朝陽洲地區(qū)路基處治措施及評價

熊寒梅

（南昌市城市規(guī)劃設(shè)計研究總院，江西南昌 330038）

0 前言

路基是道路的重要組成部分，它常位于各種復(fù)雜的地質(zhì)、地形、水文等自然環(huán)境之中，經(jīng)受風(fēng)蝕雨淋、水流沖刷等危害，路基的強度和穩(wěn)定性是保證路面強度和穩(wěn)定性的先決條件，沒有堅固、穩(wěn)定的路基，就沒有穩(wěn)固的路面。在道路路基施工中，遇到不良路基的情況，必須經(jīng)過相應(yīng)的技術(shù)措施處理才能達到技術(shù)標準，這也是確保路基工程質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 工程概況

朝陽洲是南昌市中心城區(qū)八大片區(qū)之一，位于南昌城內(nèi)。該工程位于朝陽洲地區(qū)以南，西臨贛江，面積約17km2。該區(qū)域除少數(shù)建成道路、房屋外，其余基本為精養(yǎng)魚塘或蔬菜林木種植基地。工程場地范圍內(nèi)覆蓋土層為粉質(zhì)粘土，其顆粒細、壓縮性高、強度及滲透性低。由于該工程緊靠贛江，水系水網(wǎng)發(fā)達，地下水位較高，現(xiàn)有路基天然含水量較大，含水量在23.7%～29.3%間，塑性指數(shù)在21.4～22.7間，其具體技術(shù)指標如下表1。此類粉粘土土質(zhì)工程特性差，僅靠調(diào)整施工工藝、增加碾壓遍數(shù)是無法達到質(zhì)量要求的。因為其土體顆粒自身強度低，即使在充分密實的狀態(tài)下強度也不會很高。因此，如何降低路基的含水量，改變土的物理、化學(xué)、工程性質(zhì)，使之滿足路基填料強度、耐久性和穩(wěn)定性的要求，成為迫切需要解決的問題。

以上數(shù)據(jù)可以看出，該土的液限及塑性指數(shù)都比較高，施工難度較大，CBR值也不滿足規(guī)范要求，并且因為取土坑的積水，實際取土的含水量遠遠超過天然含水量，一般在30%～40%左右，經(jīng)過標準擊實試驗該土的最大干密度為1.812g/cm3，最佳含水量為14.6%。

表1 不同深度土的含水量液塑限和CBR對照表

2 路基對工程的影響

這種土風(fēng)干需要時間和場地，一旦風(fēng)干以后，它便成為硬塊，難以粉碎，而剛從取土坑取出的原狀土又由于天然含水量較大，都遠超過兩種壓實標準(重型或輕型)的最佳范圍，顯然欲使此類填料在密實度上達到重型壓實標準，不采取措施是不可能的，因為在壓路機的瞬時壓力作用下，土中多余的水分不可能立即被排出，因此碾壓的結(jié)果，土體只會出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。竣工后，在行車荷載的作用下，極易導(dǎo)致路基路面產(chǎn)生沉陷、變形、失穩(wěn)等破壞，并導(dǎo)致路面破壞。

3 處理方法

（1）換填法：對于某些缺乏筑路材料的地區(qū)，這種處理方法對工期和投資有很大的影響。

（2）翻曬法：比較經(jīng)濟，但該法降低土料含水率的速度較慢，受天氣影響也較大，如果遇到連續(xù)陰雨天氣，往往會延誤工期，反而增加建設(shè)費用。此外，翻曬法的施工質(zhì)量不易控制，容易造成局部土含水率偏高，碾壓時產(chǎn)生局部翻漿和彈簧現(xiàn)象。根據(jù)施工經(jīng)驗，該法只適用于天然稠度大于0.9的土，對于天然稠度小于0.9的土采用單一的翻曬法是不可行的。

（3）摻灰改良法：摻入土中灰的作用一是可相應(yīng)地減少土中的含水量，使含水量降低；二是達到了干濕材料的混合作用；三是水化吸水作用，它將吸收約25%～35%的水分；四是灰與土拌和過程中引起水分蒸發(fā)。

4 路基處理措施

結(jié)合該工程情況，采用摻灰改良法。摻灰改良一般為水泥改良、石灰改良；石灰改良又分為消石灰改良、生石灰改良。該項目對水泥、消石灰、生石灰3種材料進行對比。

4.1 水泥改良土的基本原理

水泥加入土中并拌合后，水泥中的各個成分與土中的水分發(fā)生強烈的水解和水化反應(yīng)，同時從溶液中分解出氫氧化鈣及其它水化物，Ca(OH)2繼續(xù)與土發(fā)生各種反應(yīng)，其它水化物繼續(xù)硬化并在土中形成水泥石骨架。水泥在改良土中的作用，從工程觀點看主要有以下3點：

（1）降低土的含水量。水泥與水反應(yīng)形成結(jié)晶水，同時，反應(yīng)產(chǎn)生的熱量有利于水的蒸發(fā)。

（2）改變土的塑性。3%的水泥劑量能在短時間內(nèi)降低土的塑指5%左右。

（3）增加土的強度和穩(wěn)定。

4.2 石灰改良土的基本原理

石灰加入土中后，發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)和物理化學(xué)反應(yīng)，主要有離孒交換反應(yīng)、Ca(OH)2的結(jié)晶反應(yīng)和碳酸化反應(yīng)，以及火山灰反應(yīng)，這些反應(yīng)的結(jié)果使粘土顆粒絮凝，生成晶體氫氧化鈣、碳酸鈣和含水硅鋁酸鈣等膠結(jié)物。這些膠結(jié)物逐漸由凝膠狀態(tài)向晶體狀態(tài)轉(zhuǎn)化，致使石灰土的剛度不斷增大，強度和水穩(wěn)性不斷提高。所以采用生石灰粉處理過濕土特別有利，因為它能吸收的水分比水泥和消石灰多得多。此外，生石灰粉消解時放出的大量水化熱能促使較多的水分蒸發(fā)。

4.3 水泥、消石灰、生石灰3種改良土材料對比

對水泥、消石灰、生石灰3種改良土材料進行對比，具體數(shù)據(jù)見表2。

從經(jīng)濟效益方面分析，3%的水泥與6%的生石灰或消石灰的單價基本接近，但6%的生石灰能夠在短時間內(nèi)有效降低土的含水量至最佳含水量的±2%范圍內(nèi)，而水泥和消石灰則沒有這種效果。同時，生石灰對土的C B R提高的程度也較高,。所以，通過室內(nèi)外試驗，最后確定采用生石灰作為路基土的改良劑。

5 處治效果評價總結(jié)

經(jīng)處治后，通常采用以下方法評價其處治效果：

（1）土體指標檢測。測其物理指標，土的液限、塑限、塑性指數(shù)及含水量等。通過這些指標的變化來說明土質(zhì)的改善。

（2）壓實度。試驗路填筑至路床頂面標高后，檢測路床壓實度。

表2 采用不同的改良劑不同的劑量對比土的含水量下降的速度、程度

（3）回彈模量檢測。采用承載板法測定其土基回彈模量。對石灰改良土的方法試驗時，先進行預(yù)定含灰量土的重型擊實試驗，得到各種含灰量的石灰穩(wěn)定土的最大干密度和最優(yōu)含水量，然后在試樣含水量稍低于最優(yōu)含水量(3%的范圍內(nèi))制出各種不同壓實度的石灰穩(wěn)定土試。試樣制好后，先在恒濕箱中在20±2C、濕度大于92%的條件下養(yǎng)護13d，然后放入地下室浸入水中繼續(xù)養(yǎng)護，在規(guī)定的時間進行回彈模量試驗，最后得出回彈模量與壓實度、養(yǎng)護齡期的關(guān)系。

6 摻灰土施工過程中的注意事項

（1）必須分層摻入石灰粉，自下而上“先穩(wěn)壓，后加密”，逐層提高壓實度。

（2）嚴格按最佳摻灰量摻灰，保證壓實度達到設(shè)計要求。

（3）摻灰必須用鏟車、挖掘機就地拌合，拌合次數(shù)最少在2遍以上，使石灰充分拌合均勻。

（4）摻灰后必須打堆悶料4～8h，待石灰充分水化、膨脹基本完成后，才能進行攤平壓實。

（5）多雨季節(jié)施工，雨后必須排干地表水后，待太陽曬上1～2d再施工作業(yè)。當(dāng)天的摻灰土填料，必須當(dāng)天完成碾壓，以免天氣變化，造成摻灰土填料被雨水浸泡。

路基是路面的支承結(jié)構(gòu)物，它與路面共同起著承受行車荷載的作用，對路面使用性能有著重要的影響。因此，路基必須具有足夠的整體穩(wěn)定性、強度和水穩(wěn)定性，才能抵抗各種危害因素的破壞，并承受行車荷載，保證車輛安全平穩(wěn)運行。