反应式为：Ca（ OH） 2 +nH2O-Ca（ OH） 2·nH2O3.2.3 火山灰作用熟石灰的游离Ca 与土中的活性SiO2和氧化铝Al2O3作用生成含水的硅酸钙和铝酸钙，其化学反应式为：xCa（ OH） 2+SiO2+nH2O-xCaO·SiO2·（ n+1） H2OxCa（ OH） 2+A1 203+nH2O xCaO· Al2O3&#

4、183;（ n+1 ） H2O以上形成的熟石灰结晶网格及含水的硅酸钙和铝酸钙结晶都是胶凝物质，它们具有水硬性并能在固体和水两相环境下发生硬化。这些胶凝物质在土微粒团的外围形成一层稳定保护膜，或填充颗粒空隙，而使颗粒间产生结合料，减小空隙与透水性，同时提高密实度。这是石灰土获得强度和水 稳定性的基本原因，但这种作用比较缓慢。3.2.4 碳酸化作用在土中的Ca（ OH） 2与空气中的二氧化碳作用，其化学反应式为：Ca（ OH） 2+CO2-CaCO3+H2OCa（ OH ） 2 是坚硬的结晶体，它和其他已生成的复杂盐类结合起来，从而大大提高了土的强度和整体性。由于以上的各种反应，减弱了土的吸附水膜

5、作用，促使土颗粒凝集和凝聚，形成团粒结构，从而降低土的塑性指数；石灰稳定土的最佳含水量随石灰剂量增加而增大，而最大干密度则随石灰剂量增加而减少；石灰的掺入能明显地提高土的侧限抗压强度及整体强度。4 施工工艺流程见图 1 。5 操作要点5.1 施工前准备工作5.1.1 原材料的控制（ 1）石灰。石灰质量应符合级或级以上石灰的各项技术指标要求，石灰应分批进场，做到既不影响施工进度，又不过多存放，应尽量缩短堆放时间，如存放时间稍长应予履盖，并采取封存措施，妥善保管。石灰用插管式消解，通过流量控制消解石灰的用水量，既要保证石灰充分消解，水又不宜过多。消解好的石灰存放时间应为7 10 天。消石灰采用机械

6、过筛法，通过1 的筛孔。消石灰布撒前应满足不低于级消石灰的要求。（2） 粉煤灰。粉煤灰中SiO2、Al2O3和Fe2O3总含量应大于70%，烧失量不应超过20%，比表面积宜大于2500cm2/g（或90%通 0.3mm 筛孔， 70%通过 0.075mm 筛孔） 。对于湿粉煤灰其含水量应 35%，含水量过大时，粉煤灰易凝聚成团，造成拌和困难。如进场含水量偏大，可采用打堆、翻晒等措施，降低含水量。（ 3）土。宜采用塑料指数12 20 的粘土（亚粘土），有机质含量10%的土不得使用。（ 4）水。牲畜饮用水的水源。5.1.2 二灰土各成份计量控制的方法二灰土各成份计量控制的目的在于确保施工配合比与设

7、计配合比吻合，保证达到规定的压实度和抗压强度。由于三种材料之间比重差异较大（石灰、粉煤灰比重2.1 2.2，素土则为2.6 左右） ，比例的变异导致了密度值的变异。若片面的通过增加素土含量，减少粉煤灰的用量，则造成压实的假象。而一定配合比的二灰土的压实密度明显影响混合料的强度和耐久性，增加压实密度会改善强度和稳定性。图 1 石灰、 粉煤灰稳定层（底）基层施工工艺图5.1.2.1 土计量控制方法按配合比计算用土量，根据公式（1）计算土的虚厚。hS=C S· h ·d· m· K/K S· S· d· m式中hS压实度K S下土

8、的厚度；CS土的比例；H 二灰土的压实厚度；d·m二灰土的最大干密度；K 二灰土需达到的压实度， K 取 95% ；S·d·m土的最大干密度。按用土比例及每车土量将素土按指定位置堆放，均匀卸在路槽顶面，用旋耕机将土块粉碎，并用推土机和平地机粗平，用轻型压路机稳压一遍，压实度宜控制在85%以上，将稳压后的土层作为计量的基础，检查布土厚度和含水量。按虚厚控制高程（或在下承层上按试验段确定的松铺厚度设置一定间距的的木墩，进行厚度控制） ，用平地机平整至符合要求。5.1.2.2 粉煤灰计量控制方法根据二灰土的配合比，计算粉煤灰的重量GF=CF· V·d

9、·m·K· （ 1+ WF%）式中GF粉煤灰的重量；CF粉煤灰的比例；V 二灰土的体积；K 二灰土需达到的压实度；d·m二灰土的最大干密度；WF粉煤灰的含水量。采用打格子的方法，并根据用量比例、运输工具及每单位粉煤灰的重量，确定每方格需要卸放多少单位的粉煤灰，用平地机摊铺均匀，然后用压路机稳压一遍后，测定其松铺厚度和含水量，用灌砂法确定粉煤的湿密度，计算出粉煤灰应铺的厚度，与实测的对比确定是否合格。在试验段取得的松铺厚度的基础上，可采用按一定间距设置高度为松铺厚度的木墩进行厚度控制的方法，压路机稳压后，按厚度控制的木墩高度作为基准，采用平地机平整。5.1

10、.2.3 石灰计量控制方法施工现场备消石灰，应过筛除去杂质，计算石灰的重量。GC=CC· V·d·m·K· （ 1+ WC%）式中GC石灰的重量；CC石灰的比例；V 二灰土的体积；K 二灰土需达到的压实度，d·m二灰土的最大干密度；W C石灰的含水量。布撒石灰采用机械运输，对每车石灰过地磅称量，人工布灰，保证灰量均匀。5.2 施工工艺5.2.1 准备下承层（ 1）对路基的外形检查。包括路基的高程、中线偏位、宽度、横坡度和平整度。（ 2）路基的强度检查。碾压检查：用12 15T 三轮压路机以低挡速度（1.5 1.7km/h）沿路基表面作

11、全面检查（碾压3 4 遍） ，不得有松散或弹簧现象。弯沉检查。用 BZZ-100 标准车以规定频率检查路基表面回弹弯沉，按测试季节算出保证率97.7%下的代表弯沉值，不大于设计算得的允许值；1.1.1 3） 路基的沉降。路基 95 区施工完成后，沉降速率应连续两个月小于5 /月，应当表面平整、坚实，有规定的路拱，无任何松散的材料和软弱处，且沉降量应符合要求。（ 4）在路基上恢复中线，每20m 设一桩（做试验段时每10m 设一桩） ，并在两侧路肩边缘外设指示桩，横断面半幅设三个高程控制点，逐桩进行水平测量，算出各断面所需摊铺土的厚度，在所钉钢筋桩上标出其相应高度。（ 5）根据实测高程、二灰土工作

12、面宽度、厚度及试验最大干密度等计算路段所需二灰土重量，根据配合比及实测含水量算出土、石灰、粉煤灰的重量，根据运料车辆吨位计算每车料的堆放距离，并根据在相同施工条件下素土、石灰、粉煤灰的含水量与松铺厚度的关系来控制现场铺筑厚度。1.1.2 运输和摊铺土料（ 1）路基上用石灰线标出布料网格。（ 2）拖运土料，控制每车料的数量相等。（ 3）推土机将土堆推开后，用平地机将土均匀地摊铺在预定地路基上，力求表面平整，并有规定的路拱。（ 4）摊铺过程中，测量人员跟踪检测松铺，控制误差± 0.5cm，必要时进行增减料工作。（ 5）测定土的含水量。土含水量控制在比二灰土的最佳含水量大4% 5%。（ 6

13、）用平地机对土层进行初步整平，并用人工进行局部找平，后用振动压路机静压一遍，使其表面平整，压实度达85%。1.1.3 运输和摊铺粉煤灰（ 1）用石灰线标出布料网格；（ 2）拖运粉煤灰，控制每车料的数量相等；（ 3）推土机将粉煤灰堆推开后，用平地机将粉煤灰均匀地摊铺在预定的路基上，用振动压路机快速静压一遍，并对各处进行松铺厚度量测, 开始可采用灌砂法确定出粉煤灰的密度，计算出总重量确定出是否符合要求。1.1.4 拌和粉煤灰和土的混合料（ 1）为了更好的将土颗粒粉碎，使粉煤灰和土拌和均匀，先对土和粉煤灰用路拌机拌和，拌和机要求：功率大于400kW；拌和深度大于40cm 或大于二灰土的松铺厚度，拌和

14、过程设专人检查有无夹层。 （ 2）检测混合料的含水量，含水量过大时应进行翻晒，保证含水量大于最佳含水量3% 4%。1.1.5 运输和摊铺石灰（ 1）用石灰线标出石灰网格。（ 2）布撒消石灰采用是人工摊铺，使石灰量均匀。注意控制各处的松铺厚度基本一致。1.1.6 路拌混合料（ 1）用稳定土拌和机再次拌和混合料，拌和深度达到稳定土层底，拌和中设专人跟踪拌和机，随时检查拌和深度以便及时调整，避免拌和底部出现素土夹层。拌和中略破坏下承层表面5-10mm左右，以加强上下层之间的结合，拌和遍数以混合料均匀一致为止；采用挑沟法和EDTA 滴定法随时检查拌和的均匀性、深度及石灰剂量，不允许出现花白条带和夹层；

15、当土块最大尺寸15mm 且含量超过10%时，必须整平，稳压，再次拌和。（ 2）拌和时随时检查含水量，如含水量过大则多拌和、翻晒两遍。（ 3）拌和均匀后平整碾压前，按抽检频率取混合料测定灰剂量和含水量，合格后做规定压实度条件下的无侧限抗压强度试件，移置标养室养生，二灰土试件的标准养护条件是：将制好的试件脱模称量后，应立即放到相对湿度95% 的密封湿气箱或相对湿度95%养护室内养生，养护温度为25± 2。养生期的最后一天（第7 天） ，应将试件浸泡在水中，水的深度应使水面在试件顶上约2.5。浸水的温度与养护温度相同。在浸泡水之前，应再次称试件的质量，在养生期间试件质量损失应不超过1g，质

16、量损失超过此规定的试件，应该作废。将已浸水一昼夜的试件从水中取出，用软的旧布吸去试件表面的可见自由水，并称试件的质量，用游标卡尺量试件的高度，然后测定无侧限抗压强度。1.1.7 整型先用推土机推平，测量人员迅速恢复高程控制点，钉上竹片桩，桩顶高程即是控制高程。平地机开始整型，必要时，再返回刮一遍。用光轮压路机快速碾压一遍，以发现潜在不平整，对不平整处，将表面5cm 耙松、补料，进行第一次找平。重复上述步骤，再次整型、碾压、找平，局部可人工找平。 （底）基层表面高出设计标高部分应予以刮除并将其扫出路外。每次整平中，都要按规定的坡度和路拱进行，特别注意接缝要适顺平整，测量人员要对每个断面逐个检测，

17、确定断面高程是否准确，对局部低于设计标高之处，不能采用贴补，掌握“宁高勿低”、 “宁刮勿补”的原则，并使纵向线型平滑一致。整型过程中禁止任何车辆通行。1.1.8 碾压（ 1） 拌和好的混合料不得超过24h， 要一次性碾压成型。整型后， 当混合料大于最佳含水量1%3%时，进行碾压，如表面水分不足，应当适量洒水，严禁洒大水碾压。碾压必须遵循先轻后重、先慢后快、先静后振、先边后中、先下部密实后上部密实的原则，要严格控制各类压路机的碾压速度。（ 2）碾压机械要求。18 21 吨的三轮压路机、振动加自重40T 以上的振动压路机和20T 以上的轮胎压路机。（ 3）碾压速度。施工中严格控制碾压速度，前两遍碾

18、压速度控制在1.5 1.7km/h，以后可采用2.0 2.5km/h，碾压速度过快，容易导致容易导致路面的不平整（形成小波浪），被压层的平整度变差。三轮压路机应重叠三分之一后轮宽。（ 4）压实过程如有“弹簧”、松散，起皮现象应及时翻开重新拌和，及时碾压。（ 5）严禁压路机在已成型或正在碾压的路段上“调头 ”和急刹车，避免基层表面破坏。（ 6）两个作业搭接时，前一段碾压时留5 8m 混合料不碾压，后一段施工时，将前段留下未压部分，一起再进行拌和，碾压；靠近路肩部分多压2 3 遍。（ 7）压实度的检查应用灌砂法从底基层的全厚取样。压实度检测的同时，对二灰土的层厚、拌和均匀性、石灰消解情况等进行检查

19、。5.2.9 初期养护二灰土的强度是在一定的条件下逐渐形成的，适当的养生及养护条件将关系到二灰土能否达到其使用性能的问题。具体养生要求：（ 1）对成型的二灰土养生期间要控制交通，禁止社会车辆及施工车辆通行。（ 2）洒水车车辆要慢行，注意不要粘坏灰土表面。（ 3）二灰土在养生期间采用一次性塑料膜覆盖养生，以保证其一定湿度，表面始终处于湿润状态，防止二灰土底基层表面水分的蒸发而开裂；养生一般不少于7d，气温较高时，则应连续养生。（ 4）为防止二灰土干缩产生裂缝，养生工作宜延续到上层施工为止。5.2.10 施工中标高的控制（ 1）对路线水准点进行详细复核，保证测量无误。（ 2）恢复中心线，并设标高控

20、制桩，各桩距离以整桩号为宜。（ 3）在控制桩上标出二灰土压实后和未压前的标高。（ 4）严格控制二灰土的摊铺厚度，整平后及时测量标高是否符合原计算的标高，不符时用平地机进行调整。路拌法施工时分为粗平、中平和细平三阶段，随时碾压，随时整平。（ 5）压实后及时测量是否符合设计标高，验证压实系数是否正确，必要时调整压实系数，避免压实后的标高低于设计标高，施工时要把握“宁高勿低，宁刮勿补”的原则，控制施工，禁止贴补，以免产生起皮现象。6 主要机械设备路拌机 1 台，装载机3 台，运输车辆满足施工要求，摊铺机2 台，双钢轮压路机3 台，轮胎压路机（26 吨以上）2 台。7 劳动力组织每个作业班应配备如下人

21、员：试验人员2 人，各种机械操作手满足施工需要，前场技术人员 1 人，测量人员3 人，质检人员2 人，辅助工人15 人。8 质量要求及质量控制要点8.1 质量管理8.1.1 一般规定根据全面质量管理的要求，建立健全有效的质量保证体系，实行严格的目标管理、工序管理和岗位责任制，对施工各阶段质量进行检查、控制、评定，达到所规定的质量标准，确保工程质量。质量管理包括：所用材料的标准试验、铺筑试验段、施工过程中的质量管理和检查验收（工序） 。必须建立、健全工地试验、质量检查及工序间的交接验收等项制度。试验检测应做到原始记录齐全，数据真实可靠。工地试验室应能进行基层所用材料的各项试验，还应具备进行基层质

22、量检测，如压实度、平整度、厚度、弯沉等质量指标检测的能力。各个工序完成后，均应进行检查验收。经检验合格后，方可进行下一道工序。凡经检验不合格的段落，必须进行补救，使其达到要求。8.1.2 铺筑试验段正式开工之前，应铺筑试验段。对于基层，应钻取芯样检验其完整性。水泥稳定基层的龄期7 10d 时，应能取出完整的芯样。如果取不出完成的芯样，则应找出不合格基层的界限，进行返工处理。8.1.3 检查验收检查验收的目的是判定完整的路面结构层是否满足设计文件和公路工程质量检验评定标准（ JTJF80/1 2004）的要求。检查内容包括工程竣工后的外型和质量。判定路面结构层质量是否合格时，以每1km 长的路段

23、为评定单位。采用大流水作业法施工时，也可以每天完成的段落为评定单位。检查施工原始记录，对上述检查内容进行初步评定。进行抽样检查。抽样必须是随机的，不能带有任何倾向性。压实度、厚度、检测样品、强度试件样品等的现场取样位置的确定应按公路路面基层施工技术规范（ JTJ034 2000） 附录 B 的办法进行。厚度检查后，应按公路路面基层施工技术规范（ JTJ034 2000）式（9.5.5-1）和式（9.5.5-2）分别计算其平均值和标准差。厚度平均值的下置信限应不小于设计厚度减去均值允许误差。8.2 常见弊病及对策8.2.1 表面起皮、松散二灰稳定土起皮、松散现象一直是施工中的一个难题，尤其是塑性

24、指数低的土用石灰稳定时，起皮、松散更普遍。而施工中摸索出来的处理方法有时只能在某种特定条件下有效，所以因地制宜 是解决此问题的关键。8.2.1.1 原因分析（ 1）碾压时二灰土含水量偏小。（ 2）二灰土未及时碾压，表层失水过多。（ 3）碾压未按先轻后重、先慢后快的原则。（ 4）灰量不足或失效，灰土拌和不匀。8.2.1.2 预防措施（ 1）施工时二灰土含水量应控制在大于最佳含水量1% 3%之间，并及时压实。（ 2）按先轻后重的碾压程序逐步压实，机轮要保持干净，粘附的灰土要设专人随机清理。（ 3）高温有风的干燥气候，尽量上午备料、下午整平、夜间碾压，或采取覆盖碾压。（ 4）石灰剂量要足，不能失效，

25、拌和要均匀。8.2.1.3 处理措施当发现局部灰土已严重起皮松散时，可用拌和设备将灰土表面5cm 拌松、重洒水，待水份充分透入土颗粒内部并均匀分散后整平碾压。起蘑菇 ”，有的是在成型后很快出现，8.2.2 表面起包 二灰土施工中，有时在已成型的表面起一些鼓包，俗称有的时间较长，甚至在铺筑沥青面层之后才出现，将面层顶起，这种现象虽不多见，但一旦发生将给工程埋下隐患。8.2.2.1 原因分析（ 1）石灰内有未消解的石灰块，灰土碾压完毕后，在拌和水、养生时水的作用下使石灰块继续消解膨胀。生石灰消解过程中，体积增大1 2.5 倍。（ 2）消解石灰使用前未按规定过筛。（ 3）使用生石灰时，洒水后闷料时间

26、短，石灰未充分消解。（ 4）石灰中有欠火灰或镁质石灰含量多，所需消解时间较长。（ 5）石灰中氧化镁含量超出规范规定。8.2.2.2 预防措施（ 1）生石灰应在使用前7 10d 浇水充分消解。（ 2）消石灰必须通过10 筛后才能使用。（ 3）检查拌和后的石灰土中石灰粒度并对石灰土做EDTA 滴定试验，控制氧化镁含量。8.2.2.3 处理措施如果发现二灰土起“蘑菇”，应先洒水并持续一段时间，使二灰土中的灰块能充分消解。对于少量的 “蘑菇 ”且经一段时间后未再发展，则可将出现的蘑菇挖除，继续下道工序。若出现蘑菇面积大，或面积虽小但随着时间的延续仍在不断出现，则应在基层施工前将整段二灰土返工重做。8.

27、2.3 出现素土夹层8.2.3.1 原因分析（ 1）二灰土压实厚度偏大。（ 2）拌和设备不配套，现场盯岗检查不严。（ 3）拌和设备操作手不认真。8.2.3.2 预防措施遇到该情况应用拌和机将二灰土拌起，并视二灰土缺水情况后洒水，使得二灰土中的含水量大于最佳含水量1% 3%，再用拌和机拌和整型、碾压。拌和时应派专人在机后采用铲锹探坑或采用挑沟法检查拌和深度及均匀性，一旦发现夹层就应加大拌和深度并将有素土夹层段重新拌和。8.2.4 出现干缩裂纹由于二灰土具有的干缩性和温缩性，成型后的石灰稳定土往往在表面产生一些裂纹。二灰土是一种非最佳级配型的混合料，其中的粉粒会因含水量的损失而产生收缩，所以二灰土

28、施工时，有时会产生横向裂缝，严重时会贯通整个路幅，有时也产生局部“节理状”裂纹。8.2.4.1 原因分析（ 1）二灰比例偏大。（ 2）路基沉降尚未稳定或路基发生不均匀沉降。（ 3）养护不及时、缺水或养护时洒水量过大。（ 4）拌和不均匀，石灰剂量过大或含水量控制不好。石灰剂量愈高，愈容易出现裂缝。5）工程所在地昼夜温差大。特别是进入晚秋、初冬之后，温度收缩尤为剧烈。8.2.4.2 预防措施（ 1）控制碾压时含水量不超出最佳含水量的允许范围。（ 2）待路基沉降稳定后再铺筑基层。（ 3）二灰土成型后应及时洒水或覆盖塑料薄膜进行养生，或铺上一层素土覆盖。（ 4）保证拌和遍数并使灰土达到均匀。（ 5）加

29、强计量控制，确保石灰剂量准确。（ 6）控制压实含水量。在大于最佳含水量下压实的石灰土，具有大的塑裂性，压实含水量应不大于最佳含水量。一般为最佳含水量的90%时，对施工压实不造成困难，塑裂性也得到改善。8.2.4.3 处理措施一旦发现二灰土产生裂纹应视不同位置进行处置。一般情况下，二灰土用于路面底基层时根据其干缩特性，初期干缩偏大，10d 以后几乎不再增长，后期则主要是温度性收缩，而且其上又有基层、面层，影响收缩的温度和失水会变得较小，所以，一般发生裂纹的石灰土用于底基层时，可以继续使用。质量控制的方法，二灰土横向裂缝间距不得大于5m，否则，应在裂缝处加铺土工格栅或土工织物后再施工基层，旨在控制底基层的板体性。9 施工安全及环保注意事项9.1 安全措施9.1.1 安全管理目标杜绝任何死亡事故，消除特大、重大事故、火灾事故、交通事故等，年负伤频率控制在2以内，确保安全生产。9.1.2 安全管理依据建设部建设安全生产监督管理规定9.1.3 安全管理措施安全工作是搞好生产的重要因素，关系到国家、企业和职工的切身利益，因此在施工过程中必须认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，广泛应用安全系数工程和事故分析方法，严格控制和防止各类伤亡事故，具体措施如下：（ 1）加强领导，健全组织。项目经理部成立安全领导小组，制定严格的安全措施，定期分析