石灰改良土路基填料

石灰改良土路基填料

改良土为通过在土体中掺入石灰、粉煤灰、水泥、固化剂等材料的处理，提高了工程性能指标的土体。改良土中的石灰、粉煤灰、水泥和石灰或水泥粉煤灰称为无机结合料，在国外称为水硬性结合料。我国公路、水利和建筑部门也将改良土称为稳定土或固化土，将无机结合料或土壤固化剂与土相互拌和而成的混合物，称为固化类混合料，简称混合料。

水泥、石灰和粉煤灰改良土在公路和其它部门已经大量使用了多年，积累了十分丰富的经验，这些传统的无机结合料改良土，比起改良前的土料在工程技术性能的各方面均有不同程度的提高和改善。

这主要表现在：吸水，降低土的塑性，改善土的力学性能，增大土的凝聚力和内摩擦角，有效地提高了土的抗剪强度，使土的承载力、固结特性和压实性得到显著改善；使土的水稳性、抗冻性和耐干湿循环能力等耐久性能有所改善；强度和耐久性随着时间的延续不断增长；扩大了土料的应用范围，使可用土料地区分布广泛，原料十分充足；施工技术较为成熟，使用成本低。

由于存在上述诸多优点，改良土技术在高速公路建设中得到了广泛应用，取得了很好的经济效益和社会效益，其中尤以石灰土的应用为最甚。

早在上世纪20年代，石灰土就已被大规模地用作筑路材料，但一般用作路面底基层，在路基施工中很少使用。用石灰改良土作路基填料，是近几年修筑高速公路、高速铁路过程中迅速发展起来的一种路基施工技术。石灰土已被广泛用于修筑高等级公路的路基，如广靖高速、宁靖盐高速、通启高速、宁杭高速、苏嘉杭高速及正在建设中的锡太一级公路等高等级公路的路基均由石灰土分层填筑而成。石灰土填筑的路基整体性强、承载力高、刚度大、水稳性好，为建成高质量公路创造了先决条件。

实践证明，用石灰改良土填筑路基对减少工后沉降，保证路基稳定，避免路基病害起了很重

要的作用。

用石灰改良软土作路基填料，己得到了广泛应用，利用石灰土处理不良地基也取得了令人满意的成果，但其在交通动荷载作用下的变形特性及强度特性的研究很不成熟，理论研究远远落后于实际工程应用。

因此，研究石灰改良土的动力特性并将它应用于实际工程中，具有十分重要的现实和理论意义。

世界上无论是发达国家还是发展中国家，都十分重视改良土这种价廉质优的地方建筑材料。石灰改良土作为一种稳定固化土，具有相对较好的承载力和抗剪能力，一般主要用于承受抗弯作用的道路和机场跑道的基层和底基层，以及建筑物的地基处理。用石灰改良土作路基填料，是近几年修筑高速公路、高速铁路过程迅速发展起来的一种路基施工技术。

我国在利用石灰改良土作路基填料方面，做了不少探索性的工作，石灰改良土作高速公路路基填筑材料，在软土地区得到了广泛应用，利用石灰处理膨胀土、淤泥质软土等特殊地基也取得了令人满意的成果。

在石灰土工程力学特性的研究上，我国学者做了许多前沿性的工作：徐勇、张婉琴等通过重型击实试验和无侧限抗压强度的试验，研究了不同石灰掺入量及不同养护时间，对石灰土的最大干密度、最优含水量及无侧限抗压强度的影响，确定了作为铁路路基填料的石灰土的最佳石灰配比及养护时间。陈新民、罗国煌、李生林等用生石灰改良膨胀土，取得了明显的改良效果；乌瑞光、张德才分析了石灰土的无侧限抗压强度随石灰剂量、养护温度、龄期的增长规律；张立新、王家澄研究了石灰土的冻胀特性。

在石灰土动力特性的研究方面，我国起步的较晚，研究成果较少，曾阳生、张佩知利用动三轴仪模拟列车荷载作用下铁路路基基床内的受力状态，对由两种不同的膨胀土构成的石灰土进行了动变形与动强度的试验研究。

试验结果表明，石灰膨胀土在动荷(列车荷载)作用下的动应力一应变关系能很好满足双曲线关系，石灰膨胀土的动弹模量与动强度均比原膨胀土的相应值大有提高，石灰膨胀土的动弹模量与动强度均随石灰掺灰比米的增加而增大，并提出了相应的经验公式。周卓强采用动三轴试验模拟列车荷载下基床土体的受力情况，对裂土原状土及三种掺灰比的石灰土的动强度和动模量等动力特性参数进行了试验研究，分析了石灰改良土技术治理裂土基床病害的可行性，并提出了最佳灰土配合比。

我国沿海一带及内陆湖泊地区广泛分布着深厚的软粘土层，软粘土具有天然含水量高、孔隙比大，压缩性、灵敏度高、强度低等工程性质。随着经济的发展，在软土地区进行高层建筑、高等级公路、高速铁路的修建是不可避免的。由于软粘土本身的工程性质不良，所以在软土地区进行建筑施工时要进行地基处理。

尤其是修筑道路等大型交通工程需要大量填料，为节省工程造价，不得不就近开挖取土，取用力学性质较差的软粘土作为路基填料，因此，必须对路基填料进行改良，用石灰改良填料既简便又经济，它是软粘土地区常用来改良路基填料的一种方法，近年来得到了越来越广泛的应用。生石灰的掺入，有效地改变土壤的性质。增大粘性土的强度，提高粘性土的抗侵蚀能力，特别是增长了抗体积涨缩的稳定能力。

目前针对石灰土在高速公路建设中的应用，已经进行了许多研究。研究表明，对于稳定性较差的粘性土，掺入4%的石灰所形成的石灰土对路基土质的改善效果较好。达到了实际工程的要求。经石灰处理的高液限粘土，其膨胀量和膨胀力都得到有效控制，有较好的稳定性。强度也显著提高以往对石灰改良土的研究主要集中在其基本物理性质的改善和强度的提高上，无侧限抗压强度是改良土最重要的强度指标之一，通常用来作为评价改良土性能的关键性指标。以往测定改良土的无侧限强度都是参照规程来进行的，先在标准养护条件下进行养生，在试件养生期最后一天，经24小时饱水后测定其无侧限抗压强度。

因其针对的是稳定材料，其试验结果较准确反映了研究对象的强度特性。但在河塘低洼地段修筑路堤，由于地下水位较高，原地表以下部分路堤大都处于地下水位以下，作为路基填料的改良土实际上可能自一开始便处于饱和状态，如果仍按上述方法来评价改良土的强度特性已失去实际意义。

虽然，有学者在研究高速铁路路基改良填料的强度特性时，也用饱和无侧限抗压强度来反映改良填料的改良效果，但其试验方法与前者并无二致。再者即便模拟现场实际条件来测定其饱和无侧限抗压强度，也只能反映其改良的效果。

土的动强度是指一定动荷作用次数下，产生某一破坏应变所需动应力的大小。土的动强度特征主要反映在动荷载作用下的速率效应和循环效应两个方面，动荷作用的速率不同、循环作用次数不同，动强度也不同。

从现有的试验研究结果看，影响土动强度的主要因素有：土性条件，主要指土的类别、密实程度和颗粒特征；起始应力条件，指周期动荷载施加前土体所承受的静应力状态，若为偏压固结，主要指固结比和初始剪应力的影响；动荷条件，指动荷波形、振幅、频率、持续时间及作用方向。

交通荷载不是一般的静载，它是循环荷载，在其反复作用下路基土体可能因强度不足而产生诸如翻泥冒浆、侧向挤出和不均匀沉陷等现象，因此研究改良土在循环荷载作用下的动强度特性非常重要。迄今，石灰土力学特性的研究目前主要侧重于静力性能和微观机理方面的研究，而反映石灰土动力性能方面的研究并不多，而有关石灰土动强度方面的研究更少。所以，研究饱和石灰土在循环荷载作用下的动强度特性有着较大的工程实际意义。