注：本篇摘自《价值工程》2010年32期，作者：贾晓非；杨英华；王磊；中国葛洲坝集团三峡实业公司

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　　【摘要】：为满足列车高速运行时路基强度、变形以及路基工后沉降的要求,在缺乏优质填料的情况下,新建武汉至宜昌高速铁路路基回填采用石灰改良土来改善土的结构,提高承载力,以满足工程需要,并降低成本,缩短工期,取得较好的经济效益。本文就土料料源、石灰质量、灰剂量、含水量四方面以及现场施工工艺来分析石灰改良土的施工质量控制要点。

　　Abstract:Tomeettherequestofsubgradestrength,deformationandroadbedsettlementafterconstructionwhentrainshigh-speedrunning,inthecaseoflackofqualitypacking,thenewhigh-speedrailwaybetweenWuhanandYichangroadbedbackfillinguselimemodifiedsoiltoimprovesoilstructure,increasecapacity,tomeetprojectneeds,reducecosts,shortentheconstructionperiod,andachievebettereconomicefficiency.Thispaperanalyzestheconstructionqualitycontrolpointsoflimeimprovedsoilfromfouraspectsofmaterialsourcesforsoilmaterials,qualityoflime,ashdose,thewatercontentandon-siteconstructiontechniques.

　　【关键词】：石灰改良土;最大干密度;最优含水量;含灰量

　　1、石灰的指标控制

　　在土料分析的同时，也要对石灰的质量进行控制。石灰质量的好坏不仅影响工程质量，对工程成本也有着重大影响.石灰质量的控制主要是用化学分析方法确定石灰中有效钙和有效镁的含量，从而确定石灰的等级。石灰的等级根据表1来进行划分。

　　一般工程都要求使用Ⅲ级以上的石灰，我施工标段从现场土质和施工成本考虑确定采用Ⅱ级石灰。石灰等级越高，达到规定灰剂量所掺入的石灰量就越少，掺入的石灰量的越少造成混合料中土颗粒含量大，石灰颗粒含量少，真实的最大干密度大于试验确定的最大干密度，压实度就更容易满足要求。

　　2、土的指标控制

　　在施工前需要对拟定料场做土质物理分析，主要分析土的含水量和土的液塑限指数。施工中要严格控制改良用土，对于腐殖土和强膨胀土严禁在施工中使用。汉宜高速铁路位于江汉平原，地下水较发育，土质经试验分析液限均在40%以上，含水量较大，塑限均在20%以上，两者之间的差值均在11%以上，故对土的定义均为D类高液限黏土。按规范要求液塑限差值超过11%均用石灰进行改良，小于11%的用水泥进行改良。当土的液限超过50%时施工现场要降低其含水已经显得非常困难，严重影响施工进度和质量，所以根据现场实际施工情况对于液限高于50%的土不允许使用。

　　3、最大干密度和最优含水率的确定以及含水率的控制

　　3.1含水率的控制生石灰对土壤的改良作用，分为两个步骤:

　　②根据氢氧化钙的化学性质，其与空气中二氧化碳反应，生成碳酸钙或碳酸氢钙，形成表面致密层:

　　Ca（OH）2+CO2+nH2O=CaCO3+（n+1）H2O

　　CaCO3+H2O+CO2=Ca（HCO3）2

　　①是生石灰中氧化钙遇水会产生化学反应生成氢氧化钙:

　　CaO+H2O=Ca（OH）2

　　此反应过程中可吸收土中部分水分，以降低土壤含水量。同时，由于氢氧化钙结晶的析出可改善土体某些性质，提高土体的可压实性。

　　由于表面致密层的存在，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，将路面传递的荷载逐步向路基下扩散传播，从而达到改良效果，这就是生石灰的改良原理。据此分析，采用生石灰来改良高液限黏土，可以利用生石灰在熟化过程中的吸水性来降低土的含水量，从而达到最佳含水量。如果该方法仍不能使其达到最优含水率，运至现场的土就要进行摊捕晾晒，待其达到最优含水率附近方可碾压。

　　我们来分析下面一组压实度数据，湿密度不变，含水率每次增加一个百分点，最大干密度根据室内击实试验采用1.71，根据公式：

　　压实度=干密度／最大干密度

　　干密度=湿密度／（1+含水率）

　　来进行计算。再根据表2这组数据来分析一下含水率对压实度结果的影响程度。绘制成曲线图1如下。

　　由图1可知含水率是对压实度结果影响近似成直线关系，二者呈很强的负相关性（相关系数为-0.9998）。含水每增加一个百分点，压实度就可降低0.8个百分点左右，所以在施工过程中要严格控制改良土的含水率，严禁在土的含水率较大的情况下进行碾压。

　　3.2最大干密度和最优含水率最大干密度和最优含水率的确定主要是为碾压时的含水率提供参考数据和为压实度检测提供控制指标。最大干密度和最优含水率通过室内击实试验确定的。

　　施工过程中的经石灰拌合后的改良土其含水率等于最优含水率才能达到最佳的碾压效果（即相同遍数的碾压所达到的压实度）。所以施工过程中要严格控制改良土的含水率。我标段所用的土均为高液限黏土，不存在低于最优含水率的问题，主要问题就是如何降低含水率，使其达到最优含水率。

　　3.3整平控制整平效果是压实效果的一个基本的保证，如果路基不平整，压路机碾压再多的遍数也是徒劳，总有一些地方压实度不满足要求。现场整平控制由推土机和平地机配合施工。先由推土机进行初平，然后平地机进行第一次精平。平完后由压路机静压一遍，平地机再进行第二次精平，然后由压路机弱振碾压一遍，再由平地机进行最后一次精平。只有经过平地机的三次精平后才能由压路机强振碾压。

　　3.4碾压控制碾压效果的控制主要是做好碾压试验，从而确定合适的碾压机械和碾压变数。我们通过试验段施工从而确定采用20t的压路机，先静压1遍，然后弱振碾压1遍，再强振碾压3遍，最后弱振碾压1遍、静压1遍。压实遍数达到要求也是压实度达到要求的一个基本保证，现场一定要严格控制碾压遍数。

　　3.5灰剂量控制灰剂量控制是改良土施工中一个最重要的关键点，以满足改良土强度为标准。现场掺灰的目的一是降低土的含水率（在前面已经提过），二是降低土的塑性指数，有利于施工现场的粉碎，不同的灰剂量对应不同的最大干密度，因此灰剂量对改良土的质量影响较大，尤其对改良土强度的形成起着至关重要的作用。灰剂量不满足要求，改良土强度就达不到要求，从而影响路基的整体稳定性，灰剂量太高反而适得其反。为了得出掺灰量对改良土强度的影响我们分别做了掺灰量从1%一直到8%的8组改良土的击实试验，并测定其形成的七天无侧限抗压强度，其结果如表3。绘制成曲线图如下图2。

　　从表3和图2我们可以看出，高液限黏土掺灰量对改良土强度的影响近似一条抛物线，在灰剂量达到6%之前随着灰剂量的增加，强度逐渐增加，当掺灰量达到6%~7%之间的某一点时强度最高，此时如果再增加灰剂量强度反而会下降。

　　如果在改良土施工过程中对上述5个控制点控制不到位，就会出现一些改良土的质量通病，针对这些质量通病的原因及应采取怎样的一些措施，我做了以下几点汇总：

　　①碾压好的路基放置两三天后出现较大的裂纹。原因：碾压时含水量过大或掺灰量不够。措施：严格控制碾压时的含水量，如含水量过高应摊铺晾晒后再进行碾压。石灰可以降低含水，又可以对土起到固化作用，适当的参灰量有利于强度的形成。

　　②运到现场的土超粒径土块较多，含水量较大，路拌机难以打碎。原因：液限超标，原材料不合格。措施：更换取土场。

　　③局部压实度检测不合格。原因：平整度不符合要求或碾压遍数不足。措施：碾压前严格按照推土机一遍初平，平地机三遍精平施工，严格控制碾压遍数及边坡处的超填和碾压。

　　④碾压好的路基表面在第二天早上出现石灰团。原因：路拌时石灰未充分消解。措施：加强石灰的消解，可采取水消解法。如果取土场的土含水量较大，可用土覆盖两三天的方法来消解，即消解石灰，又可降低土的含水量。