闷灰层(炝灰层)地基处理方法

闷灰层（炝灰层）地基处理方法

摘要：本文以石环公路辅道软土路基土方的填筑为背景，对过湿高塑指土路堤的填筑技术分析，阐述掺二灰的作用机理，提出施工工艺，并进行了效益分析。

关键词：软土路基掺灰处理路堤施工

一、概况

石环公路辅道位于石家庄市北外环，东起良村立交桥（0+139），西至石获北路交叉处（K31+429），2006年1月开工，预计2006年12月完工。其中K25+200—K31+000为软土路基段，沿线土质为粘性土。路堤填土均就地取自农田里的土，天然含水量很高（达35—40%），远远超过重型标准击实试验时最佳含水量，属于过湿土的范围，其塑性指数在25左右，有的甚至高达32。按规范要求，塑性指数大于26的土不能直接作为路堤填料，塑性指数大于20的土须经过处治。

二、软土路基路堤填筑要求

1、原地面处理

（1）对地势低洼、地下水位高、常年积水的地段，首先加强原地面的排水，在路基两侧开挖一定深度的排水沟，同时在填土范围内做8米长的水泥搅拌桩，上面做土工格室，避免路基产生不均匀的沉降。

（2）河、沟、塘等部位抽水并彻底清淤后，采用8%掺灰土填至原地面标高。

（3）一般路段原地面清除耕植土后，根据实测地基土的含水量，采用翻拌凉晒或加灰处理，降低土壤的含水量。

2、填土掺灰原则

塑性指数大于20的土，必须掺粉煤灰处理；塑性指数小于等于20的土，可采用晾晒等方法使含水量接近最佳含水量，直接填筑路堤，若含水量仍然较大，可适当掺灰处理。对于过湿的高塑指土掺加石灰和粉煤灰，以降低土的含水量和塑性指数。

三、关于石灰粉煤灰的选用

通过大量的施工实践认为石灰宜选用生石灰，不宜选用消石灰，若土的含水量不大，可利用部分消解石灰。粉煤灰的含水量不宜超过15%，以利于降低土的含水量。

1、过湿高塑指土的特性

（1）含水量大，一般超过最佳含水量的一倍以上。

（2）塑性指数高，一般均超过18，多为25左右，有的高达32。

（3）透水性小，粘结力强，干燥时坚硬而不易挖掘和粉碎，浸水后强度下降较多，干湿循环体积变化较大，过干、过湿均不利施工，不能直接做为路基填料。

2、生石灰粉煤灰处理过湿高塑指土的作用机理

石灰与粘性土掺合后，由于离子交换作用，形成团粒结构，致使粘性土原有的结构和性质发生改变，在土的可塑性方面表现为液限降低，塑限上升，能使塑性指数下降。同时粉煤灰塑性指数极低，对粘性土起砂化作用，加入后，明显的降低混合物的塑性指数。

（1）粉煤灰对粘性土起砂化作用，降低土的塑性指数，使土容易粉碎，加速土体含水量的蒸发。

（2）生石灰吸取过湿土中部分水分，即可使生石灰消解，又能降低土体的

含水量。

（3）掺入适量石灰后，可使路基填料的CBR值提高，使原先达不到CBR值要求的路基填料满足要求，或使本来已合格的达到CBR值要求的路基填料成为更有利的路基填料。

3、使用生石灰和消解灰的优缺点

（1）消解灰不能吸取过湿土中的水分，不能起到降低含水量的目的，从而不能达到加快施工进度的目的。

（2）消解灰干燥时，易污染环境，特别是装卸时易飞扬，对沿线群众的生产和生活有影响，对农作物也有破坏作用，易引发不该发生的地方矛盾，影响施工，而且石灰飞扬，或多或少的增加损耗，不利增产节资。

（3）使用生石灰适合过湿高塑土的闷料施工工艺，利于大规模的机械化施工作业，受雨水天气影响小，能加快工程的施工进度。

4、掺加石灰粉煤灰剂量取值的原则

（1）取土坑土的塑性指数

塑性指数较小的，掺二灰剂量可小些，塑性指数较大的，掺二灰剂量可大些，特别是粉煤灰，对降低土的塑性指数特别有效，通过试验得知掺加20%的粉煤灰能降低土的塑指30%以上。

（2）土的天然含水量和最佳含水量的差值

土的含水量主要靠石灰降低。设土的天然含水量为W0，最佳含水量为W，石灰充分消解的吸水率为A（完全未消解生石灰为32%），则掺灰剂量可用下列公式估算：

掺灰剂量=W0—W—（W1+W2）/AX100%

其中：W1——碾压时土的含水量可超过最佳含水量的高限值，一般为3%；

W2——闷灰、运输和摊铺、粉碎等操作中的水分损失量，大约在2%左右。

（3）路基填料CBR值的要求

若该填料用于路基的上路床，CBR值要求高，掺灰量相对高，用于下路床，CBR值要求低，可适当降低掺灰量。

通过试验比较，施工过程中石灰剂量控制在5%，粉煤灰控制在20%。这样既改良了土壤，保证了工程质量，又降低了土的含水量，加快了工程进度，同时还有效的控制了工程的投资。

四、施工要点

1、排水

取土坑取土时，首先在取土坑四周、中间分块（约20亩左右）开挖排水沟（深3.0m以上），降低取土区的地下水位，排除取土区内的自由水，使水沟与自然沟渠相连，排入沟渠中，或用水泵把排水沟中的水排出。

2、挖土

根据取土区的形状、大小，选择堆土位置，并安排挖掘机进行挖土。

3、掺灰

根据上述掺二灰量的原则，计算石灰粉煤灰用量，备足生石灰和粉煤灰在土堆位置附近，以便机械掺灰。掺灰剂量采用体积控制，通过实验测定各种材料不同含水量时的密度，以确定各中材料的体积比，各种材料的掺加比例必须做到准确无误。

4、闷灰

为使掺加的生石灰在土中能充分消解，降低土的含水量，可将挖掘机挖土和

装载机掺灰穿插进行，把土堆成锥体或带状，再用装载机翻拌、打堆，效果甚佳。

闷灰时间不宜过短，否则生石灰不能充分消解，成型路基会出现“笋炮”现象。但也不能过长，防止Ca2+、Mg2+流失过多，影响石灰活性,CBR值得不到提高。闷灰时间一般控制在3~4天左右。

5、摊铺

根据汽车的吨位，设计摊铺厚度、宽度，规定每种车型的卸土位置、纵横间距等，并在路基表面划线排布，目的是为了严格控制摊铺厚度，尽量做到分层等厚薄层摊铺碾压，保证压实度的均匀性。

推土机推平土堆后，用轻型压路机快速碾压一遍，并用平地机整平，保证碾压后成型路基的表面平整度和横向坡度。

6、拌合粉碎

尽管高塑指土经过石灰粉煤灰处理后产生砂化现象，但使用旋耕犁往往不能将土块粉碎，使之符合粒径小于50mm的要求。而且旋耕犁耙齿过短，不能有效地翻拌到规定的层厚，拌合不匀，效率不高。使用稳定土拌合机拌合，既能使土块充分粉碎，又能使土和石灰粉煤灰充分均匀拌和，不留夹层，效率比旋耕犁高3~4倍。

7、碾压

要求碾压前作石灰灰剂量和含水量检查，即粉碎拌合初平后测定石灰剂量，目的是对灰剂量离散性太大的部位再适当掺灰。并测定最大干密度保证路基压实度。冬季或雨季碾压前的含水量要控制在最佳含水量的+1~-1之间。夏季和久晴无雨、空气湿度较低季节，碾压前含水量控制在最佳含水量的+3~-1之间。

初平后先用光轮压路机稳压，然后必须用平地机整平，再用大吨位的压路机碾压，目的是保证平整度和压实度。

五、掺灰处理与稳定土基层的区别

路堤进行掺二灰处理是一种为填料碾压达到要求压实度并改良土壤的施工措施，它与稳定土路面结构是有区别的。因此对掺灰后混合料的含灰量及饱水无侧限抗压强度没有严格要求（设计有剂量要求的，应按规定剂量配灰，但抗压强度没有要求），只要能将土块粉碎、拌和均匀、含水量适中、压实度均匀合格即可，并允许减少掺灰量。改善土中若有未消解的小块杂质可不必过筛。

六、对施工机械的要求

从施工流程中可以看出，除路基正常施工使用的挖掘机、装载机、推土机、汽车、压路机外，平地机、稳定土拌和机、大吨位的振动压路机应作为此项施工的必要机械。

没有稳定土拌和机，土块不能粉碎到要求的粒径，石灰粉煤灰也不能均匀分布；没有平地机，路基表面平整度得不到保证，每层土的厚度不均匀，压实度也不可能均匀，不利于路面面层平整度的控制；而大吨位的振动压路机，单位压力大，其压实深度比相同吨位的光面碾要大一倍，压实土层的密实度上下较均匀，层间相互连接紧密，对高塑指土的碾压效果较好。

七、结束语

石环公路辅道5.8km过湿高塑土路基填筑中，我们抽选了有代表性的3个取土坑，做了9组试验，原素土的塑性指数在25~30之间，天然含水量30~38之间，加入石灰粉煤灰，经过72~120小时的闷灰处理后，塑性指数和含水量有了大幅度的下降，而且这种下降幅度是由土质、石灰性质、粉煤灰剂量、闷土时间决定的（见表）。