[摘要]結合山西省臨汾至吉縣高速公路的路基施工,系統闡述了石灰土作爲一種路基填築材料,在處理溼陷性黃土路基的強度形成機理和施工技術,並着力說明在此過程中關鍵工序的操作工藝,對溼陷性地區的高速公路建設具有一定的借鑑意義。
[關鍵詞]高速公路 石灰土 溼陷性土 路基施工
一、工程概況
山西省臨汾至吉縣高速公路路基、橋隧工程S1標段工程項目,所經地段地表多爲溼陷性黃土,含水量高、CBR強度低,無法直接用於路基填料。爲此,設計方案中採用了素土中摻加石灰的處理方式充作路基用土,以保證路基施工後質量。
二、設計方案
本合同段路基填築用土大多含水量高且CBR強度低於規範標準,而路基填築材料的CBR強度是必須滿足規範要求的強制性技術指標且碾壓前的含水量必須控制在最佳含水量的規定範圍內。鑑於此,在素土中摻加一定量的石灰旨在增大材料的CBR強度並提高最佳含水量,從而改善路基填築用土的性能,同時提高路基的強度和穩定性,保證路基質量。
三、石灰土強度形成機理
土(指細粒土)中摻入石灰土後,石灰與土發生強烈的相互作用,其主要物理與化學反應包括離子交換、Ca(OH)2結晶、碳酸化和火山灰反應。Ca(OH)2離解後的Ca2+與粘土膠體顆粒反離子層上的K+、Na+發生離子交換後,使得膠體吸附層減弱,膠體顆粒發生聚結,這是早期石灰土強度形成的主要原因。Ca(OH)2與水作用形成的含水晶體把土粒膠結成整體,從而提高石灰土的水穩定性。而形成的CaCO3過程的碳酸化反應及形成硅酸鈣與鋁酸鈣過程的火山灰反應是石灰土強度和穩定性提高的決定性因素。灰土混合料的初期表現爲塑性降低、最佳含水量增大、最大幹密度減小等;後期變化表現爲晶體結構的形成,從而石灰土的強度和穩定性得以提高。在土質和石灰的質量和劑量確定的情況下,養身條件和齡期也是影響石灰土強度和穩定性的重要因素。
四、石灰土施工工藝參數確定
在灰土混合料的配合比確定並完成擊實試驗獲知混合料的最佳含水量和最大幹密度的基礎上,即可進行石灰土正式施工前的試驗段施工,以確定相關工藝參數,正確指導施工過程。石灰土施工須配備的機械設備有:推土機、平地機、路拌機、多鏵犁機、重型振動壓路機。每種機型所需數量視具體情況而定。透過試驗段施工,主要達到如下目的:⑴檢驗拌和、攤鋪、碾壓等所投入機械設備的可靠性。⑵混合料的組成設計能否滿足質量要求,達到設計意圖。⑶確定過程控制措施及相關工序參數如碾壓方法、碾壓遍數及速度、碾壓機械類型及碾壓前含水量等。⑷爲正式施工提供標準。
