朝陽(yáng)洲地區(qū)路基處治措施及評(píng)價(jià)

熊寒梅

（南昌市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)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(qiáng)度和穩(wěn)定性是保證路面強(qiáng)度和穩(wěn)定性的先決條件，沒(méi)有堅(jiān)固、穩(wěn)定的路基，就沒(méi)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(guò)相應(yīng)的技術(shù)措施處理才能達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，這也是確保路基工程質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 工程概況

朝陽(yáng)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(yáng)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(yú)塘或蔬菜林木種植基地。工程場(chǎng)地范圍內(nèi)覆蓋土層為粉質(zhì)粘土，其顆粒細(xì)、壓縮性高、強(qiáng)度及滲透性低。由于該工程緊靠贛江，水系水網(wǎng)發(fā)達(dá)，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(biāo)如下表1。此類(lèi)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(wú)法達(dá)到質(zhì)量要求的。因?yàn)槠渫馏w顆粒自身強(qiáng)度低，即使在充分密實(shí)的狀態(tài)下強(qiáng)度也不會(huì)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(mǎn)足路基填料強(qiáng)度、耐久性和穩(wěn)定性的要求，成為迫切需要解決的問(wèn)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(mǎn)足規(guī)范要求，并且因?yàn)槿⊥量拥姆e水，實(shí)際取土的含水量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)天然含水量，一般在30%～40%左右，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)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(duì)照表

2 路基對(duì)工程的影響

這種土風(fēng)干需要時(shí)間和場(chǎng)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(yuǎn)超過(guò)兩種壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)(重型或輕型)的最佳范圍，顯然欲使此類(lèi)填料在密實(shí)度上達(dá)到重型壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)，不采取措施是不可能的，因?yàn)樵趬郝窓C(jī)的瞬時(shí)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(huì)出現(xiàn)“彈簧”現(xiàn)象。竣工后，在行車(chē)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(duì)于某些缺乏筑路材料的地區(qū)，這種處理方法對(duì)工期和投資有很大的影響。

（2）翻曬法：比較經(jīng)濟(jì)，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(huì)延誤工期，反而增加建設(shè)費(fèi)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(shí)產(chǎn)生局部翻漿和彈簧現(xiàn)象。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，該法只適用于天然稠度大于0.9的土，對(duì)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(dá)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(guò)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(xiàng)目對(duì)水泥、消石灰、生石灰3種材料進(jìn)行對(duì)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(gè)成分與土中的水分發(fā)生強(qiáng)烈的水解和水化反應(yīng)，同時(shí)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(diǎn)看主要有以下3點(diǎn)：

（1）降低土的含水量。水泥與水反應(yīng)形成結(jié)晶水，同時(shí)，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(shí)間內(nèi)降低土的塑指5%左右。

（3）增加土的強(qiáng)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(qiáng)度和水穩(wěn)性不斷提高。所以采用生石灰粉處理過(guò)濕土特別有利，因?yàn)樗芪盏乃直人嗪拖叶嗟枚唷４送猓曳巯鈺r(shí)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(duì)比

對(duì)水泥、消石灰、生石灰3種改良土材料進(jìn)行對(duì)比，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

從經(jīng)濟(jì)效益方面分析，3%的水泥與6%的生石灰或消石灰的單價(jià)基本接近，但6%的生石灰能夠在短時(shí)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(méi)有這種效果。同時(shí)，生石灰對(duì)土的C B R提高的程度也較高,。所以，通過(guò)室內(nèi)外試驗(yàn)，最后確定采用生石灰作為路基土的改良劑。

5 處治效果評(píng)價(jià)總結(jié)

經(jīng)處治后，通常采用以下方法評(píng)價(jià)其處治效果：

（1）土體指標(biāo)檢測(cè)。測(cè)其物理指標(biāo)，土的液限、塑限、塑性指數(shù)及含水量等。通過(guò)這些指標(biāo)的變化來(lái)說(shuō)明土質(zhì)的改善。

（2）壓實(shí)度。試驗(yàn)路填筑至路床頂面標(biāo)高后，檢測(cè)路床壓實(shí)度。

表2 采用不同的改良劑不同的劑量對(duì)比土的含水量下降的速度、程度

（3）回彈模量檢測(cè)。采用承載板法測(cè)定其土基回彈模量。對(duì)石灰改良土的方法試驗(yàn)時(shí)，先進(jìn)行預(yù)定含灰量土的重型擊實(shí)試驗(yàn)，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(shí)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(hù)13d，然后放入地下室浸入水中繼續(xù)養(yǎng)護(hù)，在規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行回彈模量試驗(yàn)，最后得出回彈模量與壓實(shí)度、養(yǎng)護(hù)齡期的關(guān)系。

6 摻灰土施工過(guò)程中的注意事項(xiàng)

（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(shí)度。

（2）嚴(yán)格按最佳摻灰量摻灰，保證壓實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

（3）摻灰必須用鏟車(chē)、挖掘機(jī)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(jìn)行攤平壓實(shí)。

（5）多雨季節(jié)施工，雨后必須排干地表水后，待太陽(yáng)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(chē)荷載的作用，對(duì)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(qiáng)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(chē)荷載，保證車(chē)輛安全平穩(wěn)運(yùn)行。