王桂峰

（長春市公路管理段 長春 130021）

東北地區(qū)由于受季節(jié)及氣候的限制，公路工程施工周期較短。加之七八月份汛期雨水較多，使得年有效施工天數(shù)更少，極其不利于土方路基工程及路面底基層、基層施工。如何在有限的施工期限內(nèi)，利用有效的施工天數(shù)，改善土質(zhì)條件，加快施工進(jìn)度，快速、高效地完成施工作業(yè)任務(wù)是工程的重要問題。2009～2010年間，在京哈公路長春至德惠段一級公路02合同段的路基土方施工中，嘗試性地采用水泥改善土改良土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)路基整體強(qiáng)度，收到較好的效果。

所謂水泥改善土就是指當(dāng)土的塑性指數(shù)或CBR值達(dá)不到規(guī)定的要求時或土的含水量過大無法迅速碾壓成型時，在土中摻加一定劑量的水泥（質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%～4%，最大不超過6%）而形成的水泥改善細(xì)粒土〔也包括水泥改善各種中粒土和粗粒土），使其具有良好的整體性。因為土的礦物組成基本屬于硅鋁酸鹽，其中含有大量的硅氧四面體和鋁氧八而體，在通常情況下這些礦物具有較高的穩(wěn)定性。這些礦物組成和結(jié)構(gòu)具有膠凝能力，生成的這些膠結(jié)物質(zhì)包裹著粘土顆粒表面，與水泥的水化產(chǎn)物一起，將粘土顆粒凝結(jié)成一個整體。

1 水泥改善土對土的要求

對土的一般要求是易于破碎，滿足一定的級配，便于碾壓成型。高速公路工程用于水泥穩(wěn)定層的土，通常按照土中組成顆粒（包括碎石、礫石、砂顆粒，不包括土塊和土團(tuán)）的粒徑大小和組成，將土分為下列3種。

（1）細(xì)粒土。顆粒的最大粒徑小于9.5mm，且其中小于2.36mm的顆粒含量不小于90%（如塑性指數(shù)不同的各種粘性土、粉性土、砂性土、砂和石屑等）。

（2）中粒土。顆粒的最大粒徑小于26.5 mm，且其中小于19.0mm的顆粒含量不小于90%（如砂礫石、碎石土、級配砂礫、級配碎石等）。

（3）粗粒土。顆粒的最大粒徑小于37.5 mm，且其中小于31.5mm的顆粒含量不小于90%（如砂礫石、碎石土、級配砂礫、級配碎石等）。

規(guī)范要求土的塑性指數(shù)為12～20的粘土（亞粘土），實際施工中根據(jù)土質(zhì)而定，塑性指數(shù)為12～18的土最為理想。

2 水泥改善土的各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

當(dāng)采用P.O32.5號水泥時、水泥用量為干土重的5%時，最大干密度為1.92g／m2，最佳含水量為12.9%，7d95%壓實度結(jié)果為0.7MPa。

當(dāng)采用其他標(biāo)號水泥和水泥劑量時，各項指標(biāo)值通過重型標(biāo)準(zhǔn)擊實和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗獲得。

3 水泥改善土結(jié)構(gòu)層的施工

水泥改善土結(jié)構(gòu)層的施工宜在春末或氣溫較高的季節(jié)組織。施工期間的日最低溫度在5℃以上，在東北等冰凍的地區(qū)，應(yīng)在第一次重冰凍（－3～－5℃）到來之前半個月到1個月完成。

在雨季施工水泥改善土結(jié)構(gòu)層時，應(yīng)特別注意氣候變化，勿使水泥和混合料遭雨淋。降雨時應(yīng)停止施工。已經(jīng)攤鋪的水泥混合料應(yīng)在水泥終凝前盡快碾壓密實。路拌法施工時，應(yīng)采取措施排除下承層表面的水，勿使運到路上的集料過分潮濕。

配備足夠的拌和、碾壓設(shè)備，采取分段作業(yè)、流水施工的工藝，從水泥與土結(jié)合時開始計時，拌和均勻、碾壓完成最長不能超過通過試驗確定的最遲延長時間。最好是先翻拌素土，使其含水量接近或略大于最佳含水量時鋪設(shè)水泥，拌和均勻后即整平碾壓，在水泥初凝前（約3h內(nèi)）完成壓實，效果更佳。

水泥改善土結(jié)構(gòu)層施工時，應(yīng)遵守下列規(guī)定：

（1）土塊應(yīng)盡可能粉碎，土塊最大尺寸不應(yīng)大于15mm。

（2）配料應(yīng)準(zhǔn)確。

（3）路拌法施工時，水泥應(yīng)攤鋪均勻。

（4）灑水、拌和要均勻。

（5）應(yīng)嚴(yán)格控制厚度和高程，其路拱橫坡應(yīng)與面層一致。

（6）應(yīng)在混合料處于或略大于最佳含水量（氣候炎熱干燥時，混合料含水量較最佳含水量可大1%～2%）時進(jìn)行碾壓，直到達(dá)到表1所列按重型擊實試驗法確定的要求壓實度（最低要求）。

表1 壓實度要求

由于當(dāng)前有多種大能量壓路機(jī)，壓實度標(biāo)準(zhǔn)宜提高1%～2%。

4 水泥改善土的施工方法及要求

4.1 施工流程

測量放樣→備土（灑水悶料）→推土→ （灑水）拌和→推土機(jī)履帶穩(wěn)壓→粗略整平→（灑水）撒水泥→拌和→推土機(jī)穩(wěn)壓→整平→碾壓→養(yǎng)生。

4.2 施工方案

采用裝載機(jī)或挖掘機(jī)裝車，自卸汽車運輸，推土機(jī)和平地機(jī)攤鋪集料，人工攤鋪水泥，穩(wěn)定土拌和機(jī)或五鏵犁配合圓盤耙、旋耕機(jī)拌和，灑水車補(bǔ)充灑水，平地機(jī)整形和輕、重型壓路機(jī)聯(lián)合碾壓成型的方案。

4.3 工、料、機(jī)配備

測工2人，技術(shù)員1人，試驗員1人，工長1～2人，力工20～30人，穩(wěn)定土拌和機(jī)1臺，推土機(jī)2～3臺，裝載機(jī)2臺，挖掘機(jī)2臺，平地機(jī)1臺，振動壓路機(jī)1臺，輪胎壓路機(jī)1臺，三光輪壓路機(jī)2～3臺，加油車1臺，15t自卸汽車15～20臺，灑水車2臺，振動平板夯1臺。

4.4 施工方法

（1）下承層準(zhǔn)備。①水泥改善土施工要求下承層表面平整、堅實，具有規(guī)定的路拱，沒有松散的材料和軟弱地點，下承層的平整度和壓實度符合有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求；②對下承層或基底進(jìn)行壓實度及彎沉測定，一般情況下，每50延米為一斷面，每個斷面至少測2個點（內(nèi)外雙輪間隙各1個點），凡不符合設(shè)計要求的路段，根據(jù)具體情況，分別采用補(bǔ)充碾壓、換填好的材料、挖開晾曬等措施，使之達(dá)到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；③下承層或基底、老路面上的低洼和坑洞，應(yīng)仔細(xì)填補(bǔ)及壓實，搓板或轍槽應(yīng)刮除，松散處耙松灑水并重新碾壓，達(dá)到平整密實；④新完成的下承層或基底，按相關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行驗收，凡驗收不合格的，采取措施使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后方可鋪筑水泥改善土上層；⑤在槽式斷面路段，兩側(cè)路肩上每隔一定距離（如5～10m）交錯開挖泄水溝（或做盲溝）；⑥在集料攤鋪前，下承層表面要灑水濕潤。

（2）施工放樣。在下承層恢復(fù)中線，直線段每10～20m設(shè)一樁，平曲線段每5～10m設(shè)一樁，并在兩側(cè)路肩邊緣外設(shè)指示樁，然后進(jìn)行水平測量。在兩側(cè)指示樁上用明顯標(biāo)記標(biāo)出水泥改善土層邊緣的設(shè)計高，施工過程中，邊樁如有丟失或移動及時補(bǔ)樁抄平。

（3）備料。①料場選擇。先通過肉眼鑒別沿線所有料場的土場，初步選定一些備用料場，從每個料場取有代表性的土樣，送試驗室進(jìn)行原土料及混合料的物理力學(xué)性質(zhì)試驗，根據(jù)試驗結(jié)果，選定準(zhǔn)備開采使用的料場（同時確定水泥劑量）；②料場采集。如料層上有覆蓋土、樹木、草皮等雜物，則首先使用推土機(jī)將其清除干凈。在采集集料的過程中，在預(yù)定采料深度范圍內(nèi)自上而下不分層開采。避免不合格的土料推入選料堆中，采集如發(fā)現(xiàn)土料有明顯變化，則及時將有代表性的樣品送試驗室進(jìn)行規(guī)定的各項試驗；③計算材料用量。根據(jù)各路段水泥改善土層的寬度、厚度及預(yù)定的干密度，計算各段需要的干燥集料數(shù)量；根據(jù)料場集料的含水量和所有運料車輛的噸位，計算每車粒料的堆放距離；根據(jù)水泥改善土層的厚度和預(yù)定的干密度及水泥劑量，計算每1m2水泥改善土需要的水泥用量，并計算每袋水泥（通常為50kg）的攤鋪面積；④集料的運輸和堆放。集料用裝載機(jī)或挖掘機(jī)裝車，自卸汽車運輸。裝車時，注意每車的裝載數(shù)量基本相等。根據(jù)各路段需要的集料數(shù)量按計算距離卸料。在料場供應(yīng)的路段范圍內(nèi)，由遠(yuǎn)到近將集料堆放在路的一側(cè)，嚴(yán)格掌握卸料的距離。避免集料過多或不夠，同時避免集料長時間堆放，造成水分大量蒸發(fā)，或遭雨而使含水量過大，甚至造成彈簧現(xiàn)象。如選料中超尺寸的石料顆粒過多，則在料場進(jìn)行篩除。

（4）攤鋪集料。通過試驗確定集料的松鋪系數(shù)（或壓實系數(shù)，它是混合料的松鋪干密度與壓實干密度的比值）。攤鋪材料在攤鋪水泥之前一天進(jìn)行，攤料長度以日進(jìn)度的需要量為度，夠次日一天完成摻加水泥、拌和、碾壓成型即可。雨季施工應(yīng)及時攤鋪料并保證后續(xù)工藝在降雨之前全部完成。

采用推土機(jī)和平地機(jī)將集料均勻攤鋪在預(yù)定的寬度上，表面力求平整，并有規(guī)定的路拱。推料過程中，將土塊超尺寸顆粒及其他雜物揀除，同時及時檢驗松鋪材料層的厚度，看其是否符合要求。必要時進(jìn)行減料或補(bǔ)料工作。

（5）灑水預(yù)濕。在運輸?shù)较鲁袑由系倪x料（包括各種砂礫土和細(xì)粒土）上灑水預(yù)濕。灑水預(yù)濕素土，使水在土中分布均勻，以減少攤鋪水泥后的灑水工作量。預(yù)濕土（特別是預(yù)濕中粒土和粗粒土）使拌和過程中水泥立即粘結(jié)在砂粒和礫石顆粒上，而不至于漏落到處治層的底部，使土的含水量約為最佳含水量的70%。預(yù)濕時，將水均勻地噴灑在土上，如果隔天預(yù)濕素土，有可能遭受夜雨而變得過分潮濕，則可以在當(dāng)天的清晨進(jìn)行預(yù)濕工作。

（6）整平和輕壓。集料經(jīng)過預(yù)濕后，采用平地機(jī)整平成要求的路拱和坡度，并用輕型壓路機(jī)碾壓1～2遍，使集料層具有平整光滑的表面，同時具有一定的密實度，以便攤鋪水泥。

（7）擺放和攤鋪水泥。按計算的每袋水泥的縱橫間距，用石灰在集料層上做擺放水泥的標(biāo)記。水泥用汽車直接送到攤鋪路段，直接卸在標(biāo)記地點，并檢查有無遺漏和多余，然后開袋將水泥倒在集料層上，并用刮板將水泥均勻攤開，使每袋水泥的攤鋪面積相等。水泥攤鋪完畢后，做到表面沒有空白位置，也沒有水泥過分集中的現(xiàn)象。

（8）干拌。用穩(wěn)定土拌和機(jī)或五鏵犁配合圓盤耙、旋耕機(jī)進(jìn)行拌和。拌和的第一、二遍通常進(jìn)行“干拌”，預(yù)防加水過程水泥成團(tuán)。拌和深度達(dá)到改善層底，拌和時設(shè)專人跟蹤拌和機(jī)。隨時檢查拌和深度并配合拌和機(jī)操作員調(diào)整拌和深度。嚴(yán)禁在拌和層底部留有“素土”夾層。利用拌和機(jī)略破壞（約1～2cm）下承層表面，以利上下層粘結(jié)。

（9）加水并濕拌。①在上述拌和過程結(jié)束時，如果混合料含水量不足，用噴管式灑水車補(bǔ)充灑水。灑水車起灑處和另一端“調(diào)頭”處都超過拌和段2m以上，禁止灑水車在正在進(jìn)行拌和或當(dāng)天計劃拌和的路段上“調(diào)頭”和停留，以防局部含水量過大；②補(bǔ)充灑水后，再次進(jìn)行拌和，使水分在混合料中分布均勻。拌和機(jī)械緊跟在灑水車后面進(jìn)行拌和，尤其在縱坡大的路段上更要配合緊密，減少水分流失；③灑水及拌和過程中，及時檢查集料的含水量。含水量宜略大于最佳值，改善中粒土和粗粒土，較最佳含水量大0.5%～1%，改善細(xì)粒土，較最佳含水量大1%～2%；④混合料拌和均勻后，做到色澤一致、沒有灰條、灰面和花面，沒有粗細(xì)集料“窩”，且水分適合均勻；⑤在灑水拌和過程中，配合人工揀出超尺寸顆粒，消除粗細(xì)集料“窩”以及局部過分潮濕或過分干燥的集料。

（10）整形。混合料拌和均勻后，立即用平地機(jī)進(jìn)行初平。在直線段，平地機(jī)由兩側(cè)向路中心進(jìn)行刮平；在曲線段，平地機(jī)由內(nèi)側(cè)向外側(cè)進(jìn)行刮平。需要時，再返回刮1～2遍，用輕型壓路機(jī)立即在剛初平的路段上快速碾壓1遍，以暴露潛在的不平整；然后再用平地機(jī)整平1次，每次整平都按要求的坡度和拱度進(jìn)行，特別注意接縫處的整平，使接縫順適平整。

水泥改善土層表面的低洼處，嚴(yán)禁用薄層水泥混合料找補(bǔ)。攤鋪時，按“寧高勿低”的原則；最后整平（終平）時，按“寧刮勿補(bǔ)”的原則處理。

（11）碾壓。①根據(jù)路寬、壓路機(jī)的輪寬和輪距的不同，制定碾壓方案。以求各部分的碾壓次數(shù)盡量相同（通常路面兩側(cè)要多壓1～2遍）；②水泥改善土層整平滿足要求后，混合料的含水量等于或略大于最佳含水量時，立即用三輪壓路機(jī)、重型輪胎壓路機(jī)或振動壓路機(jī)在全寬內(nèi)進(jìn)行碾壓。碾壓時，重疊1／2輪寬，后輪超過兩段的接縫處。壓路機(jī)的碾壓速度頭兩遍采用1.5～1.7km／h，以后采用2.0～2.5km／h；③嚴(yán)禁壓路機(jī)在己完成的或正在碾壓的路段上調(diào)頭或急剎車，保證改善土層表面不受破壞；④碾壓過程中，水泥改善土層的表面始終保持濕潤。如水分蒸發(fā)過快，應(yīng)及時補(bǔ)灑少量水；⑤碾壓過程中，如發(fā)生“彈簧”、松散起皮等現(xiàn)象，應(yīng)及時翻開換以新的混合料或添加適量水泥重新拌和，使其達(dá)到質(zhì)量要求；⑥經(jīng)過拌和、整形的水泥改善土，在水泥初凝前和試驗確定的延遲時間內(nèi)完成碾壓，并達(dá)到要求的密實度，同時無明顯輪跡。

（12）接縫和“調(diào)頭”處的處理。①同時施工的2工作段銜接時，采用搭接。前一段拌和整形后，留5～8m不進(jìn)行碾壓，后段施工時，前段留下來未碾壓部分加部分水泥重新拌和，并與后一段一起碾壓；②在已碾壓完成的水泥改善土層末端，沿改善土挖一條橫貫鋪筑層全寬的寬約30 cm的槽，直挖到下承層頂面。此槽與路的中心線垂直，靠改善土的一面切成垂直面，并放2根與壓實厚度等厚、長為全寬一半的方木緊貼其垂直面；第二作業(yè)段拌和后，除去木方，用混合料回填，靠近方木未能拌和的一小段人工進(jìn)行補(bǔ)充拌和。整平時，接縫處的水泥改善土較己完成斷面高約5 cm，以利形成一個平順的接縫；③水泥改善土層的施工避免縱向接縫。在必須分2幅施工時，縱縫采用垂直相接。在前一幅施工時，靠中央一側(cè)用方木或鋼模板做支撐。方木或鋼模板的高度與改善土層的壓實厚度相同?；旌狭习韬徒Y(jié)束后，靠近支撐木（或板）的一部分人工進(jìn)行補(bǔ)充拌和，然后整形和碾壓；養(yǎng)生結(jié)束后，在鋪筑另一幅之前，拆除支撐木（或板）；第二幅混合料拌和結(jié)束后，靠近第二幅的部分人工補(bǔ)充拌和，然后進(jìn)行整形和碾壓。

（13）養(yǎng)生及交通管制。水泥改善土經(jīng)過拌和、壓實成型后，立即養(yǎng)生。用潮濕的帆布、粗麻袋、稻草麥秸或其他合適的潮濕材料覆蓋。無上述條件時，采用灑水車經(jīng)常灑水養(yǎng)生。每天灑水的次數(shù)視氣候而定，整個養(yǎng)生期間始終保持改善土層表面潮濕。養(yǎng)生期不少于7d，養(yǎng)生期間禁止一切車輛通行。

4.5 工藝措施

（1）質(zhì)量措施。①嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和監(jiān)理程序選擇性地準(zhǔn)備水泥改善土原材料，做好混合料配合比設(shè)計。水泥改善土用做基層時，顆粒的最大粒徑不超過37.5mm（高等級公路不超過31.50mm。在水泥改善土用做高級道路的路面基層時，采用不含塑性細(xì)土的集料；②嚴(yán)格執(zhí)行合同規(guī)范和監(jiān)理程序。做到前道工序未經(jīng)檢查認(rèn)可，后道工序不施工。施工過程中，成立專職的質(zhì)檢機(jī)構(gòu)，嚴(yán)格按施工質(zhì)量檢查驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自檢；③開工前，在技術(shù)規(guī)范規(guī)定的時間內(nèi)，按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的試驗段實施方案鋪筑規(guī)范規(guī)定長度的試驗段。對計劃用于本工程的材料、配合比、松鋪系數(shù)、最佳含水量、穩(wěn)定土拌和機(jī)等壓實設(shè)備和施工工藝進(jìn)行試驗，取得滿足規(guī)范要求并經(jīng)監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的實驗數(shù)據(jù)，以指導(dǎo)施工；④當(dāng)氣溫低于5℃或雨天時，應(yīng)停止施工。水泥改善土施工必須在第一次重冰凍（－3～5℃）到來前1個月完成；⑤施工前，對下承層的浮土、雜物必須全部清除；⑥嚴(yán)格按技術(shù)規(guī)范要求施工。做到級配、水泥劑量、壓實度、強(qiáng)度均達(dá)到規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)；⑦嚴(yán)禁灑水車在灑水段停留和“調(diào)頭”；⑧采用穩(wěn)定土拌和機(jī)進(jìn)行拌和，拌和深度一定要達(dá)到改善土層底。嚴(yán)禁在拌和層底部留有“素土”夾層；⑨嚴(yán)格控制攤鋪厚度，充分碾壓，不采用薄層貼補(bǔ)的辦法進(jìn)行找平。攤鋪時，按“寧高勿低”的原則；最后整平時，按“寧刮勿補(bǔ)”的原則處理；⑩在整形過程中，嚴(yán)禁任何車輛通行，并配合人工消除粗細(xì)集料窩；○11經(jīng)過拌和、整形的水泥改善土，在水泥初凝前和試驗確定的延遲內(nèi)完成碾壓；○12任何壓路機(jī)不得在己完成的或正在碾壓的路段上“調(diào)頭”或急剎車。以避免破壞基層表面。碾壓過程中如發(fā)生“彈簧”、松散起皮等現(xiàn)象，及時換新材料或重新拌和；○13養(yǎng)生期7d完成后，方可安排進(jìn)行下道工序施工；○14養(yǎng)生和交通管制，嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行。需要過冬的水泥改善土層應(yīng)封閉交通，禁止任何車輛通行；○15嚴(yán)格按施工組織設(shè)計中明確的施工順序、施工方法、施工工藝和保證質(zhì)量的措施組織實施，確保水泥改善土的施工質(zhì)量。

（2）安全措施。①施工現(xiàn)場全體人員嚴(yán)格執(zhí)行《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》《建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)范》及《建筑安裝工人安全技術(shù)操作規(guī)程》；②機(jī)械操作手、電工等工種，按GB5036－85《特種作業(yè)人員安全技術(shù)考核管理規(guī)定》，經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)、考試合格、發(fā)給操作證后單獨作業(yè)。嚴(yán)禁無證操作；③配備專職醫(yī)務(wù)人員和常用的救急藥品，對施工中出現(xiàn)的傷害能立即處理；④壓路作業(yè)時，必須在確保機(jī)械前后左右無障礙物和人員時才能啟動，靠近路堤邊緣時，根據(jù)路堤高度留有必要的安全距離；下坡時嚴(yán)禁脫檔滑行；2臺以上壓路機(jī)同時作業(yè)時，前后間距不得小于3m；⑤需夜間施工時，施工現(xiàn)場必須設(shè)有足夠的照明設(shè)備，消除黑暗死角；⑥高溫作業(yè)時，及時做好防暑措施。

5 結(jié)語

水泥改善土施工工序要求非常嚴(yán)格，備料、攤鋪、拌和、整平、碾壓等工序環(huán)環(huán)相扣。要求施工中一定要多留心，總結(jié)出各種問題的處理方法，保證施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)適用，從而在工程中能夠大面積地推廣和應(yīng)用。