生石灰改良過濕土路基在公路施工中的應用

劉利鋒 LIU Li-feng

（滑縣農村公路管理所，滑縣 456400）

（Huaxian Rural Road Management Office，Huaxian 456400，China）

生石灰改良過濕土路基在公路施工中的應用

劉利鋒 LIU Li-feng

（滑縣農村公路管理所，滑縣 456400）

（Huaxian Rural Road Management Office，Huaxian 456400，China）

本文說明了生石灰作為一種路基填筑添加材料，在處理過濕路基中各部分的特性及施工質量控制要點，為此類路基施工提供參考。

生石灰；處理過濕路基；特性及質量控制要點

0 引言

滑縣屬于黃河沖積平原，地表多為1-7米厚度不等的粉土，下部多為厚度1-3米不等的黏性土。隨著滑縣近幾年公路等級的提高，在路面結構層增厚的同時，對路基的處理也更加重視。由于黏性土在含水量飽和的情況下，會發生膨脹，在土層壓力作用下擠壓密實，水分很難向下滲透，導致黏土上層會有0.3-0.5米厚的軟弱土層，天氣良好的情況下，至少要一周的翻曬時間上層才能接近最佳含水量。在大噸位壓路機振動作用下，水分上升，仍會發生“翻漿”，由于工期緊，不允許有更多的時間來翻曬。傳統作法是利用消石灰與土拌和，借以改善土的性質，提高其穩定性，而用生石灰處理高含水量土路基和“翻漿”，比用消石灰有更好的效果。生石灰與土經過離子交換，不僅對土的性質進行改善，還吸收了土中的水分，而且又提高了土的抗壓縮性能，使土基的強度得到提高，確保整個路基在使用過程中的穩定性。

1 石灰土的材料組成及特性

1.1 土。根據路基施工技術規范規定和路面基層施工技術規范規定，塑性指數為15-20，易于粉碎、便于碾壓成型的黏性土以及含有一定數量黏性土的中粒土和粗粒土均適宜于用石灰穩定。滑縣的黏性土通過室內試驗檢測，液限WL一般在32-36%，塑限WP一般在18-22%，塑性指數Ip一般在12-16%，重型擊實試驗最大干密度為1.8-1.89g/cm3，最佳含水量為11-13%。而雨季黏性土天然含水量一般為18-25%，天然含水量比最佳含水量多很多，在工期緊，天氣多雨的情況下，僅靠晾曬和自然蒸發含水量，需要相當長的時間，而且晾曬后，各部分含水量很不均勻，施工質量不易控制，容易造成局部土含水率偏高，碾壓時產生局部翻漿和“彈簧”現象。

1.2 生石灰。生石灰的主要成分是CaO和MgO。生石灰遇水會發生作用，放出大量的熱，生成氫氧化鈣Ca（OH）2，即消石灰（也稱熟石灰，采用消石灰處理路基的方法90年代已得到了較廣泛的使用）。Ca（OH）2離解后的Ca2+與黏土離子發生交換，是使石灰土的強度形成的主要原因，因此在采購生石灰石時，必須對生石灰進行嚴格的檢測。

1.3 石灰改良土。生石灰與土拌合后，消解過程是在土中進行，生石灰中的游離氧化鈣CaO與水發生化學反應，生成氫氧化鈣Ca(OH)2，使固體成分增加，從而使含水量降低，根據化學反應方程式，可計算出消解每噸生石灰所需要的水分。由于消解過程中可以放出大量的熱量，加上拌合晾曬，更有利于土中水分的蒸發。Ca(OH)2離解后的Ca2+與黏土顆粒表面吸附的一價陽離子Na+等發生離子交換，促使土顆粒發生凝聚，形成團粒結構。由此降低土的分散性，形成石灰土的早期強度。Ca(OH)2與黏土中的活性氧化物SiO2和Al2O3等成分相互作用，在水的參與下形成水化硅酸鈣和水化鋁酸鈣等（俗稱火山灰反應），這些水化物逐漸結硬，形成骨架，從而提高石灰土的強度。

2 石灰改良土的質量控制

含水量高的土添加生石灰后，一般不重視對土基強度的提高，而取決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，使土基性能在較經濟的情況下達到充分壓實的目的，并能夠承受其上層的施工機械作用。在縣城至大廣高速出站口k8+900-k9+500路段，由于路基天然含水量達23%，根據石灰土化學反應機理，大約需要添加12%左右的生石灰，而在實際公路施工中，則添加6-8%的生石灰就可以滿足要求。因此，施工前有必要做好配合比設計及路基含水量的測試，正式施工前，必須進行試驗段施工，以確保按照室內試驗確定的合理配合比及最佳含水量滿足既保證工程質量又縮短工期的需求。

2.1 施工準備階段控制 在灰土混合料的配合比確定并完成擊實試驗獲知混合料的最佳含水量和最大干密度的基礎上，即可進行石灰土正式施工前的試驗段施工，以確定相關工藝參數，正確指導施工過程。首先在該處理層要進行測量放樣，確保路床的處理厚度，能夠滿足施工規范要求；第二要控制好路拱與設計相一致，做好施工期臨時排水總體規劃和建設，避免雨水不能及時排出，而影響路基土的含水量。

2.2 石灰土原材料的控制 通過對石灰與土的反應分析，不難發現，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質量的源頭。①石灰的控制，生石灰對土性能起決定性因素的是有效氧化鈣CaO和氧化鎂MgO的含量，生石灰的等級越高，有效氧化鈣CaO和氧化鎂MgO的含量就越高，穩定效果就越好。使用生石灰塊時，尺寸應控制在30mm以內，以利于在1-2天的悶料過程中與土中的水分能充分消解。應優先采用磨細生石灰，生石灰粉的細度越大，其表面積越大，在相同劑量下與土顆粒反應作用越充分，因而效果也就越好。②土的控制，塑性指數高的土，黏性大，土塊不易粉碎，難以拌合，穩定效果反而會降低，必要時應添加水泥綜合穩定。塑性指數低的土，雖容易拌合壓實，但土不宜強度形成，應根據試驗加大石灰含量或添加水泥進行改良。因此，對土的塑性指數必須進行檢測，以確保用石灰改良的適宜性。

2.3 石灰土攤鋪、拌合的控制 ①生石灰的攤鋪，應嚴格按照配合比、最大干密度、最佳含水量及土層厚度計算生石灰的用量，石灰劑量必須準確。在整平后的土料表面用白灰撒線劃格，根據每格面積，計算每一格內石灰需要量。使用生石灰塊時，可根據車輛所拉的噸數打格；袋裝磨細生石灰粉可按每袋重量，計算打格的尺寸，使每一格正好擺放整袋生石灰。最后必須將生石灰用刮板攤平，鋪均勻，鋪滿整個方格，因為石灰攤鋪的均勻性，是拌合均勻的前提條件。②石灰土拌合，為了保證拌合均勻，宜先用多鏵犁機進行初拌，將生石灰翻拌在土層中間，如果下層已施工，初拌深度應控制在距下結構層頂面5cm左右。在初拌的基礎上，用路拌機再次拌合。塑性指數高的土，拌合后土塊的最大尺寸不應大于15mm。對于生石灰塊應采用兩次以上拌合，加入生石灰拌合后，悶放1～2天（生石灰粉需悶料2-3小時），再進行第二次拌合。在悶料過程中生石灰與土中水分發生反應，除吸收多余的水分外，還產生大量的熱，加上拌合時的晾曬，加速了過濕土中水分的蒸發。在拌合的過程中，必須設專人跟隨，看是否有未消解的生石灰塊，并檢查拌合深度以便及時調整，最終達到拌合顏色均勻一致、無灰帶、灰團及素土夾層為度。

2.4 石灰土整型碾壓控制 混合料拌制均勻后，應立即用平地機進行初步整型，然后用輪胎壓路機碾壓一遍，并用齒形工具將輪跡低凹處表層下5cm耙松，再次用平地機刮平。在檢測到混合料含水量稍高于最佳含水量1%～2%時，立即進行碾壓。碾壓時遵循直線段和不設超高的平曲線段由兩側向線路中心碾壓，設超高的平曲線段由內側向外側進行碾壓。碾壓時的機械組合、速度和遍數應嚴格參照試驗段確定的數值控制，并最終達到碾壓層表面無明顯輪跡并滿足規定的壓實度標準。碾壓過程中局部出現的“彈簧”現象，應及時翻松重新拌合，重新碾壓或夯實處理。

2.5 石灰土養生控制 石灰土碾壓完成，壓實度檢測合格后，必須保濕養生，不得使穩定土層表面干燥，也不應過分潮濕，以保證結構層在適宜的環境中保持強度增長。養生時間根據氣候及結構層厚度而定，養生期不宜少于7天，如果處理層數多，也可以備土覆蓋，做下一層施工準備。

3 結束語

通過對采用生石灰處理過濕土的路基彎沉檢測，處理兩層后，彎沉代表值就可以達到設計要求。在大廣出站口項目，處理四層（0.8米）后，原設計彎沉值232.9（10-2mm），處理后彎沉代表值為82.3（10-2mm），比設計減小了將近三分之二，因此，土基的整體強度得到了很大的提高。摻加生石灰對過濕路基處理后，不僅降低了過濕土的含水量，改變了土的特性，而且縮短了工期，提高了土基強度和水穩定性。在嚴格對各道施工工序的控制下，確保了土路基能夠達到規范規定的要求，從而對整個道路路面結構的穩定性提供了保障。因此，采用生石灰處理過濕路基是比較合適的。

[1]JTG F10-2006，公路路基施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[2]JTJ034-2000，公路路面基層施工技術規范[S].北京:人民交通出版社,2000.

[3]楊庚奇.公路施工中軟基處理的方法[J].建筑技術，2001(03).

Application of Quicklime to Modified Wet Soil Subgrade in Highway Construction

This article illustrates the characteristics of quicklime in treatment of wet subgrade as a kind of subgrade filling material and construction quality control key points,providing reference for similar subgrade construction.

quicklime；treatment of wet subgrade；features and key points for quality control

劉利鋒（1976-），男，河南滑縣人，本科，工程師，主要從事公路橋梁的施工、管理、檢測工作。

U416.1

A

1006-4311（2014）13-0122-02