生石灰改良过湿土路基在公路施工中的应用

生石灰改良过湿土路基在公路施工中的应用

刘利锋

ApplicationofQuicklimetoModifiedWetSoilSubgradeinHighwayConstruction

刘利锋LIULi-feng

（滑县农村公路管理所，滑县456400）

（HuaxianRuralRoadManagementOffice，Huaxian456400，China）

摘要：本文说明了生石灰作为一种路基填筑添加材料，在处理过湿路基中各部分的特性及施工质量控制要点，为此类路基施工提供参考。

Abstract:Thisarticleillustratesthecharacteristicsofquicklimeintreatmentofwetsubgradeasakindofsubgradefillingmaterialandconstructionqualitycontrolkeypoints,providingreferenceforsimilarsubgradeconstruction.

关键词：生石灰；处理过湿路基；特性及质量控制要点

Keywords:quicklime；treatmentofwetsubgrade；featuresandkeypointsforqualitycontrol

中图分类号：U416.1文献标识码：A文章编号：1006-4311（2014）13-0122-02

0引言

滑县属于黄河冲积平原，地表多为1-7米厚度不等的粉土，下部多为厚度1-3米不等的黏性土。随着滑县近几年公路等级的提高，在路面结构层增厚的同时，对路基的处理也更加重视。由于黏性土在含水量饱和的情况下，会发生膨胀，在土层压力作用下挤压密实，水分很难向下渗透，导致黏土上层会有0.3-0.5米厚的软弱土层，天气良好的情况下，至少要一周的翻晒时间上层才能接近最佳含水量。在大吨位压路机振动作用下，水分上升，仍会发生“翻浆”，由于工期紧，不允许有更多的时间来翻晒。传统作法是利用消石灰与土拌和，借以改善土的性质，提高其稳定性，而用生石灰处理高含水量土路基和“翻浆”，比用消石灰有更好的效果。生石灰与土经过离子交换，不仅对土的性质进行改善，还吸收了土中的水分，而且又提高了土的抗压缩性能，使土基的强度得到提高，确保整个路基在使用过程中的稳定性。

1石灰土的材料组成及特性

1.1土。根据路基施工技术规范规定和路面基层施工技术规范规定，塑性指数为15-20，易于粉碎、便于碾压成型的黏性土以及含有一定数量黏性土的中粒土和粗粒土均适宜于用石灰稳定。滑县的黏性土通过室内试验检测，液限WL一般在32-36%，塑限WP一般在18-22%，塑性指数Ip一般在12-16%，重型击实试验最大干密度为1.8-1.89g/cm3，最佳含水量为11-13%。而雨季黏性土天然含水量一般为18-25%，天然含水量比最佳含水量多很多，在工期紧，天气多雨的情况下，仅靠晾晒和自然蒸发含水量，需要相当长的时间，而且晾晒后，各部分含水量很不均匀，施工质量不易控制，容易造成局部土含水率偏高，碾压时产生局部翻浆和“弹簧”现象。

1.2生石灰。生石灰的主要成分是CaO和MgO。生石灰遇水会发生作用，放出大量的热，生成氢氧化钙Ca（OH）2，即消石灰（也称熟石灰，采用消石灰处理路基的方法90年代已得到了较广泛的使用）。Ca（OH）2离解后的Ca2+与黏土离子发生交换，是使石灰土的强度形成的主要原因，因此在采购生石灰石时，必须对生石灰进行严格的检测。

1.3石灰改良土。生石灰与土拌合后，消解过程是在土中进行，生石灰中的游离氧化钙CaO与水发生化学反应，生成氢氧化钙Ca(OH)2，使固体成分增加，从而使含水量降低，根据化学反应方程式，可计算出消解每吨生石灰所需要的水分。由于消解过程中可以放出大量的热量，加上拌合晾晒，更有利于土中水分的蒸发。Ca(OH)2离解后的Ca2+与黏土颗粒表面吸附的一价阳离子Na+等发生离子交换，促使土颗粒发生凝聚，形成团粒结构。由此降低土的分散性，形成石灰土的早期强度。Ca(OH)2与黏土中的活性氧化物SiO2和Al2O3等成分相互作用，在水的参与下形成水化硅酸钙和水化铝酸钙等（俗称火山灰反应），这些水化物逐渐结硬，形成骨架，从而提高石灰土的强度。

2石灰改良土的质量控制

含水量高的土添加生石灰后，一般不重视对土基强度的提高，而取决于施工用土的天然含水量能得到有效的控制。目的是提高土的工作性能，使土基性能在较经济的情况下达到充分压实的目的，并能够承受其上层的施工机械作用。在县城至大广高速出站口k8+900-k9+500路段，由于路基天然含水量达23%，根据石灰土化学反应机理，大约需要添加12%左右的生石灰，而在实际公路施工中，则添加6-8%的生石灰就可以满足要求。因此，施工前有必要做好配合比设计及路基含水量的测试，正式施工前，必须进行试验段施工，以确保按照室内试验确定的合理配合比及最佳含水量满足既保证工程质量又缩短工期的需求。

2.1施工准备阶段控制在灰土混合料的配合比确定并完成击实试验获知混合料的最佳含水量和最大干密度的基础上，即可进行石灰土正式施工前的试验段施工，以确定相关工艺参数，正确指导施工过程。首先在该处理层要进行测量放样，确保路床的处理厚度，能够满足施工规范要求；第二要控制好路拱与设计相一致，做好施工期临时排水总体规划和建设，避免雨水不能及时排出，而影响路基土的含水量。

2.2石灰土原材料的控制通过对石灰与土的反应分析，不难发现，石灰土性能的改善是它的原材料（石灰、土、水）相互作用形成的。因此，石灰土施工中，控制好原材料就是控制了石灰土质量的源头。①石灰的控制，生石灰对土性能起决定性因素的是有效氧化钙CaO和氧化镁MgO的含量，生石灰的等级越高，有效氧化钙CaO和氧化镁MgO的含量就越高，稳定效果就越好。使用生石灰块时，尺寸应控制在30mm以内，以利于在1-2天的闷料过程中与土中的水分能充分消解。应优先采用磨细生石灰，生石灰粉的细度越大，其表面积越大，在相同剂量下与土颗粒反应作用越充分，因而效果也就越好。②土的控制，塑性指数高的土，黏性大，土块不易粉碎，难以拌合，稳定效果反而会降低，必要时应添加水泥综合稳定。塑性指数低的土，虽容易拌合压实，但土不宜强度形成，应根据试验加大石灰含量或添加水泥进行改良。因此，对土的塑性指数必须进行检测，以确保用石灰改良的适宜性。

2.3石灰土摊铺、拌合的控制①生石灰的摊铺，应严格按照配合比、最大干密度、最佳含水量及土层厚度计算生石灰的用量，石灰剂量必须准确。在整平后的土料表面用白灰撒线划格，根据每格面积，计算每一格内石灰需要量。使用生石灰块时，可根据车辆所拉的吨数打格；袋装磨细生石灰粉可按每袋重量，计算打格的尺寸，使每一格正好摆放整袋生石灰。最后必须将生石灰用刮板摊平，铺均匀，铺满整个方格，因为石灰摊铺的均匀性，是拌合均匀的前提条件。②石灰土拌合，为了保证拌合均匀，宜先用多铧犁机进行初拌，将生石灰翻拌在土层中间，如果下层已施工，初拌深度应控制在距下结构层顶面5cm左右。在初拌的基础上，用路拌机再次拌合。塑性指数高的土，拌合后土块的最大尺寸不应大于15mm。对于生石灰块应采用两次以上拌合，加入生石灰拌合后，闷放1～2天（生石灰粉需闷料2-3小时），再进行第二次拌合。在闷料过程中生石灰与土中水分发生反应，除吸收多余的水分外，还产生大量的热，加上拌合时的晾晒，加速了过湿土中水分的蒸发。在拌合的过程中，必须设专人跟随，看是否有未消解的生石灰块，并检查拌合深度以便及时调整，最终达到拌合颜色均匀一致、无灰带、灰团及素土夹层为度。

2.4石灰土整型碾压控制混合料拌制均匀后，应立即用平地机进行初步整型，然后用轮胎压路机碾压一遍，并用齿形工具将轮迹低凹处表层下5cm耙松，再次用平地机刮平。在检测到混合料含水量稍高于最佳含水量1%～2%时，立即进行碾压。碾压时遵循直线段和不设超高的平曲线段由两侧向线路中心碾压，设超高的平曲线段由内侧向外侧进行碾压。碾压时的机械组合、速度和遍数应严格参照试验段确定的数值控制，并最终达到碾压层表面无明显轮迹并满足规定的压实度标准。碾压过程中局部出现的“弹簧”现象，应及时翻松重新拌合，重新碾压或夯实处理。

2.5石灰土养生控制石灰土碾压完成，压实度检测合格后，必须保湿养生，不得使稳定土层表面干燥，也不应过分潮湿，以保证结构层在适宜的环境中保持强度增长。养生时间根据气候及结构层厚度而定，养生期不宜少于7天，如果处理层数多，也可以备土覆盖，做下一层施工准备。

3结束语

通过对采用生石灰处理过湿土的路基弯沉检测，处理两层后，弯沉代表值就可以达到设计要求。在大广出站口项目，处理四层（0.8米）后，原设计弯沉值232.9（10-2mm），处理后弯沉代表值为82.3（10-2mm），比设计减小了将近三分之二，因此，土基的整体强度得到了很大的提高。掺加生石灰对过湿路基处理后，不仅降低了过湿土的含水量，改变了土的特性，而且缩短了工期，提高了土基强度和水稳定性。在严格对各道施工工序的控制下，确保了土路基能够达到规范规定的要求，从而对整个道路路面结构的稳定性提供了保障。因此，采用生石灰处理过湿路基是比较合适的。

参考文献：

[1]JTGF10-2006，公路路基施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[2]JTJ034-2000，公路路面基层施工技术规范[S].北京:人民交通出版社,2000.

[3]杨庚奇.公路施工中软基处理的方法[J].建筑技术，2001(03).