濕陷性黃土地基處理及石灰改良土路基施工要點

張 轟

中交二公局第六工程有限公司，陜西 西安 710075

1 項目概況

該公路項目的施工區域位于新疆維吾爾自治區伊犁哈薩克自治州，該地區處于天山褶皺系的伊犁地塊區域，三面環山，地勢西低東高，地勢的總體走向為由西向東。整個地區的植被比較茂盛，地勢起伏比較明顯，山勢起伏平緩，以中低丘陵地貌為主，山體主要由砂巖、礫巖和泥巖組成。路線所經區域主要為草場、河谷、丘陵和農田。根據現場勘察得出，該公路沿線地區廣泛分布著濕陷性黃土，使得該區域的地質環境比較復雜。

2 施工區段主要工程量簡介

該工程項目順利運行的主要前提是具有良好的下部結構工程——路基。路基承載車輛通行的荷載和重量，路基工程是所有公路工程的核心構成。因此，公路施工單位應將路基作為一種土工結構物進行設計、展開施工。

該項目施工內容主要為K0+000～K70+280.28段的路基工程。由于該地區的土質特點為濕陷性黃土，為了使該工程項目施工建設完成投入使用后的安全性和可靠性，滿足車輛運行的標準，防止路基因車輛荷載和重量的影響產生下沉的情況，根據路基濕陷性黃土的厚度，分別采取一系列施工方法，對其進行加固處理。所處理的濕陷性黃土路基達到45km左右，沖擊碾壓面積達到136萬m2。通過以挖做填方式進行石灰改良土路基填筑為19.44萬m3。

3 濕陷性黃土地基特性及施工目的

3.1 濕陷性黃土的結構特性

黃土的主要特征為濕陷性和黏性，導致該地區的路基易于出現下沉和變形的情況，進而引起沉降破壞，因此不能將其直接作為路基填料使用，需要進行處治、改良。

3.2 濕陷性黃土的物理特性

（1）濕陷性黃土水平方向的抗剪強度較大，垂直方向的抗剪強度相對較小，而洪水和雨水沖擊形成的水平層理濕陷性黃土則與其恰恰相反。

（2）濕陷性黃土具有黃土的所有特點，主要的粒度形式為風土粒度，約占黃土總成分的50%，其空隙肉眼可見。

（3）濕陷性黃土的主要物理特征為松散多孔和垂直大孔性，富含水溶性鹽分硫酸鹽、碳酸鹽等。當濕陷性黃土遇水以后，其顆粒間的加固凝聚力會出現直線下降的趨勢，甚至完全消失，導致路基沉陷。

3.3 處理濕陷性黃土地基的目的

處理濕陷性黃土地基的最終目的是改善其物理特點和結構特性，將其壓縮性和滲水性降至最低，從而有效控制黃土濕陷問題，使該工程的施工質量滿足設計標準。處理濕陷性黃土的主要措施包括沖擊碾壓、重錘夯實、換填灰土等。該項目所在區域內濕陷性黃土覆蓋約在2～10m，具有工作量大、覆蓋范圍廣、質量要求高等的特點。

4 濕陷性黃土地基處理措施

濕陷性黃土路基在覆土層自重應力作用下，或在自重應力與附加應力共同影響下，一旦地基浸水將破壞地基結構，導致附加變形。該種由黃土構成的地基會對結構物產生較大的性能影響，出現傾斜、開裂、大幅度的沉降等安全問題，因此對濕陷性土路基的處理至關重要。

在處理濕陷性黃土地基問題時，需嚴格控制路基路面排水系統施工質量，使路基和坡面上的積水通過排水溝流入自然溝，同時做好排水溝的防滲處理工作。采取沖擊式壓路機碾壓、強夯，石灰土改良等方法來處理地基，可以有效消除黃土層的高壓縮性和濕陷性。

文章主要分析石灰土改良路基處理方法。石灰土的主要類型有兩種，即熟石灰和生石灰。生石灰分解時水化熱現象非常嚴重，使石灰硬化速度不斷加快，石灰在開始分解過程中的溶解度和活性均較強，使黃土與石灰之間的膠粒反應變得更加迅速。因此，相比熟石灰，生石灰的改良效果更好。

大量實踐證明，在劑量相同的情況下，隨著石灰等級的不斷提高，其接觸面和細度也不斷增加，作用效果更加突出，能顯著提升路基的穩定性和安全性。因此，該項目石灰主要采用河南省澠池某石灰場生產的Ⅲ級石灰。以國家《建筑生石灰粉》（JC/T 480—92）中的有關規定為基礎，認真分析該產品的質量，可知其滿足合格生石灰質量的全部要求。

5 石灰改良土路基施工要點

5.1 石灰改良土形成機理

（1）濕陷性黃土具有容易崩解、容易潛蝕、抗水性能差等特點，不能滿足該工程項目的路基填筑的基本要求。多次試驗證明，將一定比例的石灰加入濕陷性黃土中，可以改變濕陷性黃土路基的填料性能，使其滿足路基填料的要求。

（2）在濕陷性黃土中摻入石灰后，石灰中的氧化鈣會與濕陷性黃土中的三氧化二鋁和二氧化硅發生反應，生成硅酸鈣和碳酸鈣，這些化合物的網狀膜會在石灰表面依附，并呈現出不斷硬化的狀態，以增加土體的強度，從而使地基結構變得更加穩定、結實。

5.2 石灰改良土比例確定

（1）為了確定石灰改良土的比例，結合該工程項目所在區域黃土的特點，分別在石灰摻入量為5%、7%和9%的情況下，對濕陷性黃土進行擊實試驗。經過前后對比，當石灰量摻入7%時，改良土的性能最符合該項目路基填筑的基本要求。因此，在改良濕陷性黃土性能時，使用的石灰劑量為7%，填筑試驗也滿足設計標準。

（2）經過大量試驗后可知，原狀濕陷性黃土的液限為29.1%，塑限為19.7%，壓縮模為10.5MPa；摻量7%的石灰后，最大干密度變為13.7g/cm3，含水量為20.4%，液限為33.7%，塑陷為26.2%，壓縮模為19.1%。由此可知，在石灰土改良以后，各項指標均有一定程度的提升。

5.3 石灰改良土常用機械設備和目標

在改良石灰土的過程中，常用的機械設備包括平地機、重型振動壓路機、多鏵犁機、路拌機、推土機等。使用石灰土改良路基和處理濕陷性黃土地基的目標如下：檢驗所使用的機械設備的可靠性和安全性；混合料的配比與施工項目要求是否一致；明確施工流程和工序參數；為工程項目的順利開展提供主要參考依據。

5.4 石灰改良土試驗實施

（1）試驗段選擇。根據該工程項目的實際情況，選定K63+216～K63+400段作為路基填筑試驗段。該試驗段主要工程量內容：填料8685m3、路基改良土3619m3。改良土從路基段調至試驗段，試驗段填筑高度為4m，分別設置3個沉降觀測點，完成路基填筑封層獲得試驗結果，為下一步地段施工提供指導。

（2）施工工藝流程。在試驗段改良土路基填筑施工的過程中，使用路拌法施工技術的具體流程如下：清除表面→整平→沖擊碾壓地基處理→路基承載能力測試→埋設沉降標樁→分層填筑→整平→碾壓→檢測→沉降觀測。

（3）施工要點。①石灰改良土施工之前，需要對上一道工序技術指標予以認真地檢查和驗收，合格并經過簽字確認后，方可組織改良施工。②做好土質的塑限、液限、含水量、顆粒大小、塑性指數、天然稠度等試驗工作；石灰運送至施工現場后，必須提交石灰等級報告單，同時對石灰中氧化鎂和氧化鈣的含量進行測試。③在備料的過程中，以路基的厚度和寬度為基礎，準確計算干土的使用劑量。在計算石灰土堆放距離時，以運輸車的容量和濕陷性黃土的含水量為依據，實現施工區域內劃格線的精準定位。④對現場堆放的石灰做好防潮、防雨工作，同時石灰堆放的時間不易太長，使用堆放時間比較長的石灰施工時，需認真檢測其質量。⑤粉碎施工時，使用的主要機械設備為穩定土拌和機，最大土塊粒徑比＜2cm時，準確監測粉碎后土體的含水量和石灰劑量。如果測試點的石灰劑量小于設計值，需及時添加石灰，使其達到設計值的標準，使用穩定土拌和機對其實施粉碎性拌和。如果含水量的檢測結果存在不均勻或者過高（過低）的情況，使用拌和法將其含水量控制在設計值的范圍之內；如果含水量較低，可采取灑水濕潤的辦法進行提升。壓實施工的最終壓實度需滿足設計的要求，土層壓實施工以后，其厚度需保持在20cm以下。

6 結束語

通過詳細分析石灰改良土路基和濕陷性黃土地基處理的施工要點發現，濕陷性黃土地基的能力出現了大幅度的提高，石灰改良土路基及時彌補了濕陷性黃土填筑施工時的不足之處，顯著提升了路基的施工質量和施工效率。通過對上述施工要點的分析，加快了該工程項目的施工進度，達到了項目的設計要求，取得了良好的技術效果，獲得了可觀的經濟效益。同時，為同類工程項目濕陷性黃土的綜合處理積累了寶貴的經驗。