1、石灰改良膨脹土路堤填筑施工工藝石灰改良膨脹土是利用石灰改良對土的化學與化學物理作用，以改變土的組織結構，從而達到改善土體結構穩定性、降低土體脹縮、提高土體強度，滿足高質量的路堤填筑要求。1 工藝特點（1）石灰改良膨脹土施工，機具設備配套成度要求較高，施工速度快，質量穩定，易于控制。（2）石灰消解、灑布易造成環境污染。2、適用范圍（1）石灰改良膨脹土可應用于高速鐵路、公路路基本體不浸水地段填筑。（2）在A、B組填料缺乏地區，采用石灰對利用土或借土改良后作路堤填料之用。3 工藝原理石灰改良的工作機理一般認為有：3.1 化學與物理-化學作用一是離子交換作用，即石灰中鈣、鎂離子置換土中鈉、鉀離子，或吸

2、收作用，導致離子單位重量增加。膨脹土與石灰接觸后，這一離子交換作用立即發生，使得膠體吸附層減薄，從而使粘土膠狀顆粒發生凝聚，粘膠力的親水性減弱，細顆粒產生絮凝和凝沉，形成較大的集力或積聚體。二是碳酸化作用，即石灰中Ca（OH）2吸收CO2形成質地堅固、水穩性好的CaCO3晶體。這一結晶作用使得土的膠結得到加強，從而提高了石灰土的后期強度。試驗表明，碳酸化學反應只有在水的條件下才能進行，在干燥的碳酸氣作用于完全干燥的石灰粉末時，碳酸反應幾乎停止，說明這種作用需用水。三是結晶作用，在石灰土中除了一部分Ca（OH）2發生碳酸化反應外，另一部分則在石灰土中自行結晶Ca（OH）2+nH2OCa（OH）2

3、.nH2O由于結晶作用，Ca（OH）2膠狀體逐漸變成晶體，這種晶體能互相作用與土結合成晶體，從而把土粒膠結成整體，提高了石灰土的水穩定性。四是灰結作用，即膨脹土加灰后，使土呈堿性，在堿性環境中石灰與土中的氧化鋁逐漸硬結，即：火山灰作用活性硅產品礦物在石灰的堿性激發作用下離解，并在水的參與下Ca（OH）2反應生成含水的硅酸鈣和鋁酸鈣，即：SiO2 +XCa（OH）2 +nH2OXCaO·SiO2 ·nH2OAl2O3+Ca（OH）2+nH2OCaO·Al2O3·nH2O火山灰反應是在不斷吸收水份的情況下逐漸形成的，因而其具有水硬性質。另外，石灰本

4、身會產生消化反應。CaO生成Ca（OH）2后體積增大近一倍，使土固結。3.2 土的組織結構變化的增強機理化學和物理-化學作用是粘膠粒絮凝、膠結，并使聚粒體表面形成水硬性包膜，水化能力的降低，導致土結構的疏松，脹縮作用也因土的結構疏松而在結構內部消化。當化學和物理-化學作用充分，土的結構基本穩定，其脹縮性隨之消失，同時也增強了土的強度。石灰改良膨脹土主要體現在膨脹土塑性指標下降，以及粘粒含量降低。但是，在一定石灰摻入量條件下，改良膨脹土的性質隨著石灰計量而變優。而當石灰計量超過某一值后，石灰穩定土的力學指標和水穩定性反而有所下降。正是這一穩定機制的復雜性，石灰穩定膨脹土的石灰摻入計量，易通過試驗

5、對比后確定。4 工藝流程4.1 廠拌施工工藝流程施工放樣施工準備 準備下承層拌和機安裝機械試運轉與調試燜 料碎土機粉碎土 配合比報批 改良土配合比設計水泥（石灰）鑒定改良土拌和運輸、攤鋪整形、碾壓接縫和調頭處的處理土場集料準備摻消石灰摻生石灰消解石灰養 生圖1 廠拌施工工藝流程廠拌施工工藝流程見圖1。4.2 路拌施工工藝流程路拌施工工藝流程見圖2。5 操作要點改良土的拌和按設計要求、路堤不同部位采用在拌和廠集中廠拌或填筑現場路拌機路拌的方法。兩種方法主要是拌和工藝不同。5.1 施工準備土場土料摻2%生石灰、拌和擺放和攤鋪2%消石灰施工放樣準備下承層土場備制土料土場土料運送攤鋪灑水預濕補充灑水和

6、拌和 整形碾壓檢測接縫和調頭處的處理養生圖2 路拌施工工藝流程（1）施工前按設計提供的配合比進行室內試驗，確定施工配合比。 改良土的配合比應保證混合料的無側限抗壓強度能達到設計要求。（2）廠拌設備安裝調試。計量設備標定后，必須先調試所用的廠拌設備，調整好出料口單位時間出料量與標定時基本一致，使進入拌和設備內的各種料必須符合配合比要求，排除出料口堵塞等不正常情況。調試完成后進行試拌，在拌和設備內拌制改良土混合料時，需拌和均勻，混合料中不應含有大于 10mm的土塊和未消解石灰顆粒；并應使混合料的組成和含水率（要根據天氣情況調整拌和時的含水率與碾壓時最佳含水率的關系）達到規定的要求。（3）驗收下承層

7、。 填筑前應檢查基底幾何尺寸，核對壓實標準（進行相關工序的檢測與驗收），不符合標準的基底應進行處理，使其達到驗收標準。（4）測量放樣。根據初選的攤鋪、拌和、碾壓機械及試生產出的改良土填料，選取長度不小于 100m的地段進行填筑壓實工藝試驗，并報監理單位確認。施工區段應按填筑四區段、八流程進行劃分，一般宜劃分為底層準備區段、拌和攤鋪區段、碾壓整型區段、檢測報驗區段。在施工現場附近引臨時水準點，嚴格控制標高；在路基上采用方格網控制填料量，方格網縱向樁距不宜大于10m，橫向應分別在路基兩側及路基中心設方格網樁。在兩側路肩邊緣外設指示樁,在方格網內用白灰點控制自卸車倒土密度，以此控制每層的攤鋪厚度及控

8、制布灰量。1）廠拌法分層填筑壓實厚度根據壓實機具和試驗段確定的方法進行，一般宜控制在2028cm。2）路拌法分層填筑壓實厚度根據路拌機攪拌深度控制，一般宜控制在1020cm內。（5）改良土填料要求。施工前對需改良的土料種類應進行核實，路堤填料種類、改良土外摻料（石灰或水泥）的種類及技術條件應符合設計要求。填筑前對取土場填料進行取樣檢驗；填筑時對運至現場的填料進行抽樣檢驗。當填料土質發生變化或更換取土場時應重新進行檢驗。原材料應符合設計要求，設計未明確時應符合以下要求： 1）石灰應選用符合施工規范所列的級以上的消解石灰或鈣質生石灰，其指標應達到合格標準，石灰在使用前47天充分消解。石灰應保持一定

9、的濕度，以免過干飛揚，但也不能過濕成團。預計堆放時間較長時，應用彩條帶或其它材料覆蓋封存，大量的石灰堆放設防雨棚防護。被改良土中硫酸鹽含量應小于0.8，有機質含量小于5。 2）在設計規定范圍內取土，取土時應清除樹木、草皮以及表面腐殖土。當土源發生變化時必須按要求重做配合比試驗。 對符合要求的土質進行粉碎及過篩處理，使石灰顆粒與土顆粒盡可能小，增加其表面積，拌和均勻，能充分接觸并發生反應。 凍土不能作為路基改良填料。3）施工用水其水質應符合工程用水標準。 石灰、水泥等化學改良土外摻料的運輸、使用必須有環境保護的措施，外摻料應分類堆放、與原地面架空隔離，并有防風、雨設施，防止材料受潮、變質。 5.

10、2 廠拌施工操作要點（1）拌和。 改良土混合料采用穩定土拌和設備在拌和廠集中拌和，同時配備碎土設備消除土壤的土塊。并通過試驗段的試拌、試鋪總結的各種施工參數進一步調整和確定廠拌工藝參數。改良土混合料的最佳含水量控制方案是：若土體的天然含水量距最佳含水量差距不大時，在廠拌設備拌和時將水成霧狀均勻地噴入改良土中拌和均勻；若土體的天然含水量距最佳含水量差距較大時考慮在取土場分塊灌水燜土。若土體的天然含水量過大，事先進行適度的晾曬或加入適量的磨細生石灰降低含水量。現場攤鋪后混合料的顏色應均一。（2）運輸。 采用大噸位自卸車運輸。拌合好的混合料應盡快運送到鋪筑現場。混合料在運送過程中應覆蓋，減少水分損失

11、。（3）攤鋪。 在計算好的方格內卸料，先用推土機初平和平地機整形，再用壓路機快速碾壓l2遍。對于出現的坑洼應進行人工找補，并及時鏟除離析混合料，補以新混合料。混合料應全斷面均勻攤鋪，不得出現縱向接縫，不宜中斷。當因故中斷超過 2h時，應設置橫向施工縫，橫向接縫應采用搭接施工。整型應按規定的坡度和路拱進行，并特別注意接縫處的整平。在整型過程中，嚴禁車輛通行。初步整型后，檢查混合料的松鋪厚度，必要時應進行補料或減料。（4）碾壓。 當混合料接近最佳含水率時，用重型壓路機在路基全寬內碾壓至要求的壓實密度，最后一遍靜壓收光，碾壓完成后表面應無明顯的碾壓輪跡。碾壓時，各區段交接處應相互重疊壓實，縱向搭接長

12、度不小于2.0m，縱向行與行之間的輪跡重疊不小于40cm，上下兩層填筑接頭應錯開不小于3.0m。兩作業區段之間的銜接處縱向搭接拌和長度不小于2.0m。碾壓過程中，表面應始終保持濕潤，嚴禁有“彈簧”、松散、起皮等現象產生。碾壓結束之前，應用平地機終平一次，使其縱向順直，符合設計要求。（5）養生。 改良土碾壓完成后，如不能連續施工應進行養生，使改良土表面保濕養生不少于 7天。養生期間勿使改良土過濕，更不能忽干忽濕，應控制好交通，除灑水車外應封閉交通。上層填土能連續施工時可不安排專門的養生期。當改良土分層施工時，下層檢驗如壓實度、平整度等指標符合要求后，方能進行下一層填土。5.3 路拌施工操作要點路

13、拌法施工膨脹土摻石灰作路基填料時，下承層的同一層土質厚度必須大于50cm。（1）備料。集料、燜料。采備土料時，在路塹深度范圍內自上而下采集料，不宜分層采集，不應將不合格材料采集在一起。在路塹整平一塊場地，用推土機、裝載機與挖掘機配合將土料分層堆放在一起，計算該堆土料的方數，摻加2%的生石灰，用兩臺挖掘機反復翻動幾遍，摻和均勻，燜料23天。裝入自卸車，將土料運到施工現場。料中的超尺寸顆粒應予篩除。（2）材料用量。當集料含水量較大時，石灰可采用兩次摻加法，在土場先加2%的生石灰，燜料23天，即可上路。根據路塹挖方集料的含水量和運料車輛的噸位，計算每車料的堆放距離。土料在路基攤鋪均勻后，再摻加2%3

14、%的消解石灰。按照試驗段采用的松鋪厚度，路基鋪筑寬度，壓實度，計算該段需要的石灰量。根據石灰土層的厚度和預定的干容重及2%3%的石灰劑量，計算每平方米石灰土需用的石灰重量，并計算每車石灰的攤鋪面積，如使用袋裝生石灰粉，則計算每袋石灰的攤鋪面積。計算每車石灰的卸放位置，即縱向和橫向間距，或計算每袋石灰的縱橫間距。（3）運輸及攤鋪、拌和。1）土料運輸、布料。松鋪厚度宜薄不宜厚，一般為2025cm，壓實厚度為1520cm。采用薄層快填工藝能夠提高一次合格率，不返工，進度快，是一項灰土路基施工的成功經驗。運料時要注意：在堆料攤鋪前一天對下承層進行灑水，使其濕潤，但不應過分潮濕而造成泥濘；用自卸車裝運土

15、料，每臺車容量應基本相等；用石灰播灑出每車填土的方格網，卸土應在方格網之內。2）土方平整。上土完成后，應及時攤鋪,土料在路基上的堆置時間不應過長。分別在每個斷面兩側和中心布下高程控制點。松鋪厚度可按25cm控制。先用一臺推土機進行粗平，超出或不足用人工配合平地機刮平。在路基邊緣掛線控制鋪層厚度，每個斷面再掛線檢查鋪層厚度。反復檢查幾次，直到合格為止。表面應力求平整，并按規定設置路拱。攤鋪過程中，應注意將土塊、超尺寸顆粒及其它雜物揀除。如集料中有較多土塊，亦應進行粉碎；檢驗松鋪材料層的厚度，看其是否符合預計要求（松鋪厚度=壓實厚度×松鋪系數）。必要時，應進行減料或補料工作。3）攤鋪消解

16、石灰。攤鋪石灰時，如土料過干，應事先灑水悶料，使土的含水量略小于最佳值。挖方段為細粒土,宜悶料一夜；中粒土和粗粒土，視細土含量的多少，可悶12h。在人工攤鋪的集料層上，按計算的每車石灰的縱橫間距，用石灰在集料層上做卸置石灰的標記，同時劃出攤鋪石灰的邊線，用人工將卸置的石灰均勻攤開。石灰攤鋪完成后，表面應沒有空白位置。量測石灰的松鋪厚度，根據石灰的含水量和松密度，校核石灰用量是否合適。4）拌和與灑水。用旋耕機、農用犁、路拌機和平地機相配合拌和，可保證合理搭配、經濟適用。采用農用犁翻一遍后，根據作業面寬用旋耕犁排隊進行翻拌粉碎23遍，再用農用犁深翻到底一遍，繼續以旋耕犁粉碎23遍，最后用寶馬路拌機

17、拌12遍，這樣一般即可達到含灰均勻，保證底層“素土”翻起并無素土夾層，無大于5cm土塊的要求。嚴禁在土層和下承層之間殘留一層“素土”，也應防止過深，過多破壞下承層的表面。在拌和過程中，及時檢查含水量。用噴管式灑水車補充灑水，使混合料的含水量等于或略大于最佳值（視土類而定，可大1%左右），灑水車距離應長些。水車起灑處和另一端調頭處都應超出拌和段2m以上。灑水車不應在正進行拌和的以及當天計劃拌和的路面上調頭和停留，以防局部水量過大。拌和機械應緊跟在灑水車后面進行拌和，尤其在縱坡大的路段上更應配合緊密，減少水分流失。在灑水過程中，用人工配合揀出超尺寸顆粒，清除粗細石料“窩”，以及局部過濕之處。拌和完

18、成的標志是：混合料色澤一致，沒有灰條、灰團和花面，沒有粗細石料“窩”，且水分合適均勻。5）整形。平地機整形。混合料拌和均勻后，先用平地機初步整平和整形。在直線段，平地機由兩側向路中心進行刮平。在平曲線段，平地機由內側向外側進行刮平。需要時，再返回刮一遍。用振動壓路機快速靜壓12遍。在用平地機整平前，應先用齒耙把低洼處表層5cm以上耙松，避免在較光滑的表面產生薄層找補的情況。用平地機進行整形后再碾壓一遍。對于局部低洼處，用齒耙將其表層以下5cm填土耙松，并用新拌的石灰混合料進行找補平整，再用平地機整形一次。每次整形都要按照規定的坡度和路拱進行。特別要注意接縫處的整平，接縫必須順適平整。6）碾壓。

19、整形后，當混合料處于最佳含水量±1%時（如表面水分不足，應適當灑水），立即用一臺YZ18C型振動壓路機在路基全寬內進行碾壓。直線段，由兩側路肩向路中心碾壓。平曲線段，由內側路肩向外側路肩進行碾壓。振動壓路機碾壓路線的邊緣必須重疊半輪，壓完路面全寬時即為一遍。第二遍輕振一遍，行駛速度按2km/h控制；從第三遍開始用振動壓路機進行強振，行駛速度按3km/h控制；碾完后按要求布點檢測，分別測出各點的壓實度和含水量；第四遍碾壓后重復以上的檢測試驗；第五遍、六遍均用振動壓路機進行強振，重復以上的檢測試驗；如果出現不平整時，平地機要進行整平作業，以保證均勻的密實度。壓路機從第三遍壓后起，每一碾壓

20、一遍后，由施工技術員和試驗人員等有關人員進行自檢。6 推薦使用的機具設備改良土拌合站的主要機械設備：改良土廠拌設備穩定土拌和機WB300、挖掘機PC200、裝載機ZL30、碎土設施。路堤填筑區的主要機械設備：TY140推土機、PY180平地機、BM230路拌機、農用旋耕機、農用犁、YZ18壓路機、4t灑水車、15t自卸汽車。7 勞動力組織人員、機械設備應結合試驗段確定的施工方案、機械、人員的的組合、工期要求進行合理配置。 改良土施工勞力與機械設備配置分為兩個大的部分既改良土拌合站和路堤填筑區的各個施工單元。 其中改良土拌合站的數量和廠拌設備生產能力根據各標段的工程數量和工期要求進行配置，一般廠

21、拌設備生產能力宜高于均衡施工能力的1.21.5倍。 每個改良土拌合站供應數個路堤填筑區的施工單元。每個施工單元為一個完整的作業區，包含四個區段既：填土區段、平整區段、碾壓區段、檢測區段。 每個施工單元人員配置：領工員 1名；指揮卸土位置人員 2名；測量及試驗檢測人員46人；其他機械工、普工1530人。8 質量要求及控制要點8.1 質量要求 （1）基床底層及基床以下路堤工程質量檢測。 按鐵路工程土工試驗規程和鐵路路基工程施工質量驗收標準規定的試驗方法檢驗。（2）對需改良的土料種類、質量符合設計要求。填筑前對取土場填料進行取樣檢驗；填筑時應對運至現場的填料進行抽樣檢驗。當填料土質發生變化或更換取土

22、場時應重新進行檢驗。 檢驗方法：按鐵路工程土工試驗規程規定的試驗方法檢驗。（3）改良土外摻料的種類及技術條件符合設計要求。 檢驗方法：檢查每批產品的生產檢驗報告和產品合格證，并在料場的 5個不同部位等量取樣，總計取樣不少于12kg，按有關規定試驗方法進行檢驗。（4）對進入攤鋪場地的混合料土團粒和生石灰塊的檢查，在 100m2面積內隨機檢查3個點。檢驗方法：土團粒檢查采用孔徑為 10mm的篩子，標準為不能有篩余量；生石灰塊檢查采用孔徑 5mm的篩子，標準為不能有篩余量。（5）改良土填筑壓實質量符合表3的規定。 檢驗頻數：每層每 500m 2檢驗一個點。 檢驗方法：壓實系數檢驗宜用環刀法。 改良土

23、壓實質量檢驗應與施工緊密配合，要考慮現場檢驗壓實質量不合格時，仍給碾壓留有時間。質量檢驗以密實度為主，其它如K30、Ev2、Evd不作為施工時的主要檢驗項目，因剛碾壓后不代表后期的狀況，很可能當時測定的結果達不到后期要求的值，密實度與K30、Ev2、Evd的對應關系可通過路基填筑試驗段進行對比試驗確定（建立各指標間的相互關系，達到質量評價的目的）。因此壓實質量檢驗以密實度為主，并且在施工過程中在時間上與施工密切配合，且要求監理工程師在檢測過程中進行見證和確認，確保檢測結果的真實可靠。（6）無側限抗壓強度應符合設計要求。 檢驗頻數：每層每 1000m 2檢查一組。 檢驗方法：按鐵路工程土工試驗規

24、程（TB10102）規定的試驗方法檢驗。從已攤鋪好填料的地段現場抽樣，在室內按要求的壓實度成型，進行無側限抗壓強度試驗。為了加強施工過程控制和研究各種檢測方法之間的關系，路基改良土用四個指標控制：壓實度、強度、顆粒粒徑、含灰率。檢測主要內容為：壓實系數K、地基系數K30、動態變形模量Evd、靜態變形模量Ev2、顆粒粒徑、含灰率。壓實系數 K檢測方法：環刀法、灌砂法、核子濕度密度儀法，宜以環刀法為主。強度檢測方法：K30平板載荷試驗、Evd動態平板載荷試驗、Ev2靜態平板載荷試驗。檢驗頻數：為每層 500m2檢驗一處，檢驗標準見表3。含灰率檢測方法：EDTA劑量滴定、鈣離子直讀儀法，檢查要求見表

25、2。表1 改良土原材料的試驗項目和頻次材料名稱試驗項目頻 次試驗方法土含水率每個土源點或每批同一料源材料使用前應取兩個試樣按現行鐵路工程土工試驗規程（T B10102）執行土液限、塑限有機質和硫酸鹽含量石灰有效鈣、氧化鎂水泥凝結時間、強度表2 改良土填料復查項目及頻次填料類別項 目頻 次化學改良土石灰或水泥劑量每層 100m三個樣品用滴定法試驗含水率根據觀測異常時試驗拌合均勻性隨時觀測表3 基床底層及基床以下路堤壓實標準填料部位填料種類石灰或水泥摻量配合比壓實標準地基系數K30動態變形模量Evd壓實系數K變形模量Ev2基床底層水泥改良土5%110400.9560基床以下石灰改良土8%90（不浸

26、水路堤）0.92（不浸水路堤）水泥改良土3%90（浸水路堤）0.92（浸水路堤）墊層水泥改良土5%1100.95表4 基床底層外形尺寸允許偏差、檢驗數量及檢驗方法序號項 目允 許 偏 差檢驗數量檢驗方法1中線至路肩邊緣距離±50mm每 100m等間距檢查 3個斷面左、中、右各 1點尺量2寬度不小于設計值每 100m等間距檢查 3個斷面尺量3橫坡±0.5%每 100m等間距檢查 3個斷面坡度尺量4平整度土質路堤頂面30mm填石路堤頂面 100mm每 100m等間距檢查 6點2.5m長直尺量6高程±50mm每 100m等間距檢查 3個斷面左、中、右各 1點水準儀測量8

27、.2 質量控制要點 （1）改良土施工工程質量控制要點主要為五個方面。1）原材料（土、石灰）；2）配合比（根據不同的土質需摻入的石灰劑量）；3）改良土含水量控制；4）均勻性（避免改良土中出現素土現象）；5）壓實度（通過試驗段確定適宜的施工參數）。 （2）對需改良的土料種類應進行核實，路堤填料種類、質量符合設計要求。填筑前對取土場填料進行取樣檢驗；填筑時應對運至現場的填料進行抽樣檢驗。當填料土質發生變化或更換取土場時應重新進行檢驗。對石灰及水泥進行檢測確保其符合質量要求。 （3）改良土填筑前按設計提供的配合比進行室內重型擊實試驗，計算最佳含水率和最大干密度，確定施工配合比。改良土的配合比應保證混合

28、料的無側限抗壓強度及壓實質量能達到設計要求。改良土外摻料的種類及技術條件符合設計要求。混合料中不應含有大于 10mm的土塊、未消解石灰顆粒和素土層。改良土應色澤均勻，無灰條、灰團。改良劑劑量允許偏差為試驗配合比的-0.5%+1.0%。（4）改良土的收縮裂縫會引起排水面破壞，易引起水侵入路基。要嚴格控制壓實含水率，確保壓實度，注意養生，以控制改良土本身的收縮裂縫。 最佳含水量控制方案是如土的天然含水量距最佳含水量差距不大時，在廠拌設備拌和時將水成霧狀均勻地噴入改良土中拌和均勻；如土的天然含水量距最佳含水量差距較大時考慮在取土場分塊灌水燜土。（5）路堤填筑改良土施工中，拌合料的均勻性是關鍵因素,應

29、嚴格控制拌合過程中的施工質量,確保拌合熟料的均勻性。使石灰顆粒與黃土顆粒盡可能小，增加其表面積，并拌和均勻，能充分接觸并發生反應。這是化學改良土填料質量控制的關鍵，為了獲得預期的效果，尚需對含水量、含灰率（水泥含量），石灰顆粒粒徑、改良土顆粒粒徑、松鋪系數、碾壓遍數這些工藝參數進行嚴格控制。（6）對地面縱坡與線路縱坡不平行的段落，應由地面最低處逐段進行調整，但每層的最大松鋪厚度應為經路基填筑試驗段確定的最大松鋪厚度，最薄處的松鋪厚度不得少于15cm，縱坡調整應在基床下部的路堤頂層填筑前完成。 （7）要注意石灰改良膨脹土和水泥改良土對土的塑性指數及液限、塑限要求是不一樣的，水泥改良土適合摻入塑性指數較小的土質。因此在取土場內設置拌和站時，應對土的性質、改良土外摻料的種類、劑量、運距等綜合考慮。 （8）施