石灰改良膨胀土研究综述论文

邢永强1，2温宏亮2

（1.天津大学，天津 300072；2.河南省地质科学研究所，郑州 400053）

《洛阳大学学报》文章编号：1007-113X-(2004)-02-0077-04

摘要 石灰桩作为一种技术可靠、经济、快速的软弱地基加固方法已得到了广泛应用。本文介绍了河南省地质科学研究近两年来利用石灰桩处理软弱地基的成功经验。文章阐述了石灰桩的加固机理、使用条件和成桩应注意的问题，说明了加固后复合地基的加固效果。

关键词 软弱地基 石灰桩 复合地基 地基加固

1 前言

在地质条件差的软弱地基上修建建筑物会遇到地基强度和抗变形能力不能满足设计要求的问题，因而，需要采取措施进行地基处理。其目的是提高软弱地基的强度，保证地基的稳定及降低土的压缩性以减少基础的沉降和不均匀沉降。迄今，人们已发展了许多种地基处理的方法，其中，石灰桩作为一种地基处理技术，具有可靠、快速加固的特点，因而得到了广泛应用，并取得了良好的经济效益。这一方法是在软弱地基中用人工或机械成孔，填入作为固化剂的生石灰及粉煤灰，夯实成柱体，即为石灰桩。利用生石灰的吸水、膨胀、放热作用和土与石灰的离子交换反应、凝硬反应等，改善桩周土的物理力学性质，石灰桩和周围被改良的土体一起组成复合地基以达到地基加固的目的。

2 石灰桩加固机理

桩周土的加固

膨胀挤密

石灰桩在成孔后，灌入生石灰后因吸水膨胀，对桩间土产生强大挤压，这种挤压对地下水位以下软粘土的挤密起主导作用。

脱水固结

生石灰消化反应要吸收周围土的水分，同时，反应中放出的大量热量提高了地基土的温度，使土产生一定的脱水，从而使土中含水量降低，孔隙比减小，土体被挤密。地下水位以上受桩影响范围内的土孔隙水几乎全部被生石灰吸收。

胶凝作用

生石灰吸水生成的Ca（OH）2中有一部分与土中CO2发生碳酸化反应，使桩周土硬结，另一部分与粉煤灰中的 SiO2，Al2O3，Fe2O3发生火山灰反应，生成高强度水化硅酸钙［CaO·SiO2·（n+1）H2O］、水化铝酸钙［CaO·Al2O3·（n+1）H2O］、水化铁酸钙［CaO·Fe2O3·（n+1）H2O］等水化物。水化物对土颗粒产生胶结作用，使土聚集体增大，从本质上改变了土的结构，提高了土的强度，并且土体的强度随龄期增长而增加。

桩体强度增强、压缩性降低

生石灰吸水膨胀，在周围土的约束下，桩体本身亦被挤密。另外，生石灰与粉煤灰拌和夯实成桩后，生石灰通过吸水膨胀、放热及综合反应等作用与含有较高SiO2，Al2O3，Fe2O3的粉煤灰产生火山灰反应，生成具有高强度、水硬性及水稳性的水化硅酸钙、水化铝酸钙和水化铁酸钙。因而，桩体强度增强，压缩性降低，同时还解决了石灰桩在地下水位以下的硬化问题。

3 石灰桩复合地基承载力和沉降计算方法

加固后的复合地基必须满足建筑物对承载力和沉降的要求，具体计算公式如下：

复合地基承载力

复合地基承载力标准值可按下式计算：

环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践

式中：fck为复合地基承载力标准值；n为石灰桩与桩周土的应力分担比，根据实测，n取值范围为3～5；m′为石灰桩膨胀后的面积置换率，m′=（～）m，m为置换率设计值； 为加固后桩间土承载力标准值， =ηfsk；fsk为原状土承载力标准值；η为地基土承载力增长系数，按实测分析η=。

软弱下卧层承载力验算

地基压缩层范围内软弱下卧层的承载力按下式验算：

σz+σcz≤fz（2）

式中：σz为软弱下卧层顶面处的附加应力；σcz为自重应力；fz为下卧层的容许承载力。

基底处的附加压力P0往下传递时，可假定按某一角度θ向外扩散，并均匀分布在扩散后的面积上。压力扩散角θ应根据处理后的土层情况而定。

地基沉降计算

石灰桩复合地基在建筑物荷载作用下的沉降，包括复合土层的压缩变形和下卧层的压缩变形，故总沉降量S由下式计算：

S=S1+S2（3）

式中：S1为复合地基加固区的压缩量；S2为下卧土层的压缩量。

沉降量S1的计算采用天然地基的计算方法（分层总和法），地基变形模量则采用反映石灰桩和桩周土共同作用的复合地基压缩模量Esp。

Esp=［1+m′（n-1）］E′s

式中：E′s为加固后桩间土压缩模量。

4 工程实录

场区地质概况

场区位于黄河一级阶地，工程地质条件较为复杂，不利工程地质因素较多。其中1层为杂填土，2—1层为淤泥及淤泥质土，2—2 层为粉质粘土夹粉土，均属高压缩性土，是石灰桩重点加固层。其下为粉土质粘土，属中压缩性土，分布较稳定，埋深3～5m，是石灰桩较理想的桩端持力层。

水文地质条件较为简单，除杂填土中含浅层水外，其余各层土为弱含水或相对隔水层，水质有利于石灰桩加固。

石灰桩加固地基

石灰桩加固机理已被公认，但紧邻黄河一级阶地，地下水位埋深仅～，水下石灰桩会不会膏化？通过我们实践体会到，在施工中只要用小水泵排干孔内积水，使桩体密实，水下石灰桩是不会膏化的。

由于石灰桩加固层均为高压缩土，且淤泥类土分布广泛，土的不排水抗剪强度Cu=12-20kPa，按Cu＜30kPa 应布设维护桩的经验，5 栋楼需增加维护桩1 440 根，增加造价230 400元。通过现场地质分析，在淤泥类土上部普遍覆盖有1～3m较密实的杂填土，地面平整，不存在淤泥类高压缩土侧向挤出的临空面，且桩底平面下无软弱层。因此，未设维护桩，大大节省了地基处理造价。

根据地质条件，桩长一般左右，比较适合人工洛阳铲成孔，桩径。桩距大多为×，置换率～。淤泥类土分布区，采用长短桩配合，分两个序次施工，多为梅花形排列，置换率～。

经复合地基载荷试验、桩土动力触探、静力触探原位检测，加固后的复合地基承载力大于设计值170kPa，压缩模量大于，满足了设计要求。

石灰桩的质量控制与成桩工艺

在石灰桩复合地基加固实践中，要控制好桩体选材、桩材配比和成桩工艺3个关键环节。

桩体选材

构成桩体的主材是生石灰和粉煤灰。生石灰的活性CaO含量应大于85%，灰块直径以5cm左右为宜，粉灰含量应小于20%，矸石含量小于5%；粉煤灰为SiO2，Al2O3活性元素含量较高的新鲜粉煤灰，含水量应小于40%。

材料配比

在孔底有余水残浆时，桩端生石灰与粉煤灰比（灰比）为1：1，其他桩体为1：2（均为体积比）。桩端增加灰比解决了桩身密实度和施工安全，但留下了人为的软弱桩段，因此，在桩端掺入5%～7%的水泥，亦可消除人为膏化段。

成桩工艺

（1）成孔顺序应由外围向中心推进，以减少和隔离周边水流。为避免塌孔，应间隔成孔。

（2）桩孔要圆滑垂直，上下一致，深度以设计桩长和取土观察进入桩端持力层的双控原则。

（3）灌孔前孔内应水干浆净（余水残浆应小于20cm），灌孔时速度要快，配比要准，拌和要匀，夯击要实。这是确保成桩质量的要诀。

（4）每次虚投厚度应小于40cm，以2～3个强劳力着力夯击5～8击，以夯击声沉闷停夯。

5 复合地基检测与加固效果评述

复合地基检测布点原则是：①不同地质单元；②面上合理控制；③地质条件较差地段；④施工质量欠佳处；⑤建筑物应力集中，结构体复杂处。根据上述原则，布置5组复合桩静载荷试验和68组（136点）桩体，1/2处桩间土进行N10动力触探和静力触探原位检测。

静载荷试验按复合地基承载力2倍加荷（k=2），以沉降比s/b=确定承载力。标载承载力fck=176～205kPa，标载沉降量s=～，满足设计和规范要求。

桩土的动静触探检测，检测深度大于桩长，一般在左右。桩体承载力fpk=186～278kPa，压缩模量Eps=10～；1/2桩间土承载力fsk=82～108kPa，压缩模量Ess=～，较原土仍有较大提高（表1）。复合地基承载力fck：176～205kPa，压缩模量Ecs=～，与静载荷试验结果十分接近。两种检测手段同步进行，龄期28d左右。其桩身强度仅为后期强度的50%～60%，还有较大的安全储备。

表1 加固前后1/2桩间土强度提高率

6 结语

在实际工程中应用石灰桩加固软弱地基的实践表明，在进行石灰桩设计时，应根据具体情况如场区地质条件和荷载情况的不同，调整配合化、置换率、桩长等，以满足建筑物对复合地基的承载力和沉降要求，防止不均匀沉降的产生。通过石灰桩加固，其土性和强度均有较大改善，变形量有较大减小。石灰桩具有造价低、施工速度快，便于就地取材等优点，是一种值得推广的适用于各种软弱地基的加固方法。

参考文献

龚晓南.复合地基.杭州：浙江大学出版社，1996.

刘鹏.水泥土桩设计探讨.洛阳大学学报，1999，14（4）：66～68.

史佩栋，陈环.石灰加固软基技术现状与展望.岩土工程师，1994，（2）：12～20.

王伟堂.石灰桩加固大面积厂房软土地基.地基处理，1995，（1）：82～90.

Stabilizing Soft Foundation with Quicklime Piles

Xing Yong-qiang1，2Weng Hong-liang2

（ University，Tianjin 300072； institute of Henan Province，Zhengzhou 400053）

Abstract：As a reliable technique with a low cost and a high speed of construction，stabili-zing soft foundations by quicklime piles has been widely this paper，the successful experiences in studying and applying quicklime piles obtained by Geo-sciences institute of Henan Province are stabilization mechanism of the quicklime pile is analyzed，use condition，the problem to make a pile and the stabilizing effect are expounded.

Key words：soft foundation；quicklime pile；composite foundation；stabilizing foundation

高速公路路基雨季施工技术研究论文

摘要： 高速公路工程路线的主体路基，施工质量直接影响道路的使用效应。高速公路路基的质量对高速公路的表现有很大的影响。因此，在雨季施工中应严格按照监管要求。本文对高速公路路基的雨季施工技术作进一步地分析研究。

关键词： 高速公路;雨季;路基施工

随着社会主义经济的发展，交通运输业也逐渐地发展壮大。但公路建设也取得了一定成效。近年来，公路路基施工过程受到许多不利因素的影响。但可以说，路基施工技术从简单包含复杂。在雨季，降雨将严重影响到施工进度和路基稳定。克服这些不利因素，使路基工程质量得到保证。虽然公路路基施工是一个复杂而经济的活动，但遇到雨季将给道路施工带来很大的挑战，。南于雨季特点不稳定，降水难以估计，对于公路项目的建设，是一个很大的障碍j但由于时间长短，必须保证施工进度，还要保证安全质量的建设。因此，在高速公路的建设中，如果遇到雨季，我们必须采取一切预防措施来保护施工安全和施工质量。以下专题研究对公路路基雨季施工技术进行深入研究和分析。

1 雨季对路基施工的影响

工期方面

在施工过程中，如果遇到下雨则不能进行施工。雨后虽然有一些水流走，但还有很多水留在土壤中，不能开始路基充填工作，只能在干燥后才能使土壤水分达到合理的范围可以填满工作。在干燥过程中，待测土壤的含水量，但对于土壤干燥，最重要的是通过自然干燥是最好的。面对路基施工期的紧张局面，为了减少土壤含水量和通过混合石灰来减少。如果时间完全允许，土壤最好自然干燥。用石灰进行土壤改良，是在破碎的情况下，为了打架施工的时间，只能采取这样的方式进行。工程开工前通过当地水文地质和气象部门提供的资料和走访当地群众，了解易发生洪水沟壑的情况，在危险地段布置必要的防洪堤等设施。

质量方面

对于带有土壤的路基，最好的情况是水分含量较少，这样在一定程度上可以加强压实效果。如果土壤含水量太多，路基上的春季情况就很容易出现。通过深入考察，在施工控制中，含水量应高于最佳含水量。在出现橡胶土的情况下，如不能压实，挠度值大，强度低，这是路基含水量高的`原因。如果路面在这样的土壤基础上进行，会造成一些疾病。另外，路基上有一层软土层，因为在实际施工作业中，路基填料和含水量控制有一定的误差，这是非常不稳定的。由于整个道路故障或使用中不能交付，这是由一层软土引起的。所以在雨季建设的路基上要谨慎，制定一些防治措施的措施，防治雨后的治理措施，建材发展导向不能够盲目地进行。

同时，需要合理地布置施工现场，临时房屋及一些临时设施不得修筑在受洪水和山洪暴发威胁。机械停放场地应选择地势较高的地方，不得将机械停放在低洼、沟底处，以免山洪暴发时不能够及时地撤离。

2雨季路基施工常见病害及形成原因

弯沉偏大

为了防止路基路面出现裂缝，沉陷，车辙等现象，只要达到足够的偏转程度即可。南于假设第一年完成第一年不利季节的偏转控制指标，这是中国道路设计偏转控制指标。引起剧烈变化的诸多因素，如压实，湿度，温度和环境条件。在施工过程中，为了能够控制压缩后压实的主要手段尽可能地提高了干燥和潮湿的道路状况。

路基翻浆

由于路基本体发生变形造成的基床结霜，下沉等疾病的变形。霜冻泥沙和床塌陷之外的挤压疾病，是由于床床变形的不同阶段的特征，结霜泥土，导致陷阱，严重危及道路安全。路基淤泥则是由于床层排水不畅，承载能力不足和土路基承载能力下降所导致。如果水来自雨水，霜冻泥浆的表现为季节性，旱季不发生，但雨季发生; 水如果从地下水，结霜泥的表现为多年生，所以雨季更严重。如果床土膨胀土没有被更换或改善，其排水系统不完善，这是由床床土壤承载能力下降的原因造成的。

路基两侧积水

路基一侧的积水太多，水在短时间内难以排放，雨水则会进入到路基内部，影响路基的整体稳定性。在挖掘涵洞基坑中，围堰周围没有固定坑，也没有施工临时排水渠，使得涵洞排水不能得到保证，导致水分过多，路基的稳定性因雨下雨而损坏，这是产生危害的原因。

3路基在雨季施工技术的研究

雨季施工前的准备

在雨季施工中，定期降雨施工造成很大的不便。地球被雨水浸泡是最重要的问题，使得时间表受到不利影响，项目质量已经有一定的影响。原因是因为土壤含水量缓慢增加，不能滚动，容易发生结垢，使施工不能开始，施工道路难以通过等原因。所以在雨季施工中，要采取一些有效的技术措施。在雨之前，要开展一些规划和现场设置1些排水系统，可以及时下雨，并得到保证。在临时施工部分，可设置输水管道将通过路基挖掘段引水，使沟沟，河流降低原排水能力。这是渡槽斜坡的保证;为了满足用水要求，您必须掌握渡槽段的尺寸。为了满足道路清关要求，在下游高程和渡槽高度进行精确控制。

雨季对路堤的填筑

在雨季堤防施工过程中，对施工现场的其他车辆严格控制交通，并允许车辆建设进入。在填满堤坝之前，先挖下排水沟，但必须在填筑脚下。使现场不能保持水分，鹅卵石，砾石，沙子等土壤作为填料。但是在雨季施工填料中，路堤要分层灌装，否则在雨季施工填料不能进行，原因是水太大，土壤不能干。

需要借土时，要满足路基稳定的要求。在雨期施工中，对洞内加强超前支护和喷锚支护管理，防止因雨水沿裂隙渗入，增大水压力，引起支护变形，防止断层破碎带渗水量加大，减弱层间的相互作用力，造成裂隙张开，引起围岩失稳。

合理处理过湿的土壤

对于土壤湿润的现象，要进行科学合理的分析处理。对于湿土深度不超过2米的水分含量可以挖土，填充相应的干土或挖石渣，天然砂砾等，层压真正需要密度。污泥排出后，土壤将被粉碎并与5%至10%的石灰粉混合，以确保土层的厚度达到所需的压实标准，使其成为稳定的土壤加固层。当处理湿土也可以用来填充大型风化石，在选择厚度约50厘米的岩石层填充地板后，软土和湿土挖掘，有一个间隙，使用砾石填充，然后使用重的滚筒被压碎，然后填充路基。

，混凝土施工

对于道路施工来说，天气变化的密切控制是非常重要的一环。在施T模板涂刷时，必须在阳光灿烂的日子进行处理。在雨中涂刷层将被冲洗出来，需要预先准备防冲刷措施。具体说来，雨较大时不适合施工。其次在施工时，最好是测量混凝土的含水量，还可以根据实际情况调整混凝土中的含水量，其次是施工时要多留几个施工缝。另外下雨天不进行钢铁焊接的工作，如果迫切需要这样的施工，要做好防雨水的措施。

4结语

公路路基施工是一种露天作业，一般受自然条件的制约较大，特别是水土流失最严重的影响，是影响项目质量和进度的主要因素。但只要施工人员掌握一些天气变化的自然规律，采取一些有效的应对措施，就可以尽量减少影响。因此，在雨季施工中，要严格按照路基施工技术规范，使建设效果更加满意，使施工技术进一步完善。

对于高速公路路基的施工建设，遇到雨季的情况非常频繁，由于公路建设本身遇到的特点，雨季施工质量将大大降低。所以即使施工工作不管多么好，遇到雨季也没有及时采取手段保护施工路基，那么施工质量会更糟，甚至产生不良的后果。所以在实际施工中，每个环节的施工都要严格按照规定进行，同时对于施工的监督管理工作也要加强，这样可以更好的保证施工的顺利进行。

参考文献

[1]许尔明.高速公路路基雨季施工技术研究[J]，江西建材，2015(24).

[2]胡国英，高速公路路基雨季施工技术研究[J]工程技术：文摘版，2016(7):00117-00117.

[3]赵东斌，王成忠，浅析高速公路路基雨季施工技术研究[J].工程技术：全文版，2016(12):00139-00139.