朝阳洲地区路基处治措施及评价

熊寒梅

（南昌市城市规划设计研究总院，江西南昌 330038）

0 前言

路基是道路的重要组成部分，它常位于各种复杂的地质、地形、水文等自然环境之中，经受风蚀雨淋、水流冲刷等危害，路基的强度和稳定性是保证路面强度和稳定性的先决条件，没有坚固、稳定的路基，就没有稳固的路面。在道路路基施工中，遇到不良路基的情况，必须经过相应的技术措施处理才能达到技术标准，这也是确保路基工程质量的关键。

1 工程概况

朝阳洲是南昌市中心城区八大片区之一，位于南昌城内。该工程位于朝阳洲地区以南，西临赣江，面积约17km2。该区域除少数建成道路、房屋外，其余基本为精养鱼塘或蔬菜林木种植基地。工程场地范围内覆盖土层为粉质粘土，其颗粒细、压缩性高、强度及渗透性低。由于该工程紧靠赣江，水系水网发达，地下水位较高，现有路基天然含水量较大，含水量在23.7%～29.3%间，塑性指数在21.4～22.7间，其具体技术指标如下表1。此类粉粘土土质工程特性差，仅靠调整施工工艺、增加碾压遍数是无法达到质量要求的。因为其土体颗粒自身强度低，即使在充分密实的状态下强度也不会很高。因此，如何降低路基的含水量，改变土的物理、化学、工程性质，使之满足路基填料强度、耐久性和稳定性的要求，成为迫切需要解决的问题。

以上数据可以看出，该土的液限及塑性指数都比较高，施工难度较大，CBR值也不满足规范要求，并且因为取土坑的积水，实际取土的含水量远远超过天然含水量，一般在30%～40%左右，经过标准击实试验该土的最大干密度为1.812g/cm3，最佳含水量为14.6%。

表1 不同深度土的含水量液塑限和CBR对照表

2 路基对工程的影响

这种土风干需要时间和场地，一旦风干以后，它便成为硬块，难以粉碎，而刚从取土坑取出的原状土又由于天然含水量较大，都远超过两种压实标准(重型或轻型)的最佳范围，显然欲使此类填料在密实度上达到重型压实标准，不采取措施是不可能的，因为在压路机的瞬时压力作用下，土中多余的水分不可能立即被排出，因此碾压的结果，土体只会出现“弹簧”现象。竣工后，在行车荷载的作用下，极易导致路基路面产生沉陷、变形、失稳等破坏，并导致路面破坏。

3 处理方法

（1）换填法：对于某些缺乏筑路材料的地区，这种处理方法对工期和投资有很大的影响。

（2）翻晒法：比较经济，但该法降低土料含水率的速度较慢，受天气影响也较大，如果遇到连续阴雨天气，往往会延误工期，反而增加建设费用。此外，翻晒法的施工质量不易控制，容易造成局部土含水率偏高，碾压时产生局部翻浆和弹簧现象。根据施工经验，该法只适用于天然稠度大于0.9的土，对于天然稠度小于0.9的土采用单一的翻晒法是不可行的。

（3）掺灰改良法：掺入土中灰的作用一是可相应地减少土中的含水量，使含水量降低；二是达到了干湿材料的混合作用；三是水化吸水作用，它将吸收约25%～35%的水分；四是灰与土拌和过程中引起水分蒸发。

4 路基处理措施

结合该工程情况，采用掺灰改良法。掺灰改良一般为水泥改良、石灰改良；石灰改良又分为消石灰改良、生石灰改良。该项目对水泥、消石灰、生石灰3种材料进行对比。

4.1 水泥改良土的基本原理

水泥加入土中并拌合后，水泥中的各个成分与土中的水分发生强烈的水解和水化反应，同时从溶液中分解出氢氧化钙及其它水化物，Ca(OH)2继续与土发生各种反应，其它水化物继续硬化并在土中形成水泥石骨架。水泥在改良土中的作用，从工程观点看主要有以下3点：

（1）降低土的含水量。水泥与水反应形成结晶水，同时，反应产生的热量有利于水的蒸发。

（2）改变土的塑性。3%的水泥剂量能在短时间内降低土的塑指5%左右。

（3）增加土的强度和稳定。

4.2 石灰改良土的基本原理

石灰加入土中后，发生一系列的化学反应和物理化学反应，主要有离孒交换反应、Ca(OH)2的结晶反应和碳酸化反应，以及火山灰反应，这些反应的结果使粘土颗粒絮凝，生成晶体氢氧化钙、碳酸钙和含水硅铝酸钙等胶结物。这些胶结物逐渐由凝胶状态向晶体状态转化，致使石灰土的刚度不断增大，强度和水稳性不断提高。所以采用生石灰粉处理过湿土特别有利，因为它能吸收的水分比水泥和消石灰多得多。此外，生石灰粉消解时放出的大量水化热能促使较多的水分蒸发。

4.3 水泥、消石灰、生石灰3种改良土材料对比

对水泥、消石灰、生石灰3种改良土材料进行对比，具体数据见表2。

从经济效益方面分析，3%的水泥与6%的生石灰或消石灰的单价基本接近，但6%的生石灰能够在短时间内有效降低土的含水量至最佳含水量的±2%范围内，而水泥和消石灰则没有这种效果。同时，生石灰对土的C B R提高的程度也较高,。所以，通过室内外试验，最后确定采用生石灰作为路基土的改良剂。

5 处治效果评价总结

经处治后，通常采用以下方法评价其处治效果：

（1）土体指标检测。测其物理指标，土的液限、塑限、塑性指数及含水量等。通过这些指标的变化来说明土质的改善。

（2）压实度。试验路填筑至路床顶面标高后，检测路床压实度。

表2 采用不同的改良剂不同的剂量对比土的含水量下降的速度、程度

（3）回弹模量检测。采用承载板法测定其土基回弹模量。对石灰改良土的方法试验时，先进行预定含灰量土的重型击实试验，得到各种含灰量的石灰稳定土的最大干密度和最优含水量，然后在试样含水量稍低于最优含水量(3%的范围内)制出各种不同压实度的石灰稳定土试。试样制好后，先在恒湿箱中在20±2C、湿度大于92%的条件下养护13d，然后放入地下室浸入水中继续养护，在规定的时间进行回弹模量试验，最后得出回弹模量与压实度、养护龄期的关系。

6 掺灰土施工过程中的注意事项

（1）必须分层掺入石灰粉，自下而上“先稳压，后加密”，逐层提高压实度。

（2）严格按最佳掺灰量掺灰，保证压实度达到设计要求。

（3）掺灰必须用铲车、挖掘机就地拌合，拌合次数最少在2遍以上，使石灰充分拌合均匀。

（4）掺灰后必须打堆闷料4～8h，待石灰充分水化、膨胀基本完成后，才能进行摊平压实。

（5）多雨季节施工，雨后必须排干地表水后，待太阳晒上1～2d再施工作业。当天的掺灰土填料，必须当天完成碾压，以免天气变化，造成掺灰土填料被雨水浸泡。

路基是路面的支承结构物，它与路面共同起着承受行车荷载的作用，对路面使用性能有着重要的影响。因此，路基必须具有足够的整体稳定性、强度和水稳定性，才能抵抗各种危害因素的破坏，并承受行车荷载，保证车辆安全平稳运行。