建筑行业早强石灰粉煤灰稳定土施工工法

早强石灰粉煤灰稳定土施工工法1.前言在石灰粉煤灰稳定土（以下简称二灰稳定土）是一种石灰、粉煤灰与素土以一定比例的相配合，加入适量水后形成的具有一定强度的固化土。二灰稳定土具有良好的力学性能、板体性、水稳性和一定的抗冻性，其抗冻性较石灰土高得多，同水泥土和石灰土一样二灰稳定土受干缩、冷缩影响易产生裂缝，但收缩性小于水泥土和石灰土，因而常作为各等级公路的底基层和二级及二级以下公路的基层使用。虽然二灰稳定土的后期强度较相同含量石灰的石灰土后期强度普遍要高，但二灰稳定土的初期强度较低，强度增长主要发生在后期，且二灰稳定土中粉煤灰含量越大，初期强度越低，三个月龄期的强度增长幅度也越大。二灰稳定土的初期强度较低及初期强度增长较慢这一特性造成二灰稳定土铺筑后需更长的养生期方可通行载重车辆并进行下一结构层施工，在一定程度上限制了二灰稳定土的使用。但二灰稳定土相比石灰土、水泥土等稳定土，具有料源丰富、成本低、不易产生干缩裂缝等优势，故采取一定措施提高二灰稳定土的早期强度，为下一结构层施工尽快提供工作面，对加快施工进度、节约成本、提高施工质量具有重要意义。本工法通过分析二灰稳定土强度形成的机理及各材料在强度形成过程中所发挥的作用，确定了以改善原材性能和外掺料为提高二灰稳定土早期强度的主要途径，通过配合比试验和经济比选，最终确定提高二灰稳定土早期强度的措施为：石灰、粉煤灰、素土的质量比采用8:20：72，掺入1%水泥，磨细生石灰粉代替消石灰，粉煤灰采用干排新灰，其他指标同《公路路面基层施工技术细则》（JTGTF20-2015）中对各原材质量的要求。本工法利用生石灰粉在拌合物中消解过程释放的大量热能和刚消解的生石灰较高的活性来加速石灰与粉煤灰之间的火山灰反应，同时利用水泥水化后拌合物的胶结作用，共同提高二灰稳定土的早期强度。项目通过总结经验，形成了此工法，实践证明本工法对二灰稳定土早期强度的提高效果明显，施工便捷，经济可靠，降低施工成本，加快了施工进度，施工质量可靠。2.工法特点2.1该工法二灰稳定土早期强度的提高且效果较为明显，对后期强度略有提升，不会造成后期强度的损失，质量可靠。2.2该工法主要借助混合料中原材料间的化学反应达到提升早期强度的目的，额外增加的外加剂较少，节约成本。2.3该工法的适用范围广，既可用于道路底基层或基层施工，也可用于结构物地基处理和填料改良使用。2.4使用磨细生石灰粉，石灰无需在施工现场进行提前消解和过筛，扬尘治理难度减轻。3.适用范围本工法适用于道路底基层或基层、结构物地基处理中二灰稳定土早期强度的提高及路基填料改良。4.工艺原理二灰土在压实成型后，是由固相（石灰、粉煤灰、集料）、液相（水）和气相（空气）组成的多相体系。二灰稳定土加水拌和，通过机械压实，成型初期，可以认为二灰稳定土未发生化学反应，其强度主要来自密实混合料的内摩擦力。随着时间的推移，混合料内的固相之间发生一系列物理和化学作用，并形成一系列具有胶结作用的物质，将混合料的颗粒与颗粒之间连接加固，形成通常被称为＂固化粘聚力＂的粘聚力，这种力是二灰稳定土强度形成的主要来源。而石灰粉煤灰间的火山灰反应是固化粘聚力的主要来源卫，即是二灰稳定土强度形成的主要原因。在二灰混合料中，随者时间的推移，石灰与粉煤灰间的火山灰反应逐步增强。石灰水化形成的Ca（OH）2溶胶使得粉煤灰玻璃体表面的SiO2、Al2O3缓慢溶解，与Ca（OH）2逐步反应生成硅酸钙、硅铝酸钙等复合物。当体系生成物浓度达到一定值时，它们便互相咬合形成网状结构，进而形成凝胶，此时，尽管体系中仍有大量的水分存在，但它们已被大量的网状胶粒包围而不能自由运动。上述反应都是通过离子吸附和交换而完成。如果生成物胶粒水化膜的粘滞力小于胶粒间的范德华力，就有可能把微粒间夹层水膜排挤出去，当微粒直接接触后将形成化学键，缓慢地生成硅、铝酸的复合物和复合物结晶，新生晶体会逐渐长大、发展，形成网状结构，并逐渐脱水于涸以稳定的结晶缩合结构成为结晶整体，从而成为具有较高强度的水稳性材料。由于上述水化过程较为缓慢，所以其早期强度较低，提高其早期强度的途径传统上有以下三类：掺加化学添加剂、掺加水泥和掺加粗骨料。二灰稳定土通常使用消石灰作为拌和原料，但消石灰在现场消解熟化后还需过筛分离出杂质，在存放过程中，也容易结块和碳化，不仅不易拌和均匀，也造成强度的降低。磨细生石灰粉不需提前消解，早期强度高，同时生石灰在混合料中进行的消解过程可以释放大量热能，加速生石灰与粉煤灰之间的火山灰反应，且刚消解的石灰呈胶状氢氧化钙，其活性和溶解度均较高，能保证石灰与粉煤灰之间的火山灰反应更好地作用，从而提高二灰稳定土的早期强度。因而本工法采用磨细生石灰粉替代消石灰以提高二灰稳定土的早期强度，同时加入适当比例的水泥，利用水泥水化后拌合物的胶结作用，共同提高二灰稳定土的早期强度。5.施工工艺及操作要点5.1施工工艺流程（厂拌法施工）准备下承层→施工放样→备料→二灰稳定土拌和→运输和摊铺混合料→碾压→接缝的处理→养生5.2操作要点5.2.1准备下承层1）二灰稳定土的下承层表面应平整、坚实，具有规定的路拱，没有任何松散的材料和软弱地点，下承层的平整度和压实度应符合有关技术规范的要求。2）当二灰稳定土用做基层时，要准备底基层；当石灰粉煤灰用做老路面的加强层时要准备老路面；当石灰粉煤灰用做底基层时，要准备土基。（1）对土基不论是路堤还是路堑，必须用12～15t三轮压路机碾压检验（压3-4遍）。在碾压过程中，如发现土过干、表层松散，应适当洒水；如土过湿，发生“弹簧”现象，应采用挖开晾晒、换土、掺石从或粒料等措施进行处理。（2）对于底基层应进行压实度检查，对于柔性底基层还应进行弯沉值检测，凡不符合设计要求的路段，必须根据具体情况．分别采用补充碾压、加厚底基层、换填好的材料、挖开晾晒等措施，使其达到标准。（3）底基层或老路面的低洼和坑洞，应仔细填补和压实；搓板和辙槽，应刮除；松散处应耙松、洒水并重新碌压，达到平整密实。（4）新完成的底基层或土基，必须按规定的技术要求进行验收，凡验收不合格的路段．必须采取措施，使其达到标准后，方能在其上铺筑二灰稳定土层。（5）应逐个断面检查下承层标高、中线、宽度、横坡是否符合设计要求，误差应符合规定的技术要求。3）在槽式断面的路段，两侧路肩上每隔一定距离（如5-10m）应交错开挖挖泄水沟或做盲沟。5.2.2施工放样1）在底基层、老路面或土基上恢复中线。直线段每10～20m设一桩，平曲线段每IO～15m设一桩，并在两侧路肩边缘外设指示桩。2）进行水平测量。在两侧指示桩上用明显标记标出石灰粉煤灰边缘的设计标高。5.2.3备料１）粉煤灰运到集中拌和厂场地堆放时，宜搭防雨棚保护，避免雨淋过分潮湿。如在堆放过程中，部分粉煤灰凝结成块，使用时应将从块打碎，必要时，还需过筛。2）使用集料前，应先将树木、草皮和杂土清除干净。3）集料中的超尺寸颗粒应予筛除。4）应在预定的深度范围内采集集料，不应分层采集，不应将不合格的集料采集在一起。5）对于粘性上，可视土质和机械性能确定土是否需要过筛。6）石灰和水泥堆放在拌和场地时，须搭防雨棚并下垫防潮层进行保护。9）计算材料用量根据各路段二灰稳定土层的宽度、厚度及预定的干密度，计算各路段需要的干混合料重量；根据混合料的配合比、材料的含水量以及所用运料车辆的吨位，计算各种材料每车料的堆放距离。10）如路肩用料与二灰稳定土层用料不同，应采取培肩措施，先将两侧路肩培好，路肩料层的压实厚度应与稳定土层的压实厚度相同。在路肩上，每隔5～10m应交错开挖临时泄水沟。5.2.4拌和1）集中拌和时，必须掌握下列各个要点：（1）土块、结块粉煤灰要粉碎，为便于将土粉碎，宜采用塑性指数为10～20的土，土块最大尺寸不应大于15mm；（2）配料要准确；（3）含水量要略大于最佳值，使混合料运到现场、摊铺后碾压时的含水量能接近最佳值；（4）拌和要均匀。2）当采用连续式的稳定土厂拌设备时，应保证原集料的最大料径和级配都符合要求，配料应准确，必要时，应先筛除原集料中不符合要求的颗粒。3）在正式拌制二灰稳定上混合料之前，必须先调试所用的厂拌设备，使混合料的颗粒组成和含水量都达到规定的要求。原料的颗粒组成发生变化时，应重新调试设备。4）应根据集料和混合料含水量的大小，及时调整向拌和室中添加的水量。5）二灰稳定土拌和过程中同步加入相应用量的水泥，拌成混合料应立即运送到铺筑现场，在水泥终凝前完成碾压，不应将拌成的混合料长时间堆放。若不能保证在水泥终凝前完成碾压，则在集中拌和时不掺水泥，在铺筑现场通过路拌法掺拌水泥后进行碾压。5.2.5运输和摊铺混合料1）厂拌的二灰稳定土可以用普通的自卸车运送到铺筑现场。运输过程中应使用篷布将其覆盖，以防止水分损失和沿路扬尘。2）二灰稳定土运到工地后，应该尽可熊摊铺均匀，并尽景减少人工操作，宜采用稳定土摊铺机摊铺混合料，对于低等级公路也可以采用带有自动找平装置的平地机摊铺或人工摊铺。3）采用带有自动找平装置的平地机摊铺时操作如下：（1）卸料前根据松铺厚度和运输车辆容量对工作面进行打方格，每车料卸载在一个方格内，混合料卸载后，先用推土机进行平整。之后用平地进行机整平和整型，在直线段，平地机由两侧向路中心进行刮平；在平曲线段，平地机由内侧向外侧进行刮平。必要时，再返回刮一遍。然后用钢轮压路机静压1～2遍，以暴露潜在的不平整。再用平地机刮平，并再稳压一遍。（2）整型过程中，及时消除粗细集料离析现象，特别是粗集料窝（或粗集料带）。对于局部低洼处，应用齿耙将其表层5cm以上耙松，并用新拌的二灰稳定土进行找补平整。最后再用平地机整型一次。（3）注意，每次整型都要按照规定的坡度和路拱进行，并特别要注意接缝处的整平，以保证接缝顺直平整。5.2.6碾压1）整型后，当混合料处于最佳含水量±2％时，即可进行碾压。如表面水分不足，应适当洒水，但严禁洒大水碾压。2）碾压时，宜用12t以上三轮压路机或振动压路机在路基全宽内进行碾压。直线段，由两侧路肩向路中心碾压；平曲线段，由内侧路肩向外侧路肩进行碾压。碾压时，后轮应重叠1/2轮宽；后轮必须超过两段的接缝，后轮压完路面全宽时，即为一遍。碾压一直进行到达到要求的密实度为止，应使表面上无明显轮迹，—般需碾压6～8遍。压路机的碾压，头两遍以l.5-1.7km/h为宜，以后控制在2.O～2.5km/h。路面的两侧应多压2～3遍。3）严禁压路机在已完成的或正在碾压的路段上“调头”和急刹车，以保证稳定士层表面不受破坏。碾压过程中，二灰稳定土层的表面应始终保持湿润，如表面水分蒸发得快，应及时补洒少量的水。如有＂弹簧＇、松散、起皮等现象，应及时翻开重新拌和，或用其他方法处理，保证质量达到规范要求。4）在碾压结束之前，用平地机再终平一次，使其纵向顺适，路拱和超高符合设计要求。终平应仔细进行，必须将局部高出部分刮除并扫至路外，对于局部低洼之处，不再进行找补，留待铺筑上面结构层时处理。5.2.7接缝的处理1）纵向接缝的处理二灰稳定土层的施工应该避免纵向接缝，在必须分两幅施工时，接缝必须垂直相接，不应斜接，并按下述方法处理：（1）在前一幅施工时，在靠接缝处用方木或钢模板做支撑，方木或钢模板的高度与稳定土层的压实厚度相同，然后进行整型和碾压；（2）在铺筑另一幅时，或在养生结束后，拆除支撑木（或板）；（3）第二幅混合料摊铺结束后，靠近第一幅的条带，应人工进行补充拌和，然后进行整型和碌压。2）横向接缝的处理如压实层末端未用方木作支撑处理，辗压后末端成一斜坡，下一段开始摊铺新混合料之前，将末端斜坡挖除，挖成垂直向下断面。5.2.8养生1）二灰稳定土层碾压完成后的第二天或第三天开始养生，通常采用洒水养生法。每天洒水的次数视气候条件而定，应始终保待表面潮湿或湿润，养生期一般为7d,作为基层时也可用沥青乳液和沥青封层进行养生。2）在养生期间，除洒水车外，应封闭交通。3）作为基层时，养生期结束后，如面层为沥青混合料应立即喷洒透层沥青或做下封层，并在5～lOd内铺筑沥青面层。在喷洒透层沥青后，宜撒布3～8mm或5～10mm的小碎石，小碎石约撒布60%的面积（不完全覆盖，但均匀覆盖60%的面积，露黑）。如面层为水泥混凝土面层，也不宜让基层长期曝晒开裂。4）当二灰稳定土分层施工时，下层碾压完毕后，可以立即在其上铺筑另一层，不需专门的养生期，也可以养生7d后再铺筑另一层。6．材料与设备6.1主要设备表（表6.1）主要设备表表6.1序号设备名称规格型号单位数量用途稳定土拌合站WTB700套1稳定土拌和挖掘机200SH台2挖掘推土机T140把1整平平地机PY180B台1整平振动压路机YZ26J台1碾压静碾压路机3Y18-21台2碾压洒水车12m³台3洒水自卸汽车20m³台5运输6.2主要检测设备表（表6.2）主要检测设备表6.2序号设备名称型号规格单位数量备注全站仪TS02-2"台1水准仪DSZ2台1RTK测量仪G970Ⅱ台1灌砂法容重测定仪江苏CRY-2套1电子天平1000g/0.1mg沭阳JY6001台1落锤弯沉检测车PRIMAX1500台1委托6.3主要材料表（表6.3）主要材料表6.3序号材料名称型号规格备注1素土塑性指数为10～20最大尺寸小于15mm2石灰Ⅲ级及以上品质磨细生石灰粉3粉煤灰SiO2、AL2O3和Fe2O3的总含量应大于70%；烧失量不应超过20%；比表面积宜大于2500c㎡/g；0.075mm筛孔通过率应大于等于70%；含水量不超过20%。4水泥32.5级普通硅酸盐水泥5水同混凝土拌和用水7．质量管理及检查验收7.1质量管理一般规定1）按照《公路路面基层施工技术细则》（JTGTF20-2015）规定的质量管理及检查验收内容和要求执行。2）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（工序间）。3）必须建立、健全工地试验、质量检查及工序间的交接验收等制度。试验、检验应做到原始记录齐全，数据真实可靠。4）工地试验室应能进行所用基层材料的各项试验，还应具备进行现场压实度和平整度检查的能力，应配备弯沉测量的仪器和路面钻机。5）各个工序完结后，均应进行检査验收。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。7.2铺筑试验段1）在底基层和基层正式开工之前，应铺筑试验段。2）应通过铺筑无二灰稳定土试验段，确定以下主要项目：（1）用于施工的集料配合比例。（2）材料的松铺系数。（3）确定标准施工方法：①集料数量的控制；②集料摊铺方法和适用机具；③合适的拌和机械、拌和方法、拌和深度和拌和遍数；④集料含水量的增加和控制方法；⑤整平和整形的合适机具和方法；⑥压实机械的选择和组合，压实的顺序、速度和遍数；⑦拌和、运输、摊铺和碾压机械的协调和配合；⑧密实度的检查方法，初定每一作业段的最小检查数量。（4）确定每一作业段的合适长度。（5）确定一次铺筑的合适厚度。（6）确定控制结合料数量和拌和均匀性的方法。（7）严密组织拌和、洒水、整形、碾压等工序，缩短延迟时间。7.3质量检查验收1）基本要求（1）土、粒料应符合设计要求和施工规范要求。（2）石灰、粉煤灰、水泥质量应符合设计要求和施工规范要求。（3）混合料配合比应准确,不得含有灰团和生石灰块。（4）混合料拌和均匀。（5）摊铺时，要注意消除粗细料离析现象。（6）碾压达到要求的压实度。（7）保持一定湿度养生，养生期符合规范。2）检查项目二灰稳定土基层和底基层检查项目及检验标淮见表7-1。表7-1二灰稳定土基层和底基层实测项目项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率基层底基层髙速公路一级公路其他公路高速公路—级公路其他公路1压实度（%）△代表值-959593灌砂法或环刀每200m每车道2处极值-9191892平整度（mm）-1212153m直尺每200m测2×10处3纵断髙程（mm）—+5，-15+5，-15+5，-20水准仪每200m测4个断面4宽度（mm）不小于设计值不小于设计值尺量每200m测4处5厚度（mm）代表值--10-10-12钻芯尺量每200m每车道1点极值--20-25-306横坡（％）-±0.5±0.3±0.5水准仪每200m测4个断面7强度（MPa）△-≥0.8≥0.8≥0.77d无侧限抗压强度每200m每车道2处3）外观鉴定（1）表面平整密实、无坑洼。（2）施工接茬平整、无缝隙。8．安全措施8.1落实安全技术交底制度：根据安全措施要求和现场实际情况，各级管理人员需亲自逐级进行书面交底。8.2落实班前检查制度：安全员必须监督与检查各班组对安全防护措施是否进行了有效设置。8.3落实大中型机械设备实行验收制度，凡不经验收的一律不得投入使用。8.4落实周一安全活动制度，经理部每周一要组织全体工人进行安全教育，对上一周安全方面存在的问题进行总结，对本周的安全重点和注意事项作必要的交底，使广大工人能心中有数，从意识上时刻绷紧安全这根弦。8.4落实定期检查与隐患整改制度：项目部每周要组织一次安全生产检查，对查出的安全隐患必须定措施、定时间、定人员整改，并作好安全隐患整改消项记录；8.5落实管理人员和特种作业人员实行年审制度，每年由公司统一组织进行，加强施工管理人员的安全考核，增强安全意识，避免违章指挥；8.6落实实行安全生产奖罚制与事故报告制度；8.7落实危急情况停工制度：一旦出现危及职工生命财产安全险情，要立即停工；同时即刻报告公司，及时采取措施排除险情；8.8持证上岗制度：特殊工种必需持有上岗操作证，严禁无证操作。9．环保措施9.1建立健全项目经理部内部环境保护体系，成立环保领导小组，与地方政府环保部门加强联系，搞好工作；制定环境保护岗位责任制，岗位职任制中明确保护责任，使人人有环境保护意识。9.2开展环保宣传教育，提高全体施工人员环境保护意识，遵守有关环保法规、自觉保护环境。9.3生产、生活设施布局按公司CI标准进行布置，尽可能减少对道路、耕地、绿地的占用。对工地范围的原有植被、树木、耕地、水利设施做好保护工作，尽可能不改变原有的生态环境。9.4经常对施工道路进行维修、养护，保证施工道路完好、畅通。9.5采用先进的机械设备和技术，减少废气、粉尘、噪音污染，做好废水、废气、废油的处理和排放。在生活区配备足够的卫生设施，对生活区经常打扫，保持干净。生活垃圾、施工废渣、废水，经专门净化处理后按监理工程师指定的地点和方式处理堆放、排放。设备检修的废油采取回收处理。9.6在施工期间努力配合地方政府开展各种形式的环境保护宣传活动。加强对全体员工进行环保知识教育，提高员工的环境保护意识，并采取有效措施进行环境保护。9.7在有扬尘的作业场所，作业人员要配备必须的专用劳保用品。运输道路及其它容易造成扬尘的作业场所，配备洒水车和雾炮进行洒水降尘，使危害减少到最低限度。同时对生产及道路上洒落的砂石及时进行清扫。10．效益分析10.1混合料使用散装粉煤灰拌和，单价相对较低，施工成本低。10.2混合料使用磨细石灰粉，无需提前在现场进行消解，节省工期，临时占地减少，节省扬尘治理费用。10.3水泥添加计量较小，但对提高二灰稳定土早期强度效果显著，施工成本较低。10.4提高二灰稳定土早期强度可使稳定土结构层尽早通行施工载重车辆，加快施工进度，节省工期。