石灰穩定皂化渣土填筑橋頭引道路堤的適用性研究

趙 若

（邢臺市交通運輸局，河北 邢臺 054000）

0 引言

橋頭跳車是一種嚴重影響行車舒適性與安全性的公路常見病害，在軟土地基路段，極易發生橋頭跳車現象。引起橋頭跳車現象的根本原因是橋臺與橋頭引道路堤之間的差異沉降[1]。因為橋梁樁基和自身的沉降很小，所以路橋之間的差異沉降主要是由于橋頭引道路堤填筑材料自身的壓縮沉降和地基沉降引起的，加上橋頭附件的路堤填筑施工時不能應用大型機械（防止橋臺損壞），路堤填料自身的壓縮沉降難以避免。因此，填筑橋頭引道路堤時應該選擇質量輕、強度高等填筑材料，以期在滿足適應性能的條件下，降低路堤自重及其對地基的附件應力，減少橋頭引道路堤的自身壓縮變形與地基沉降，進而減小路橋之間的差異沉降，防止橋頭跳車現象的發生。

近年來，為了節約建筑材料，許多學者研究了多種工業廢渣的路用性能，促進了工業廢渣在公路工程建設中的應用[2-4]。皂化渣是一種輕質量的工業廢渣，其主要成分是CaO和SiO2，本文通過系統的試驗研究，分析石灰穩定皂化渣土的工程技術特性，探討其填筑橋頭引道路堤的適用性。

1 原材料性質

1.1 石灰

本次試驗及試驗工程中使用的石灰屬于鈣質Ⅲ級消石灰，產自河北省邢臺市隆堯縣，有效CaO和MgO綜合含量為57.8%，符合相關規范的材料要求。

1.2 皂化渣

皂化渣是一種白色固體工業廢渣，它是生產環氧丙烷過程中排出的一種廢棄物，其顆粒組成非常細，本身無黏聚力，主要成分是非活性CaO和SiO2，經過化學分析，試驗用皂化渣的主要化學成分如表1所示。

表1 皂化渣的主要化學成分

從表1可以看出，皂化渣中CaO（非活性）含量較大，在堿性環境下CaO的活性會被激發，進而使其與石灰一起作為黏結材料，可以提高石灰穩定皂化渣土的強度與剛度。

1.3 土

工程中填筑橋頭路堤的土為粉質黏土，經試驗其液限為33.29，塑性指數為13.12。

2 石灰穩定皂化渣土的工程技術特性試驗

2.1 標準擊實試驗

參照《公路土工試驗規程》（JTG E40—2007）[5]的相關方法，在初步試驗的基礎上，幾種典型配合比情況下的石灰穩定皂化渣土的標準擊實試驗結果如表2所示。

表2 石灰穩定皂化渣土的標準擊實試驗結果

表2中的標準擊實試驗結果表明，石灰穩定皂化渣土混合料的最大干密度隨著皂化渣摻入量的增大而減小，石灰∶皂化渣∶土的比例為8∶45∶47時混合料的最大干密度約比同等石灰含量時的石灰土密度小25%。可見，石灰穩定皂化渣土是一種輕質材料，用其填筑橋頭引道路堤，可以降低路堤自身壓縮沉降和地基附件應力，進而防止路橋差異沉降。

2.2 石灰穩定皂化渣土的抗壓強度試驗

根據標準的試驗方法[6]，按照表2中的配合比、最佳含水量及最大干密度，制備壓實度為95%時的石灰穩定皂化渣土試件，并養生至不同齡期，進行抗壓強度試驗，混合料的抗壓強度試驗結果如表3所示。

表3 石灰穩定皂化渣土的抗壓強度

從表3的試驗結果可以看出，石灰穩定皂化渣土的抗壓強度會隨齡期而增長，同時其抗壓強度隨著皂化渣含量的增大而提高，這主要是因為皂化渣中含有一定的CaO，皂化渣與水、土、石灰拌和以后，石灰激發了皂化渣中CaO的活性，使得混合料的抗壓強度表現為隨著皂化渣含量而提高。

另外，石灰穩定皂化渣土的7d無側限抗壓強度均大于0.4MPa，其強度滿足規范對于路堤填筑材料的強度要求。

2.3 石灰穩定皂化渣土的水穩定性試驗

路堤填筑材料的水穩定性至關重要，它表征了材料在浸水后的承載力維持特征，根據相關試驗方法[5]，測得石灰穩定皂化渣土的水穩定系數如表4所示。

表4 石灰穩定皂化渣土的劈裂強度

水穩定性試驗結果表明，石灰穩定皂化渣土具有良好的水穩定性，其水穩定系數均大于0.85，水穩定性好于石灰土。

3 結論

通過系統的試驗，本文研究了石灰穩定皂化渣土的密度、抗壓強度、水穩定性等工程技術指標，主要結論如下。

（1）石灰穩定皂化渣土的密度較小，其最大干密度約比石灰土小25%，是一種輕質材料。

（2）石灰穩定皂化渣土具有較高的強度，其抗壓強度隨齡期、皂化渣摻入量的增加而提高。

（3）石灰穩定皂化渣土的水穩定性良好，其水穩定性好于石灰土。

綜上所述，石灰穩定皂化渣土是一種強度高、水穩定性好的輕質材料，用其填筑橋頭引道路堤具有中重要的技術優勢，可以降低路堤自身壓縮沉降和地基附件應力，進而防止路橋差異沉降、防止橋頭跳車現象。

[1] 孫吉書.加筋粉煤灰治理橋頭跳車病害的研究[D].天津：河北工業大學，2012.

[2] 陳志軍，陳強.粉煤灰及加筋粉煤灰的工程力學性質實驗研究[J].華東公路，2002（3）：66-69.

[3] 孫吉書，竇遠明，楊春風.粉煤灰混合料作加筋土擋墻填料的性能研究[J].路基工程，2009（4）：869-870.

[4] 孫吉書，陳朝霞，肖田等.石灰粉煤灰穩定鐵尾礦碎石的路用性能研究[J].武漢理工大學學報，2012，34（3）：59-62.

[5]JTG E40—2007，公路土工試驗規程[S].

[6] JTG E51—2009，公路無機結合料穩定材料試驗規程[S].