湿陷性黄土地基处理及石灰改良土路基施工要点

张 轰

中交二公局第六工程有限公司，陕西 西安 710075

1 项目概况

该公路项目的施工区域位于新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州，该地区处于天山褶皱系的伊犁地块区域，三面环山，地势西低东高，地势的总体走向为由西向东。整个地区的植被比较茂盛，地势起伏比较明显，山势起伏平缓，以中低丘陵地貌为主，山体主要由砂岩、砾岩和泥岩组成。路线所经区域主要为草场、河谷、丘陵和农田。根据现场勘察得出，该公路沿线地区广泛分布着湿陷性黄土，使得该区域的地质环境比较复杂。

2 施工区段主要工程量简介

该工程项目顺利运行的主要前提是具有良好的下部结构工程——路基。路基承载车辆通行的荷载和重量，路基工程是所有公路工程的核心构成。因此，公路施工单位应将路基作为一种土工结构物进行设计、展开施工。

该项目施工内容主要为K0+000～K70+280.28段的路基工程。由于该地区的土质特点为湿陷性黄土，为了使该工程项目施工建设完成投入使用后的安全性和可靠性，满足车辆运行的标准，防止路基因车辆荷载和重量的影响产生下沉的情况，根据路基湿陷性黄土的厚度，分别采取一系列施工方法，对其进行加固处理。所处理的湿陷性黄土路基达到45km左右，冲击碾压面积达到136万m2。通过以挖做填方式进行石灰改良土路基填筑为19.44万m3。

3 湿陷性黄土地基特性及施工目的

3.1 湿陷性黄土的结构特性

黄土的主要特征为湿陷性和黏性，导致该地区的路基易于出现下沉和变形的情况，进而引起沉降破坏，因此不能将其直接作为路基填料使用，需要进行处治、改良。

3.2 湿陷性黄土的物理特性

（1）湿陷性黄土水平方向的抗剪强度较大，垂直方向的抗剪强度相对较小，而洪水和雨水冲击形成的水平层理湿陷性黄土则与其恰恰相反。

（2）湿陷性黄土具有黄土的所有特点，主要的粒度形式为风土粒度，约占黄土总成分的50%，其空隙肉眼可见。

（3）湿陷性黄土的主要物理特征为松散多孔和垂直大孔性，富含水溶性盐分硫酸盐、碳酸盐等。当湿陷性黄土遇水以后，其颗粒间的加固凝聚力会出现直线下降的趋势，甚至完全消失，导致路基沉陷。

3.3 处理湿陷性黄土地基的目的

处理湿陷性黄土地基的最终目的是改善其物理特点和结构特性，将其压缩性和渗水性降至最低，从而有效控制黄土湿陷问题，使该工程的施工质量满足设计标准。处理湿陷性黄土的主要措施包括冲击碾压、重锤夯实、换填灰土等。该项目所在区域内湿陷性黄土覆盖约在2～10m，具有工作量大、覆盖范围广、质量要求高等的特点。

4 湿陷性黄土地基处理措施

湿陷性黄土路基在覆土层自重应力作用下，或在自重应力与附加应力共同影响下，一旦地基浸水将破坏地基结构，导致附加变形。该种由黄土构成的地基会对结构物产生较大的性能影响，出现倾斜、开裂、大幅度的沉降等安全问题，因此对湿陷性土路基的处理至关重要。

在处理湿陷性黄土地基问题时，需严格控制路基路面排水系统施工质量，使路基和坡面上的积水通过排水沟流入自然沟，同时做好排水沟的防渗处理工作。采取冲击式压路机碾压、强夯，石灰土改良等方法来处理地基，可以有效消除黄土层的高压缩性和湿陷性。

文章主要分析石灰土改良路基处理方法。石灰土的主要类型有两种，即熟石灰和生石灰。生石灰分解时水化热现象非常严重，使石灰硬化速度不断加快，石灰在开始分解过程中的溶解度和活性均较强，使黄土与石灰之间的胶粒反应变得更加迅速。因此，相比熟石灰，生石灰的改良效果更好。

大量实践证明，在剂量相同的情况下，随着石灰等级的不断提高，其接触面和细度也不断增加，作用效果更加突出，能显著提升路基的稳定性和安全性。因此，该项目石灰主要采用河南省渑池某石灰场生产的Ⅲ级石灰。以国家《建筑生石灰粉》（JC/T 480—92）中的有关规定为基础，认真分析该产品的质量，可知其满足合格生石灰质量的全部要求。

5 石灰改良土路基施工要点

5.1 石灰改良土形成机理

（1）湿陷性黄土具有容易崩解、容易潜蚀、抗水性能差等特点，不能满足该工程项目的路基填筑的基本要求。多次试验证明，将一定比例的石灰加入湿陷性黄土中，可以改变湿陷性黄土路基的填料性能，使其满足路基填料的要求。

（2）在湿陷性黄土中掺入石灰后，石灰中的氧化钙会与湿陷性黄土中的三氧化二铝和二氧化硅发生反应，生成硅酸钙和碳酸钙，这些化合物的网状膜会在石灰表面依附，并呈现出不断硬化的状态，以增加土体的强度，从而使地基结构变得更加稳定、结实。

5.2 石灰改良土比例确定

（1）为了确定石灰改良土的比例，结合该工程项目所在区域黄土的特点，分别在石灰掺入量为5%、7%和9%的情况下，对湿陷性黄土进行击实试验。经过前后对比，当石灰量掺入7%时，改良土的性能最符合该项目路基填筑的基本要求。因此，在改良湿陷性黄土性能时，使用的石灰剂量为7%，填筑试验也满足设计标准。

（2）经过大量试验后可知，原状湿陷性黄土的液限为29.1%，塑限为19.7%，压缩模为10.5MPa；掺量7%的石灰后，最大干密度变为13.7g/cm3，含水量为20.4%，液限为33.7%，塑陷为26.2%，压缩模为19.1%。由此可知，在石灰土改良以后，各项指标均有一定程度的提升。

5.3 石灰改良土常用机械设备和目标

在改良石灰土的过程中，常用的机械设备包括平地机、重型振动压路机、多铧犁机、路拌机、推土机等。使用石灰土改良路基和处理湿陷性黄土地基的目标如下：检验所使用的机械设备的可靠性和安全性；混合料的配比与施工项目要求是否一致；明确施工流程和工序参数；为工程项目的顺利开展提供主要参考依据。

5.4 石灰改良土试验实施

（1）试验段选择。根据该工程项目的实际情况，选定K63+216～K63+400段作为路基填筑试验段。该试验段主要工程量内容：填料8685m3、路基改良土3619m3。改良土从路基段调至试验段，试验段填筑高度为4m，分别设置3个沉降观测点，完成路基填筑封层获得试验结果，为下一步地段施工提供指导。

（2）施工工艺流程。在试验段改良土路基填筑施工的过程中，使用路拌法施工技术的具体流程如下：清除表面→整平→冲击碾压地基处理→路基承载能力测试→埋设沉降标桩→分层填筑→整平→碾压→检测→沉降观测。

（3）施工要点。①石灰改良土施工之前，需要对上一道工序技术指标予以认真地检查和验收，合格并经过签字确认后，方可组织改良施工。②做好土质的塑限、液限、含水量、颗粒大小、塑性指数、天然稠度等试验工作；石灰运送至施工现场后，必须提交石灰等级报告单，同时对石灰中氧化镁和氧化钙的含量进行测试。③在备料的过程中，以路基的厚度和宽度为基础，准确计算干土的使用剂量。在计算石灰土堆放距离时，以运输车的容量和湿陷性黄土的含水量为依据，实现施工区域内划格线的精准定位。④对现场堆放的石灰做好防潮、防雨工作，同时石灰堆放的时间不易太长，使用堆放时间比较长的石灰施工时，需认真检测其质量。⑤粉碎施工时，使用的主要机械设备为稳定土拌和机，最大土块粒径比＜2cm时，准确监测粉碎后土体的含水量和石灰剂量。如果测试点的石灰剂量小于设计值，需及时添加石灰，使其达到设计值的标准，使用稳定土拌和机对其实施粉碎性拌和。如果含水量的检测结果存在不均匀或者过高（过低）的情况，使用拌和法将其含水量控制在设计值的范围之内；如果含水量较低，可采取洒水湿润的办法进行提升。压实施工的最终压实度需满足设计的要求，土层压实施工以后，其厚度需保持在20cm以下。

6 结束语

通过详细分析石灰改良土路基和湿陷性黄土地基处理的施工要点发现，湿陷性黄土地基的能力出现了大幅度的提高，石灰改良土路基及时弥补了湿陷性黄土填筑施工时的不足之处，显著提升了路基的施工质量和施工效率。通过对上述施工要点的分析，加快了该工程项目的施工进度，达到了项目的设计要求，取得了良好的技术效果，获得了可观的经济效益。同时，为同类工程项目湿陷性黄土的综合处理积累了宝贵的经验。