摘要：通过对东营市城区地质情况的描述，分析了城镇道路施工中处理软土基的“戗灰”机理，对常用的“戗灰”方法进行了对比，总结出东营市城区处理湿软土路基的最优办法。
关键词：戗灰；软土基；路基处理
东营市城区地处黄泛淤积平原，属黄河三角洲沉积的退海之地，地势平坦，海拔较低，区域内水系较丰富，地下水位较高，有盐碱上升现象。地表下埋藏有深厚的第四纪松软覆盖层，接近地表部分，有厚度不等的淤泥和淤泥粉砂质软土基，具有高压缩性、透水性小、承载力弱、强度较低及变形稳定需要的时间长等特点，加上地表水和地下水共同作用，湿软地基十分普遍。
10多年前，东营地区的市政道路多为零填。对原地面进行填前碾压后即施工石灰土底基层，原地面以下深埋的湿软土基未予考虑。当时由于东营是新建城市，交通量不大，质量隐患暴露不突出。随着时间的推移，城市不断扩展，交通量与日俱增，湿软土基埋藏下的隐患逐步显现，致使路面基层和面层出现不同程度的陷落，尤其是快车道渠化交通部分更为明显，继而造成积水，在行车作用下，路面破坏严重。现状促使工程技术人员开始对道路软土地基的处理高度重视。
经过近年来的不断探索我们初步取得了一些经验，认识到“戗灰”是技术上先进合理、经济上切实可行的较好的软土土基处理方法。
一、“戗灰”的机理
东营地区所引用的石灰均由淄博和青州购进，由石灰石煅烧而得。石灰煅烧的化学方程式如下：
生石灰遇水就开始消解，同时释放出大量的热：
氢氧化钙继续硬化，其硬化反应为：
碳酸是空气中所含二氧化碳和游离的水所产生的。
生石灰加入湿土中并拌合后，生成的消石灰使土的结构和性质很快开始变化。起初是絮凝和絮聚，随后粘土颗粒就形成粗粉粒状的较大颗粒。这种变化依次逐渐改变土的液限、塑限、塑性指数和压实性能。
絮凝作用因于离子交换，一般是游离钙离子占据吸附在粘土矿物质周围的其他离子。在碳化过程中，还会产生某些能发挥轻微胶结作用的碳酸钙。石灰与土的另一种反应是火山灰反应。硅酸盐和铝酸盐元素从粘土矿物质中分离，再次引起密实土—钙的混合物缓慢的胶结，这种反应长期进行。
石灰与土拌合后氢氧化钙很快离解成钙离子和氢氧根离子，改变着粘土矿物质的电表面力，使土的结晶结构大部分损失。
凝胶物质将矿物颗粒连接和胶结起来，改变整个孔隙结构。凝胶逐渐发展到“新生石”，完成固化过程。
总之，石灰加入土中后，发生离子交换反应，氢氧化钙的结晶反应和碳酸化反应以及火山灰反应等一系列化学反应和物理反应，结果使粘土颗粒絮凝，发生晶体氢氧化钙、碳酸钙和含水硅、铝酸钙等胶结物。逐渐由凝胶状态向晶体状态转化，致使石灰和土的混合料的刚度不断增大，强度和水稳性不断提高。
二、“戗灰”在城镇道路路基处理中的应用
采用“戗灰”处理的路基，有良好的力学性能和板体性，也有较好的水稳性，这些性质仅次于水泥固化土处理的路基。“戗灰”处理的路基虽然初期强度较低，但其强度随龄期较长时间的增长，可达三个月甚至更长。《公路路面基层施工技术规范》主要起草人沙庆林院士称“某些石灰土混合料的强度在10年内甚至更长些都有所增长。”
与东营市相邻的青州市和淄博市都盛产石灰，而“戗灰”处理的混合料能达到的强度水平是以适应城镇道路的需要，相比“水泥固化土”处理的同等效果价格要低很多。
石灰是一种缓凝慢硬的材料，从拌合到完成碾压的延迟时间，对其压实度和强度没有明显的影响。在施工过程中遭雨并被行车压翻成灰泥，也不至于失效，晾干后，仍具备相当高的强度。
“戗灰”工艺简单，易于掌握，可以就地原槽拌和。
“戗灰”需要在第一次重冰冻到来之前1-1.5个月停止施工，施工期短于水泥固化处理的施工期。在冬季负温度反复作用下，强度明显降低。
三、“戗灰”的方法及对比
常用的“戗灰”方法有三种：一是向土中添加消石灰；二是向土中添加生石灰粉；三是向土中添加生石灰。
1、生石灰块消解成消石灰粉，加水量约为生石灰重量的60%-80%，为消除过火石灰消解慢在石灰土处理层硬化过程中引起隆起和开裂的危害，需提前7-10天（《城镇道路工程施工与质量验收规范》中为2-3天）。为避免过干飞扬，要保持一定的湿度，消石灰都含有一定的水分。
石灰堆放的时间越长，质量降低越严重，故应尽快使用。堆放时间较长时，要堆放在地势较高处，并覆盖封存。
2、生石灰粉使用时不需经过消解，拌入土中后，需经几小时后再进行碾压。因生石粉在土中消解过程中会放出大量的水化热，如碾压成型过早，会由于水化热过多而使土体膨胀；碾压成型过晚，则水化热对促成石灰和土之间的各种反应的有利作用得不到充分发挥，也会影响效果。一般生石灰粉入土拌匀后，经过3h闷料后效果最佳。
用生石灰粉处理湿软土基特别有利，因为它能吸收的水分较消石灰多得多；此外，生石灰粉消解时放出的大量水化热能促使湿土中较多的水分蒸发。
3、生石灰块“戗灰”处理路基，除对消石灰和生石灰粉两种材料的优点同时具备之外，从技术上，经济上更能体现其“优”。
生石灰块在加入粘土和淤泥质沙土时，利用挖掘机进行拌合一遍，闷放一昼夜后，第二天再次拌和，土块很容易粉碎，三小时后，再拌和一遍就能得到较均匀的混合料。
新的生石灰块加入土中，充分利用湿软土中水分进行消解。刚刚消解的石灰比消石灰和生石灰粉存放的时间短，因而具有较高的活性，有利于与土反应，效果明显优于消石灰和生石灰粉。
生石灰块“戗灰”减少了消解石灰的工序，节约了劳动力和水，因而降低了人工费和材料费。
生石灰块运输过程中无需像生石灰粉那样袋装，故减少了包装费和生石灰粉的加工费。
摊铺过程中，生石灰体积要比消石灰体积小得多，可大量节约二次倒运费用和摊铺费用。
经过我们多年来的实践经验和理论分析、效果对比及经济效益测算，对东营地区城镇道路湿软路基处理得出如下结论：
1、“戗灰”处理路基相对于“水泥固化”经济合算。
2、生石灰块优于生石灰粉，生石灰粉优于消石灰。
3、东营地区城镇道路建设处理湿软土基可广泛推广生石灰块“戗灰”方法。
参考文献：
[1]尚奇 《沿海地区软土路基处理方案研究》《北方交通》2009年 第4期
[2]欧阳猛 《城市道路路基呛灰处理过湿粘土研究 》中国科技纵横 2014年第12期
[3]罗芳艳 凌建明 庄少勤 谢华昌 《湿软路基处治技术研究》 《上海公路》2002年 第4期
[4]姚锐 《公路工程中湿软路基处理措施》 《交通标准化》 2014年第20期
论文作者:曹景春
论文发表刊物:《基层建设》2015年11期
论文发表时间:2016/11/8
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