浅谈石灰改良土路基施工质量控制

浅谈石灰改良土路基施工质量控制

【摘要】石灰改良土是通过掺石灰来改善土的结构，提高承载力，满足路基的强度要求，是对膨胀土、高液限土路基处理的常用方法，本文以广西柳州官塘大道南段一标段石灰改良土的施工为例，从材料、配比及施工过程中简述石灰改良土的质量控制要点。

【关键词】石灰改良土；施工；质量控制

一、工程情况概述

柳州官塘大道南段一标段工程位于广西柳州市柳东新区，起点为三门江大桥东岸延长线终点，桩号为K0+000，终点桩号为K1+200，线路全长1200米，道路红线宽度为40米，为双向6车道，道路等级为城市主干路I级，计算行车速度60km／h，路面采用沥青路面结构。

根据本工程岩土工程勘察报告，沿途大部分红粘土均为高液限土，液限范围多在47～95.6%，达不到设计及施工规范对路基填方土料的技术要求，须加以处理后才能进行路基填土。为此设计提出了对高液限土的处理要求：填方路段若采用红粘土作为填料，则在其路床下80cm范围内换填石灰改良土；红粘土挖方地段路床下80cm范围内换填石灰改良土。

二、石灰改良土的改良原理

生石灰的密度显著小于土的密度, 1kg 生石灰的消解反应要吸收0.32kg的水, 同时在理论上放出1.164 kJ的热量( CaO+H2O=Ca(OH )2+64.9kJ/mol), 使土壤产生一定的汽化脱水,从而使含水率下降,土粒孔隙比减小,土颗粒靠拢挤密。同时Ca(OH)2是不稳定的物质, 能吸收空气中的CO2而碳酸化(俗称碳化) , 形成碳酸钙或碳酸氢钙, 形成表面致密层。反应式为Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O；CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2。

由于表面致密层的存在, 会阻止氢氧化钙结晶体的进一步碳化,从而形成由上部致密层到下部土体强度的过渡层, 将路面传来的荷载逐步向路基下扩散传播。

土壤中掺入石灰后, 石灰与土中的矿物成分发生化学反应, 使土体表面砂化, 从而使土的黏粒含量有所下降。石灰改良土中的火山灰反应是土中活性硅、铝物质与石灰提供的游离钙之间的化学反应, 生石灰吸水生成的C a(OH)2一部分与土中的SiO2和Al2O3发生化学反应, 生成水化CaSiO3和水化CaAl2O4等水化产物, 水化物对土颗粒产生胶结作用, 使土颗粒丛生在一起聚集增大, 并趋于紧密。石灰与土的离子交换作用、蓄凝团聚作用, 加上石灰本身的剥离、结晶和碳化作用, 从本质上改变了土的结构, 提高了土的可压实性及强度, 并且土体的强度将会随龄期的增长而增加。

三、从原材料方面进行控制

1、土料

应选择稍具粘性的土壤（塑性指数大于心不4）砂性土、粉砂土、粘性土；以塑性指数10～20的粘性土为宜；使用塑性指数偏大的粘性土时，应进行粉碎，粉碎后土块的最大尺寸不应大于15�。土的有机含量超过10%，硫酸盐含量超过0.8%时不宜用石灰稳定。

根据本工程的条件，土料采用黄粘土，根据试验结果，塑性指数为16，符合规范要求。

2、石灰、水应符合以下要求：

石灰应至少符合Ⅲ级以上标准, 应在使用前7～10d充分消解(为了消除过火石灰的危害) 成能通过10mm筛孔的粉状, 并清除未烧好石块和因过烧而未消解的块体。石灰活性含量的衰减是很快的, 消解后应尽快使用, 拌和好的混和料宜尽快压实成型。同时应采取设棚存放等防风避雨措施, 防止石灰失效。

本工程中使用的都是有效钙加氧化镁含量高达80%以上的II级磨细生石灰, 效果较好。

对储存较久或经过雨期的消解石灰经过试验，根据活性氧化物的含量，重新进行配比试验，确定石灰的掺量。生石灰的技术指标见下表

生石灰的技术指标

注：灰渣系未消解残渣含量（5�圆孔筛筛余）。

水：采用饮用水施工。

四、配合比的控制

确定取土场后，对石灰检验合格，再通过配合比试验确定石灰的掺和量，掺石灰能减小土的塑性指数, 改善土性, 但掺灰率并不是越高越好, 当石灰剂量超过某一值, 过多的石灰在土中自由存在, 反而使石灰改良土的强度降低, 力学性能变差, 同时成本也相应提高。达到能满足强度要求的基础上使得成本最小。

配合比试验采用4 种石灰掺量(4%、6%、8%、10%)进行试配, 通过无侧限试验检测每种掺量的强度，通过重型标准击实试验,确定最大干密度与最佳含水量，最终得出掺为8%,为掺灰量最经济能满足强度要求的配比, 最大干密度为1.67g/cm3, 最佳含水率为21.2%。

当换用不同的取土场及当取土场的土质发生变化时，应重新进行配比试验。对储存较久或经过雨期的消解石灰以及不同产家石灰也重新进行配比试验。

五、试验段的施工

在正式施工前设200m 的路基试验段, 通过试验路段的施工，确定机械设备、人员组织、松铺系数、压实厚度、碾压的基本原则以及碾压前含水率与最佳含水率所允许的偏

差范围等。这些参数都为以后的规模化施工奠定了基础。通过压实度的检测确定压实遍数，同时通过无侧限抗压强度的检测、弯沉值的检测来进行对配合比的核验。

六、施工过程中的质量控制

1、拌合

原材料进场检验合格后，按照生产配合比进行拌合，当原材料（石灰、土）发生变化时，必须重新调试灰土配比。

改良土的拌和全部采用集中厂拌法施工。混合料中不应含有大于10mm的土块和未消解石灰颗粒；并应使混合料的组成和含水率（要根据天气情况调整拌和时的含水率与碾压时最佳含水率的关系）达到规定的要求。如土的天然含水量距最佳含水量差距较大时考虑在取土场分块灌水焖土。如土料的天然含水量过大，事先进行适度的晾晒。

出场石灰土的含水量应根据当时天气情况综合考虑，晴天、有风天气一般稍大1%～2%，应对石灰土的含水量、灰剂量进行及时监控，检验合格后方能允许出场。

石灰剂量的允许偏差为+1％～0.5％，若不足则要根据所缺的剂量再掺石灰，并且重新拌合、检验，直到满足要求为止。根据施工前室内重型击实试验确定最优含水量和最大干密度，对晴天有风天气，拌合前填料含水量应稍高于其最佳含水量，一般控制在最优含水量高2％～4％为佳。

拌合要求均匀，拌合完成的标志是混合料色泽一致，没