摘要：在道路路基施工过程中，如遇到软土路基，往往会引起施工单位的注意，因为一旦其处理不好就会导致公路抗剪力度差，易发生沉降等危害，降低道路的使用寿命。本文结合天津某高速公路工程实例，选择用石灰来处理软土路基。本篇通过试验确定石灰土的比例，了解了无侧限抗压强度和抗压回弹模量的提高程度，确定了石灰土的填筑深度。
关键词：软土路基；危害；回弹模量；填筑深度
1 工程概况
1.1 工程简介
本工程为天津某高速公路，工程主要内容：分离式立交、高速公路主线及辅道。本标段实施范围为路基工程和桥梁工程。高速公路为双向四车道，设计时速为100km/h。
1.2 地形地貌
本标段位于天津市滨海新区，地貌为海积低平原。地势总体有所起伏，以鱼塘、虾池、水塘等为主，局部分布有大港油田石油油井。根据分析结果表明，鱼塘、虾池场地附近地表水属Cl-Na型弱碱性水，PH值在8.39-8.83之间。本场地标准冻结深度0.60m[1]。根据本次勘察成果综合分析，本工程特殊性岩土主要为人工填土、淤泥质土、盐渍土。
2 试验思路
施工范围内的鱼塘、虾池地段均数软弱土层。根据设计要求，抽水清淤后，用石灰土换填，以提高路基承载力及回弹模量，保证公路使用过程中质量与安全。
2.1 石灰土强度增长机理
石灰土刚度大，水稳性好，容易施工，且完工后石灰土的工程性质好，胀缩性弱[2]。所以最初人们把石灰土用于道路路基的底基层，然而随着石灰土工艺的成熟，其在高等级公路的路基中也开始慢慢应用起来。目前认为石灰土路基强度增长的理论主要是：石灰中的主要成分CaO与土中的硅酸盐矿物发生化学变化，产物硅酸钙、铝酸钙是一种具有良好水稳性的胶凝材料[3]。它将未反应的土颗粒包裹并胶结成一个整体，因而使得整个地基的稳定性提升，后期沉降少。
3 试验过程
3.1 原材料
3.1.1 石灰
试验采用的石灰为Ⅱ级消石灰，具体成分见表1.
表1 石灰成分及含量
3.1.2 土
试验所用土样来自天津滨海新区道路施工现场附近的指定取土地点。取土深度为0.3m～1.5m。土质为粘性土，并通过试验测得了土的基本物理参数入下表。
表2 土的物理参数
3.2 石灰掺入比例
本试验按照石灰：粘土分别为6%，8%，10%（重量）的比例混合，按照规范标准进行击实试验，试验结果见表3。
表3 最佳含水量和最大干密度
由表3可知：10%以内的石灰土，石灰含量越大，试样的最佳含水量就越大，而最大干密度却是相反。这是因为石灰的密度小于粘土的密度，故其含量越多，灰土的干密度就越小。另外需要注意的是石灰含量越大，需要参与化学反应的水的量也随之变大，当含水量超过最佳含水量时，多余的水就会占据颗粒之间的空隙，造成最大干密度的降低。
3.3 无侧限抗压强度
由于高速公路路基压实度根据部位深度不同，要求也不一样，所以本试验采用93%和96%的压实度，石灰比例取6%，8%，10%，制作成试样，标准养护7d，分别进行无侧限抗压强度试验。试验结果见图1.
图1 无侧限抗压强度的试验结果
由图1可知：10%以内的石灰土，石灰掺量越大，压实度越高，试样的无侧限抗压强度就越大；以8%的石灰土试样为例，其无侧限抗压强度值是粘土试样的2.77～2.89倍。
3.4 抗压回弹模量
本试验采用粘土按6%，8%，10%（重量）的比例掺入石灰，按照93%和96%的压实度，制作成试样，标准养护7d，分别进行抗压回弹模量试验。试验结果见图2。
图2 抗压回弹模量的试验结果
由图2可知：10%以内的石灰土，石灰掺量越大，压实度越高，试样的抗压回弹模量就越大，这与无侧限抗压强度的结果有些类似。但是不同的是石灰比例对抗压回弹模量影响较大，而压实度的影响却小得多。以8%的石灰土试样为例，其抗压回弹模量是粘土试样的1.86～2.27倍。
3.4 石灰土填筑深度
石灰土的深度可用下式计算[4]：
式中：hx：石灰稳定土厚度，单位：m
Et：路基顶当量回弹模量目标值，单位：MPa
E0：土基回弹模量，单位：MPa
Ex：石灰稳定土回弹模量，单位：MPa
根据规定，高速公路路基回弹模量应大于30MPa[5]，所以此次计算把由于我们取路基顶当量回弹模量为30MPa，而30MPa是规范所要求高速公路路基回弹模量的最小值，所以本试验所得的石灰土厚度为各比例处理深度的下限。
4 结论
1、本试验中，对于6%～10%的石灰稳定土，最大干密度随着石灰比例的增大而减小，而最佳含水量却相反。所以施工中要合理选择石灰与粘土的比例，并按照选择好的比例，控制好相对应的含水量。
2、在前期（7d）来看，石灰土的无侧限抗压强度和抗压回弹模量都随着压实度和石灰含量的增大而有所提高。但是石灰掺入比例大于8%时，才满足石灰稳定土的7d无侧限抗压强度≥0.8MPa的规定[6]。为了减少综合成本，本工程选择的灰土比例为8%。
3、结合试验段计算结果和经验，最后工程一般软土地段处理方式为8%石灰土分层填筑（厚度50cm），铺筑40cm级配碎石；淤泥地段处理方式为回填0.6米山皮土作为承托层，然后铺一层土工格栅，其上分层填筑8%石灰土（厚度50cm），铺筑40cm级配碎石。
参考文献：
[1]《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）人民交通出版社，2007
[2]周欣，徐永福.石灰土的微观结构和强度特性[J].低温建筑技术，2018，第40卷7期：99-102
[3] 钱国飞.石灰土路基强度形成机理[J].上海公路，2002，（3）：14-16
[4] 袁文瑞.石灰处理软土路基深度对土基回弹模量影响研究[D].天津：河北工业大学，2014
[5]《公路沥青路面设计规范》（JTG D50-2017）人民交通出版社，2017
[6]《公路路面基层施工技术细则》（JTG/T F20-2015）人民交通出版社，2015
30MPa作为路基顶当量回弹模量设计目标值。由附录F，查表法选择土基回弹模量参考值在15 MPa～20 MPa，带入公式，可得石灰稳定土厚度范围见表4。
表4 石灰合理处理深度
论文作者:李国文
论文发表刊物:《基层建设》2019年第7期
论文发表时间:2019/6/24
标签：石灰论文; 路基论文; 抗压强度论文; 试样论文; 土路论文; 比例论文; 含水量论文; 《基层建设》2019年第7期论文;