石灰稳定土基层的性质及施工技术

石灰稳定土基层的性质及施工技术
摘要:基层，一般称之为承重层，对于沥青路面，它是承受车辆荷载的主要路层，因而要求材料具有足够的强度和抵抗变形的能力；保证在行车荷载反复作用下，不会产生残余变动，更不允许产生剪切破坏和弯性破坏；具有良好的土体稳定性和水稳性，能适应寒冷地区的温度变化，有一定的抗冻性和环境因素的重复作用而具有材料耐久性。

胜利油田桩西采油厂桩西104区块道路，土壤为黄河三角洲冲积而成的砂类土，具有无塑性、透水性强，水的毛细上升高度很小，具有较大的内摩擦力、粘性小，干燥时成松散状态等特点。

对于砂性土，当用石灰、水泥作为结合料的稳定土，在完工初期具有柔性的工作特性，随着时间的延长，强度将逐渐提高，板体性增加，刚度增大等性质。

依据油田生产道路使用特征及石灰的材质丰富、价格便宜，组成的稳定土工作特性较好等优点，因而石灰稳定土得以广泛应用。

关键词：稳定土强度施工工序施工要点
一、石灰稳定土基层强度构成：
适量的石灰掺入土中，经加水充分拌匀并在最佳含水量条件下压实后，即发生了一系列的物理力学作用（拌合、破碎和压实等），与此同时还产生了一系列的化学反应和物理化学作用，使土的性质发生根本的改变，在初期，主要表现在土的结团，塑性低，最佳含水量的增大和最大密实度的减小等，后期主要表现在结晶结构的形成，从而提高其板体性、强度和稳定性。

具体说来，主要发生了以下三个作用：
（1）离子交换作用：
石灰经消解生产Ca(OH)2，含有Ca2+和（OH）-离子，而土胶体表面附有Na+、H+、K+等活泼的正价离子。

加水两者拌合后，随着钙离子浓度增大，根据等价置换反应性质，二价Ca2+就能当量置换土粒表面所吸附的一价金属离子，通过离子交换，土粒被Ca2+离子所裹露，缩小土粒距离，并使土粒凝集而增强了粘结力；又因为试验发现土粒吸附Ca2+的结合水膜厚度比土粒吸附一价金属离子K+、Na+要薄、受外来水份影响要小，因此提高了水稳定性。

由此可知，石灰中活性钙含量越高，反应更强烈，稳定效果就好。

（2）碳酸化（硬化）作用：
碳酸化作用就是消石灰和CO2起化学作用而生产碳酸钙CaCO3,即：Ca(OH)2+ CO2→CaCO3+H2O。

一定温度条件下，表面石灰土吸收空气中二氧化碳而碳酸化，但石灰土层内部或底部，虽可通过孔隙所吸收空气中的CO2起碳化作用，但它还有一作用是Ca(OH)2的自身结晶作用，这种作用需要有较长时间才能完成，却是石灰土后期
强度形成的重要因素，方程可表达为：Ca(OH)2+ nH2O→Ca(OH)2·nH2O。

石灰吸收水分（胶化）形成含水晶体。

通过由胶体逐渐形成晶体而相互结合，并与土粒结合而成的共晶体，把土粒胶结成了整体。

（3）水化作用（胶凝反应）
通过对灰土结构的分项，发现其中还存在有硅酸钙、铝酸钙等化合物。

这类物质的产生，主要由土中含有的活性SiO2 和AlO3 的反应生成物，他们在分水作用下逐渐结硬形成晶体。

而且认为，水化作用是构成早期强度的主要因素。

由此可见，影响石灰土结构强度的主要因素有内因和外因。

内因包含土质、灰质（CaO+MgO含量），石灰剂量、含水量及压实度等，外因主要是环境条件（温度和湿度），龄期等。

二、石灰土施工工序及施工技术：
1、施工技术：
（1）准备下承层：
下承层要求平整、坚实，具有规定的路拱，没有任何松散材料及软弱地点点数都应符合格路基评定标准。

桩104区块路在准备下承层时，因土较松散，我们采用了先对土基用链轨车碾压3～4遍，再用人工地面平整的办法准备下承层。

在发现K0+700～K0+756段土过湿发生弹簧现象时，按规范采用了换填新的土壤和增大粒料的办法进行了处理，效果良好。

（2）施工放样：
在土路基上恢复中线，直线段每15～20m设计一桩，并在两侧路肩边缘外设指示桩，该路基宽5.5m，单面排水路拱坡度为1%。

（3）备料、粉碎土或运送土：
依据路基石灰土施工规范和材料来源情况，我们采用沿线分段集料方式备料，石灰备在公路南侧宽敞且地势较高，不会受到海水侵袭的地段。

生石灰块在使用前7-10天充分消解。

控制每吨石灰消解需用水量在500～800kg，消解后的石灰保持了一定的温度，以便于生石灰充分消解，避免石灰过干飞扬。

所用土壤按20m为分段单位进行码方。

根据设计资料及试验比：计量为12%、宽度为5.5m,压实厚度13cm。

石灰土最大干密度1680Kg/m3,消石灰天然密度495 Kg/m3,土的天然密度1088 Kg/m3，实测消石灰含水量24%，土含水量14%，计算：
①土及消石灰的天然松方干密度为：
r土= =954Kg/m3 r灰= =399.2Kg/m3
v灰：V土=：=：=1：3.49
②、根据设计厚度计算每20m体积用量：
p灰==10.7% p土==89.3%
v灰=bh0×1×r0× p灰h灰=
=×5.5×0.13×1680×0.107=
=0.32m3/m =5.85cm
v土=bho×1×ro×p土h土=
=×5.5×0.13×1×1680×0.893=
=1.12m3/m=20.4cm
每20m段12%灰土（δ=13cm）:备料土22.4m3,消石灰： 6.4 m3。

粉碎土或运送土：
按照规范，使用石灰稳定土时，应遵守的规定为：
、石灰稳定土用作基层时，控制颗粒的最大粒径不超过40mm。

②、硫酸盐含量超过0.8%的土和有机质含量超过10%的土，不宜用石灰稳定。

在使用时，我们对土进行了严格质量控制。

土的运送采用人工运至指定路段。

(4)、洒水闷料:
如水过少，应事先洒水闷料，使水的含水量接近最佳值。

(5)、整平和碾压：
在人工推铺的集料层上，整平后用6～8t两轮压路机碾压1～2遍，使其表面平整，并有一定密实度。

(6)、运送和摊铺石灰：
用铁锨均匀地把石灰摊开，表面应注意无空白位置，量测石灰的松铺厚度，判断石灰用量。

(7)、拌和：
集料采用稳定土拌和机拌合，设专人随时检查拌和深度并配合拌和机操作员调整拌和深度，严禁在拌和层底部留有“素土”类层。

拌和两遍以上，略破坏（约1cm）下承层以利于上下层粘结。

(8)、加水与湿拌：
拌合过程中，及时检查含水量，使混合料的含水量等于或略大于最佳值（约大1%左右），洒水距离应超出铺设段2m以上，湿拌均匀符合的要求是：混合料均匀一致、无灰条、灰团和花面。

设有粗细集料“窝”，且水分合适均匀。

(9)、整型：
混合料拌和均匀后，人工用锨和耙先将混合料摊平，横向路拱满足要求，纵向无起伏。

波浪现象，随后用链轨车位即在初平的路段上快速碾压一遍，以观察平整情况。

每次整型都应按照规定的坡度和路拱进行，并应特别注意接缝处的整平，必须使接缝顺适平整。

整个过程中，严禁任何车辆通行，并配合人工消除粗细集料点。

三、结语：
通过以上对石灰稳定土结构、强度的构成、材料组合、施工工序及施工技术、评定标准的具体分析，不难看出对于胜利油田海滩油田生产道路的道路结构中，石灰稳定土做为道路基层，具有其广泛性和实用性特点。

为保证基层在沥青路面中能充分发挥承重作用，施工中我们还应该注意到：配料要准确、洒水、拌合要均匀，严格控制好基层厚度和高程，路拱横坡应与面层一致。

在混合料处于或略大于最佳含水量时进行碾压等。

抓好了各个重要环节，石灰稳定土基层的质量将会得出保证。

更能发挥好灰土的强度和抵抗变形能力，不产生残余变形及剪切破坏、弯拉破坏等不良现象。

真正起到重要结构作用。

参考文献：
1、《公路工程》-注册建筑师继续教育必修课教材编写委员会（中国建筑工业出版社2012.01）
2、《公路工程》-中国公路建设行业协会（中国建筑工业出版社2012.08）。