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灰土施工试验检测与质量控制分析探讨

2022-08-12杨中孝安徽省建筑工程质量第二监督检测站安徽合肥230031

安徽建筑 2022年9期
关键词:灰土石灰碾压

杨中孝 (安徽省建筑工程质量第二监督检测站,安徽 合肥 230031)

1 工程概况

航颍路是阜阳西站重要的集疏运通道,是联络阜阳西站与城区的主要通道,长1750.466m。航颍路规划为城市快速路,近期按主干路标准设计,设计速度60Km/h,考虑近远期结合,道路平纵横指标按80km/h设计。

路基6%灰土两层,12%灰土一层夯实;压实度≥95%,路基顶面验收弯沉为≤186.3(0.01mm);七天无侧限强度≥0.8MPa。

2 灰土施工技术及质量控制

2.1 灰土施工主要工序

主要工序和施工方法:备土、铺土;摊铺整平;平地机整平;布石灰(备灰、消解、布石灰);拌和;灰剂量检测和取样做现场标准密度;稳压粗平;平地机精平;终压;养生;质量验收,共计十一道质量控制工序。

松铺厚度(压实厚度)、含水率、灰剂量、细度、压实度每拌合一遍应开始检测含水量,根据含水率及土颗粒状况,采用“大宝马”灰土拌和机拌合不小于三遍,拌合时应控制刀头对下承层(约2-3cm左右),保证上下层粘结性,“大宝马”行使速度控制在4.5m/min左右。当含水量大时,使用灰土拌和机进行翻晒并定时检测含水率。当含水量小时,洒水补充水分,采用拌和机翻拌,使水分分布均匀,并闷料一夜,考虑拌和、整平、碾压过程中的水份损失,实际在路床施工时含水量应增加1%-2%。初平过程中人工配合剔除填料中杂物,防止拌和机在拌合过程中,刀头损伤。

稳压粗平:灰土拌和符合要求后,采用振动压路机对松铺土表面稳压,用平地机粗平一遍消除拌和产生的土坎、波浪、沟槽等,使表面大致平整。平地机对灰土精平整平时:备土、备灰要适当考虑富余量,整平时宁刮勿补。每次整形都应达到规定的纵坡和横坡,并应特别注意接缝必须顺适平整。最后一遍整平前,用洒水车喷洒一遍水,以补充表层水份利手老居强压成利于表面碾压成型。

精平后,控制混合料的含水量处于最佳含水量士1%时,进行碾压,如表面水分不足,应适当洒水。若含水量过大,则进行晾晒,至直达到要求为止。碾压采用18-21T振动式压路机和21-25T三轮静态压路机联合完成。首先用振动压路机由低向高,由边缘向中心碾压,碾压过程中应行走顺直,碾压方式由弱振到强振再到静压的碾压程序压实,压路机行驶速度控制在3km/h以内。碾压连续完成,中途不停顿。压实作业做到无循压、无死角、碾压均匀。

2.2 以路基6%灰土施工为例

施工前测量的地面高程记为h1,平地机精平后测量的顶面高程记为h2,碾压结束后测量的顶面高程记为h3,松铺系数s=(h2-h1)/(h3-h1),一般松铺系数控制在1.25。通过换算将灰土的质量比换算成体积比,用标尺现场标出方格网,计算出每格方格的用灰量。

所用石灰Ⅲ级灰计算每平方米所需石灰用量,算出每平方米应布石灰的厚度,计算过程如下:

故按照以上计算6%灰土布灰厚度应不少于5.057cm,实际控制取不低于5.1cm。

灰土拌和机拌合时应控制刀头对下承层拌入深度(约2~3cm),以利于上下粘结。也应防止过多破坏土基表面,以免影响混合料的石灰剂量及底部压实。拌和时要指派专人跟机进行挖坑检查拌和深度,每间隔5~10m挖验一处,检查拌和是否到底,底部是否留有“素土”夹层,对于拌和不到底的段落,及时提醒拌和机操作手返回重新拌和。

3 灰土施工试验检测

3.1 配合比设计

灰土施工前7-10天对生石灰进行闷灰消解,进行标准击实和标准曲线试验。石灰需达到Ⅲ级以上标准,石灰消解不得在路基上进行石灰消解,石灰消解应避免污染环境。对消解后的石灰进行覆盖,没有覆盖的情况下有效钙镁含量会降解;尽量缩短消石灰的存放时间,一般存放时间不超过15天,放置时间超过15天的,使用前需重新测定有效钙及氧化镁含量。放置时间过长的消石灰(存放时间超过1个月以上),其有效氧化钙和氧化镁含量会大幅度下降,为保证灰土稳定性,应用作路基底处理。试验检测消解后石灰的含水率,有效钙镁含量。

石灰稳定土底基层强度标准值≥0.8MPa,以规定温度下保湿养生6天,浸水1天后的7天无限抗压强度为准。在石灰稳定细粒土(石灰剂量一般为6%—12%),当变异系数 CV<10%时,可为6个试件。试件的强度代表值R应满足下式要求:

Rd一抗压强度平均值

CV一试验结果的偏差系数(以小数计)

Zo一标准正态分布表中随保证率而变的系数。(高速公路,一级公路:保证车95%,Za=1.6其他公路:保证本90%,Za=1.282)

3.2 灰剂量检测

对已拌和均匀的混合料,按规定的检验频率并按《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》(JTG E51-2009)第T0809-2009 EDTA滴定法检验其石灰剂量,灰剂量低于设计的量时,则应补石灰,重新拌和均匀再经检验合格后方可进行下道工序。前提是必须按石灰计算确定的厚度进行滴定试验。石灰稳定材料的石灰剂量定义为石灰质量占全部干燥被稳定材料质量的百分率或外掺法。

3.3 压实度检测

碾压采用重型压路机全轮错位,先弱振1-2遍(检测压实度,见表1),再强振2-3遍(检测压实度,见表2),碾压速度由慢至快。振动压路机重叠40~50cm,振动压路机碾压完成后,改用三轮静态压路机低速1/2错轮碾压3-4遍(检测压实度,见表3),直至压实度合格,消除轮迹,达到表面平整、光洁、边沿顺直,加宽段要同路面一起碾压。压实度试验用灌砂法进行检测,在下层完成经检验质量合格后,可以立即铺筑上层。对于不能及时覆盖上层结构层的灰土必须进行塑料薄膜覆盖保湿养生。封闭施工现场,非施工人员及车辆不得进入养护路段。养生期间,随时保持灰土基层表面的潮湿状态。

现场灰土标准击实试验结果一览表 表1

6%灰土压实度检测 表2

弯沉试验结果一览表 表3

3.4 弯沉检测

弯沉检测采用贝克曼梁方法检测,贝克曼梁检测弯沉需要的仪器设备:5.4m贝克曼梁、百分表;标准车为后轴每侧为双轮胎的载重汽车,其轮胎尺寸、标准轴载(后轴重100kN)、轮胎间隙及轮胎气压等技术参数均应符合相关标准规定。

3.5 土基现场CBR值试验

试验准备:①解放牌载重汽车后轴重:10.9kN。②测力计量程:100kN。③两力计量力坏系数:330.0N/0.01mm。④百分表2个,量程30mm。⑤贯入托断面面积:19.625cm2。⑥承载板直径150mm,每块1.25kg。⑦其他:灌砂桶一套,铁铲等。

试验步骤:①选择测试点,汽车开到位;②安装测试装置,入杆施加45N。调节百分表至零;记录初读数;③启动千斤顶,损照贯入量每次50mm(0.01mm),施加力,读取每次数据,贯入量达到7.0mm;④即除荷载,移去测试装置;⑤在测试点取拜,压实度和测定含水率;⑥结果数据处理(见表4)。

实测CBR试验结果一览表 表4

石灰土施工过程中进行灰剂量及压实度检测,满足养生期后及时进行弯沉、现场CBR检测,均满足设计和规范规定的质量控制标准。

4 分析与探讨

用压实度来衡量和评价素土施工质量是科学适用的,而用于评价灰土施工质量则是不全面的,也是不严密的,取决于石灰偏差程度和灰土压实度。因此应以现场灰土混合料做击实试验,确定标准干密度,其次提出的以每平方米布灰厚度为施工过程的双控制指标,并辅以EDTA、CBR、弯沉和回弹模量作为验收质量控制的双层面控制方法更为科学合理。

灰剂量具有不一致性:JTG/TF20-2015规范规定的石灰剂量以石灰质量占全部粗细粒土干质量的百分率表示,而预算定额中以混合料重量乘以灰剂量确定的生石灰质量计算,即后者为内掺法确定。规范外掺法比定额低1%灰,同时规范未明确是生石灰还是消解后石灰,后者明确为生石灰,二者系数约为1.28。

我国现行规范用以评价路基质量的3个重要指标是土基回弹模量、回弹弯沉及现场CBR值,分别代表承载能力、弹性变形和强度三大指标。设计参数选用土基回弹模量,设计标准采用路基回弹弯沉,检验则采用现场CBR值,应区分粘土类(灰土)路基、填石路基和混填路基三类分别进行室内回弹模量和室内CBR值、室内回弹模量和现场回弹模量、室内回弹模量和现场CBR值、现场回弹模量和现场CBR值,以及现场弯沉和现场回弹模量之间建立相应的关系,以利于现场路基质量控制。

对于实际施工存在的二次拌和灰剂量评价问题:若采用新拌灰土一次性成型的石灰土混合料来配制标准工作曲线来评价石灰剂量是否合格,二者不对应,不能完全真实反映灰剂量,也不能得到最大干密度,导致很难正确评定灰土的压实度合格与否。从这角度看,应根据木简施工工艺建立不同的EDTA工作曲线,即需要建立标准的工作衰减曲线,以正确评价灰土施工质量。目前对灰土施工的现行规范较少,灰剂量不仅是质量控制的关键材料,也是工程成本的体现,笔者提出的布灰厚度仅基于消解后的消石灰,相对各施工单位投标时执行的“公路工程预算定额”计算生石灰用量确定的布灰厚度偏小。因此,各单位应从严抓现场质量控制与现场管理,确保以考核保人员、以准入保材质、以工艺保质量的全面质量管理原则解决因转包、分包和价格上涨等因素出现的灰剂量添加不足顽疾。

5 结论

灰土路基质量耐久性己严重威胁到路面耐久性,原因很简单,灰土施工质量控制较差是其中最重要因素,目前我省路基质量的强度、稳定性、耐久性远达不到交通要求,运营稳定性衰减较快已演变为不可忽视的工程质量通病,应引起业内足够的重视。各参建单位应弘扬和亲身实践工匠精神,打造和铸就我省道路品质工程。

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