石灰改良土技术在某高速公路低路堤软基处理中的应用

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【摘 要】本文结合笔者多年工作的实践经验，以亲身经历的某高速公路实例为研究对象，就石灰改良土技术在其低路堤软基处理中的应用进行了探讨，谨供大家作参考之用。

【关键词】石灰改良土 阮籍 地基处理 具体应用

1 工程概况

某高速公路K44+400~K44+550段做为灰土试验段施工，长150m，路堤设计平均填筑高度为2.lm，为低路堤路段。该路段软土主要为两层，表层0.8-2.0m为亚粘土(俗称素填土)，该土层在路基施工时一般会被清除，下层为深厚的含有机质的低液限淤泥质亚粘土，灰色，深灰色，青灰色，饱和，流塑，多呈层状，夹薄层亚砂土，含腐殖质及少量贝壳碎片。层厚3.6~17.3m。地基土容许承载力[]=60~65kPa，地基土回弹模量为8~10Mpa。高含水量、高压缩性，物理力学性质差，为本工程主要地基压缩层，易变形和失稳，是较为典型的软土，需重点进行软基处理。

2 设计地基处理方案

根据低路堤路基动力响应分析方法，当路堤高度为2.lm时，交通荷载在软土地基中的影响深度约为lm，因此试验段设计对路基基底以下lm内的软土地基进行石灰改良处理，设计方案详见图1。

说明:图中尺寸均以米计

图1 地基处理方案设计图

地基处理宽度范围至路面以外2m，在距离路基底面0.5m及0.3m处分别铺设一层土工格栅，施工时以原土加6%石灰改良后分层回填，设计要求改良土回填压实度达到85%。

3 石灰良试验

3.1 石灰掺入量的确定

以往的研究表明，对于稳定性较差的粘性土，掺入5~8%的石灰所形成的石灰土对土质的改善效果较好，试验段将石灰掺入量确定为6%。

3.2 材料来源

3.2.1 石灰:采用江苏宜兴的石灰，经试验确定满足m级以上的石灰标准。石灰分批进场，既不影响施工进度，又不过多存放。石灰存放时间过长时采用彩条布覆盖，并进行封存，石灰采用插管法消解，消解后的石灰存放不10天。

3.2.2 土:试验段原地开挖取土(淤泥质亚粘土)。

3.3 石灰改良土击实试验

击实试验根据《土工试验方法标准》(GBPT50123-1999)进行，配制掺灰量为6%的石灰改良土试样进行击实试验，由试验结果得出掺灰量为6%的石灰改良土最大干密度为1.65g/cm3，相对应的最优含水率为18.3%。

3.4 石灰改良土回弹模量试验

在交通荷载作用下，路基路面结构的强度与刚度除了与路面材料的品质有关外，路基的支承起着决定性的作用，对于低路堤而言，由于路堤高度较低，荷载来不及全部扩散就传递到了软土地基中，因此，荷载影响深度内的地基土承载能力就显得十分重要了，用于表征路基土体承载能力的参数指标主要有回弹模量、地基反应模量和加州承载比等。

以回弹模量表征上基的承载能力，可以反映土基在瞬时荷载(车辆荷载)作用下的可恢复变形性质，本文主要通过改良土体的回弹模量试验来研究土体改良土后其性质的变化。

为了模拟车辆荷载的作用，本文以刚性圆形承载板压入上基的方法测定回弹模量，承载板直径取为车轮的轮印当量圆直径0.30m。

试验采用逐级加载卸载法，每级增加0.04Mpa，待卸载稳定lmin后读取回弹弯沉值，再加下一级荷载，回弹变形值超过1mm时，则停止加载。如此，即可得到土基的荷载一回弹弯沉曲线，然后按照下来公式即可求得其回弹模量E0。

式中:Pi，li-分别为各级荷载的单位压力与相对应的回弹弯沉值;

-土的泊松比，取为0.35。

由于试验段内地下水位较高，回填后，部分改良土将长期处于潮湿饱和状态，因此本文分别就干燥状态和饱和状态下的石灰改良土进行了试验，得出实验结果，经分析可知：

3.4.1 无论在干燥状态还是饱和状态下，石灰改良土的回弹模量随着压实度的增大而增大;

3.4.2 干燥状态下，随着龄期由3天变化至7天，石灰改良土的回弹模量有大幅度的增长，7天时，石灰改良土的回弹模量是原状土的7~8倍。

3.4.3 潮湿饱和状态下，随着龄期由7天变化至28天时，石灰改良土的回弹模量增大30~40%，当龄期延长至90天时，石灰改良土的回弹模量有所减小，但减小幅度仅为6~7%，这也说明石灰改良土具有较好的长期水稳性。工程上一般都采用28天强度作为石灰处理效果指标，由表可知，在28天时，饱和状态下的石灰改良土的回弹模量是原状土的6~7倍。

4 石灰良方案的现场实施

4.1 施工方案

原地开挖至路基底面以下lm处，挖出的原土堆在指定地点及时采用生石灰进行炯灰处理，含水率确定合格上第一层灰土，并进行碾压，在压实度达到85%以后，上第二层灰土，每层填土厚度不超过30cm，在距离路基底面0.5m及0.3m处分别铺设一层土工格栅，继续填土碾压直至压实后标高达到路基底面设计标局。

4.2 施工工艺

试验段采用石灰改良土技术处理软土地基的施工方法，其施工工艺流程如图所示，其施工质量控制指标为:石灰含量、最佳含水量以及设计压实度。

图2石灰改良土处理软基施工工艺

4.3 方案的具体实施

4.3.1 开挖取土

用挖机将土挖出后堆放在路基附近某一指定场所，堆高1~2m，使土中的游离水向下渗漏和蒸发，正常状态下堆放3~4天。

4.3.2 焖灰

根据翻挖出来的土方量，按6%的石灰剂量进行焖灰，翻捣一遍后继续堆高闷料2~3天，以后每间隔1~2天再翻捣一次，以使含水量有效降低和焖灰土含灰量尽量均匀。

4.3.3 翻晒

待炯灰进行一段时间后，将土拉到附近已经填筑完的路基上进行翻晒，现场试结表明，改良土体通过7-10天的晾晒即可基本达到最佳含水率。

4.3.4 粉碎

由于石灰的加入，有些土体会粘结成块状，因此应用机具对其进行粉碎。

4.3.5 补灰

测定土中的含灰剂量，根据设计灰剂量60k进行补灰，以达到设计要求。

4.3.6 分层回填

待石灰改良土中的含水量达到最佳含水量时便可以将其分层回填，每层回填厚度不超过30cm。

4.3.7 平整

回填完一层后，用平地机找平。

4.3.8 碾压

平整完成后，对回填的石灰改良土进行碾压，直至其压实度满足设计要求的85%。

4.3.9 成型

5 试验段质量检验

检验结果表明:经过试验段严格施工后，场区6%灰土的实际施工含水率控制在18.3%至22.9%之间能基本满足设计压实度要求，从而有效地增大了地基土体的强度和水稳性，有利于开放交通后，路基路面变形的减小。

6 结论

通过该高速公路低路堤试验段石灰改良土技术软基处理工程实践，认为6%灰土经过严格施工后，能基本满足设计压实度要求(85%)，从而有效地增大了地基土体的强度(土体回弹模量提高6-7倍)和水稳性。

通过现场试验和施工，主要得到如下结论:

6.1 对换填材料奇缺的浙北地区而言，用石灰改良土技术进行浅层地基处理无疑是一种很好的处理方法。

6.2 石灰良试验表明:①无论在干燥状态还是饱和状态下，石灰改良土的回弹模量随着压实度的增大而增大;②干燥状态下，随着龄期由3天变化至7天，石灰改良土的回弹模量有大幅度的增长，7天时，石灰改良土的回弹模量是原状土的7-8倍;③潮湿饱和状态下，随着龄期由了天变化至28天时，石灰改良土的回弹模量增大30~40%，当龄期延长至90天时，石灰改良土的回弹模量有所减小，但减小幅度仅为6~7%，这也说明石灰改良土具有较好的长期水稳性。

工程上一般都采用28天强度作为石灰处理效果指标，由试验结果可知，在28天时，饱和状态下的石灰改良土的回弹模量是原状土的6~7倍。

6.3 总结了石灰改良土技术软基处理的施工工艺，其施工主要控制指标有三个:①石灰含量;②最佳含水量;③设计压实度。

6.4 现场实施结果表明:经过试验段严格施工，碾压4次后，6%灰土能基本满足设计压实度要求。