浅谈灰土质量问题及控制

陈大鸿

0 引言

在地基处理中，灰土换填具有较强的板体性和较高的强度，并且相对于混凝土灌注桩及CFG桩等地基处理方法有着较好的经济性能，因此在我国被广泛应用于地基处理、室内回填等各类建筑工程中。

我项目部现施工的香颂住宅小区位于山西省太原市东南，总规划面积18万m2，共有楼座将近40个，最高的12层，最低的5层。基础埋深8 m左右，土质为Ⅱ类湿陷性黄土，开挖过程局部见砂石层，未见地下水。为消除地基土的湿陷性，设计院要求对地基采用3∶7灰土换填处理，最小换填厚度2.5 m，最大换填厚度达到6 m，并且设计院和业主方要求白灰必须由生石灰块现场消解而得。灰土的施工工艺和施工质量控制比较复杂，影响其质量因素也较多，若不采取有效措施加以控制，将对基础乃至主体结构留下很大的质量隐患。

1 灰土简介

灰土作为建筑材料，在我国有着悠久历史。南北朝公元6世纪时，南京西善桥的南朝大墓封门前地面即是灰土夯成的。1949年建国后，我国在大规模的基础建设中，也广泛采用灰土作为建筑物和构筑物的基础。

石灰是生石灰和消石灰的统称。不论生石灰、消石灰，水化后和土壤中的二氧化硅等物质结合，即可生成胶结体的硅酸钙等，将土壤胶结起来，使灰土有较高的强度和抗水性。随着时间的推移，灰土逐渐硬化，增加了土壤颗粒间的附着强度。一般情况下，灰土强度在一定范围内随含灰量的增加而增加。但超过限度后，灰土的强度反而会降低。这是因为消石灰在钙化过程中会析水，增加了消石灰的塑性。

2 灰土换填在实际工程中的应用

下面我将结合太原香颂小区工程的实际情况，对灰土换填工程中容易出现的质量问题及处理方法做一下分析、总结，希望对有类似工程的项目提供一个可借鉴的经验。

2.1 灰土常见质量问题

1)灰土搅拌不均匀。表现为灰土色泽花白，有的局部无灰，有的局部石灰成团。2)掺灰不计量或计量不准。表现为石灰土掺拌过程中，加灰随意性较强，不认真对土、灰的松干容重进行试验计算或虽有计算只是粗略的体积比。3)石灰消解不充分，不过筛。表现为将含有尚未消解彻底的石灰块直接掺入土料，不过筛的消解石灰掺入土中压实后，遇水消解，体积膨胀，表面起拱。4)土料不过筛。表现为土料内含有大土块、砖块或其他杂物，这些杂物不能与石灰土凝结成整体，有损板体的整体性。5)灰土过干或过湿碾压。表现为灰土过干时，在进行碾压后，再在表面进行洒水，只能湿润表层，而不能使水分渗透到整个灰土层，达到最佳密实度。过湿时，碾压出现颤动、扒缝等现象。6)灰土起皮、弹簧土。表现为石灰土碾压成型时会出现局部弹簧、松散并有大面积起皮及鼓包现象。

2.2 影响灰土质量的因素

1)土质。塑性指数15～20的粘性土以及含有一定数量粘性土的中粒土和粗粒土均适宜于用石灰稳定。这种稳定土易于粉碎，便于碾压成型，施工和使用效果都很好。

2)土的颗粒。在施工中，土粒应尽可能粉碎，越细越好，土块最大尺寸不应大于15 mm。有资料显示，在相同条件下，灰土颗粒粒径0.5 mm，无侧限抗压强度为4.3 MPa，灰土颗粒粒径 1.0 mm，无侧限抗压强度为1.0 MPa。

3)土中杂质。土中硫酸盐含量不应大于0.8%，腐殖质含量不应大于10%，且不得有杂草、树根等异物。因为有机质一般呈酸性，使土的pH值降低。另外，有机质本身水稳性较差，遇水剧烈膨胀，致使土体强度降低。

4)生石灰质量与品种。a.生石灰质量对灰土强度影响很大。b.生石灰的存放时间对石灰的质量有极大的影响。生石灰随着存放时间的增加，特别是在没有覆盖的情况下，有效钙和氧化镁的含量会大幅度下降。有资料表明，生石灰放置3个月，其活性含量可从原来的80%以上降低到40%左右，放置半年可降低到30%左右。c.消解生石灰的质量对灰土强度有着直接的影响。有些工程使用了未充分消解的消石灰，灰土层碾压成型后在养生过程中，未充分消解的石灰块遇水继续消解，引起局部爆裂崩解，造成灰土层裂缝、松散而破坏，影响灰土层的强度和平整度。

5)配合比对石灰土质量的影响。a.石灰剂量。石灰剂量较低时，石灰主要起稳定作用，随着石灰剂量的增加，灰土的强度和水稳性也显著提高，石灰主要起加固作用。但当剂量超过一定范围时，过多的石灰在土的空隙中以自由灰的状态存在，将导致灰土的强度下降。b.最佳含水量。水是灰土的一个重要组成部分。在施工中，土中水分使石灰与土发生物理化学作用，以满足灰土形成强度的需要;使灰土在压实时具有一定的塑性，以便于碾压到所要求的压实度;使灰土养生时具有一定的湿度。所以最佳含水量亦是控制灰土施工质量的一个关键指标。

6)施工过程对灰土质量的影响。a.灰土的拌合。目前施工单位的灰土拌合主要有人工拌合和机械拌合两种，拌合灰土质量不能保证。b.灰土的摊铺。灰土一般采用铲车机进行摊铺和整形。此时操作手的经验和技术水平对平整度至关重要。如果操作手技术不熟练，反复刮平和碾压，在压实过程中会产生“起皮”现象，引起表层松散。c.灰土的碾压。碾压是保证灰土密实度的根本措施，而提高灰土的密实度又有显著的技术经济效果。实践证明，灰土密实度每增减1%，石灰土强度可增减5%～8%左右，而且密实的灰土抗冻性、水稳性较好，缩裂现象也较少。

3 灰土施工质量控制措施

3.1 原材料的质量控制

石灰:生石灰块应在用灰前一周进行浇水熟化分解，尽量采用射水花管，使水均匀喷入灰堆内部，要用足够的水量使石灰充分消解;对少量未消解部分石灰块，要过1 cm筛孔的筛子，清除未烧好石块及过烧而未消解的块体。消石灰的含水量最好控制在40%，使消石灰处于松散颗粒状，避免使其处于膏体状或干粉状。

土:在施工中，为使土能够达到均匀一致、塑性指数适中、含水量合适的程度，应尽量在工作面附近选择较好的取土场所，清除表层土，采挖深处的土层，制定取土方案，若有重粘土层，应采取果断措施，予以清除。所有拌合用土均事先将土块打碎，灰土拌合机械拌合时可不过筛，但必须将大砖块、大石块等清除，2 cm以上土块含量不得大于3%。

3.2 施工工艺控制

1)灰土的拌合。按技术规范施工，尽量使用机械拌合，最优方案是实行工厂化的强制拌合。本工程采用铲车将过筛后的白灰及土运于场外拌合均匀后运至基坑内。

管理和操作人员要了解灰土剂量，管理人员经试验计算并对实际操作者交底清楚，操作人员要严格按照交底进行灰土配比。并有现场技术人员随时检测，发现有不均匀情况要及时处理。

2)含水量控制。通过实验或施工经验确定灰土的最佳含水率，碾压时控制好含水量，这样灰土容易碾压密实，其强度也会相应提高。若发现缺水，应在翻拌过程中及时加水直至最佳含量;取土过湿或遇雨都应晾晒，达到最佳含水量再进行加灰掺拌;若拌合后的灰土遇雨，也应晾晒，达到最佳含水量时再进行碾压。

3)灰土碾压控制。碾压灰土时，机械操作人员按操作规程操作，要注意及时清理轮渍，碾压过程中要控制好行驶速度，碾压速度不宜过快。在使用压实机械方面，使用胶轮压路机要好于振动压路机，使用振动压路机要好于静碾压路机，所以应尽量使用胶轮压路机，以减少起皮现象。因为轮胎弹性产生的揉压作用会使土粒在各个方向产生位移，形成均匀而密实的表面结构而且轮胎的切向力很小，可获得密实的表面而不致产生推移。最后用压路机完成压实。根据土质情况，积极探索采取有效的措施，避免灰土起皮。

灰土铺设过程要控制好铺土厚度，本工程采用人工配合机械，严格控制每一步的灰土铺设厚度。经多次实验证明，我们虚土铺设厚度为30 cm，碾压完成厚度为25 cm，符合规范中分层碾压的厚度要求。

3.3 重视灰土实验

在施工过程中要加强对实验的重视程度，现场实验要及时准确，及时分析灰土压实情况，采取相应对策保证灰土质量。

3.4 根据天气及季节，合理安排施工

灰土应尽量避免在不利季节施工，不宜安排在雨季施工，降雨时应停止施工;施工气温应不低于5℃，并最好在第一次冰冻来临之前一个月完成或结束施工，否则成型的灰土表层会被冻坏，其强度会大打折扣。

4 结语

湿陷性黄土在我国分布很广，主要分布在黄河中游。近年来，随着城市建设和建筑业的迅速发展，由于灰土的经济性能，灰土在地基处理中用以消除地基土的湿陷性，降低土的压缩性，提高承载力，增强水稳定性和减小变形的应用也越来越多，因此规范化灰土施工，提高灰土施工质量是非常必要的。

[1]龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2008.

[2]曾 宇.不良软土地基处理的探讨[J].山西建筑，2010，36(22):94-95.