在沿海、河滩等地区,道路建设常面临深厚的软粘土层。软土具有高含水量、大孔隙比、低强度和髙压缩性的特点,导致道路沉降大、稳定性差。利用石灰处理软土地基,是一种行之有效的地基加固方法。
石灰处理软基主要通过以下几种机理实现加固:

吸水与升温效应: 当生石灰(CaO)打入软土中,它会立即与土中的自由水发生剧烈的消解反应:CaO + H₂O → Ca(OH)₂ + 65 kJ/mol。这一反应具有双重效应。首先,它直接吸收了大量的水分(1kg CaO吸收0.32kg水),迅速降低了软土的含水量。其次,反应释放的大量热量使桩周土体温度升高(可达100°C以上),进一步蒸发水分,并加速了土体的固结和化学反应。
离子交换与絮凝作用: 与处理其他粘土一样,生成的Ca(OH)₂解离出的Ca²⁺与软土颗粒表面的阳离子发生交换,使土颗粒絮凝,结构从分散状变为团粒状。这降低了土的塑性,提高了其 permeability(渗透系数),有利于后续的排水固结。
胶结作用: 在长期过程中,石灰与软土中的硅铝矿物发生缓慢的火山灰反应,生成胶凝物质。这些物质在土颗粒间形成胶结,提供了长期的强度增长。
主要的工程技术形式:
石灰桩法:
工艺: 使用专用的成孔设备(如振动沉管、螺旋钻)在软基中成孔,然后向孔中填入生石灰块或生石灰粉,最后夯实形成桩体。
作用: 形成的石灰桩体本身具有一定的强度和刚度,它与周围的被加固土体共同构成复合地基。桩体起到应力集中和竖向排水通道的作用,加速软土的固结。
深层搅拌法:
工艺: 使用深层搅拌机械,将旋转的搅拌头沉入软土中,同时通过叶片上的喷嘴向土体喷射石灰浆液(或粉体),通过搅拌头的高速旋转,将石灰与原位软土强制搅拌均匀,形成连续的水泥土桩柱(或墙体)。
作用: 形成大范围的、强度更高的加固区,适用于对沉降和稳定性要求更高的路段。
设计要点与注意事项:
加固深度与范围: 需根据软土层厚度、荷载大小及沉降控制要求确定。

置换率与桩径/间距: 决定复合地基的承载力和变形模量。
环境影响评估: 石灰桩施工可能会引起地面隆起和侧向位移,对邻近建筑物需采取保护措施。生石灰消解产生的热量和碱性环境,需评估对地下水和周边生态的潜在影响。
效果检验: 加固完成后,需通过静力触探、十字板剪切试验或载荷试验来检验处理效果。
石灰处理软基技术充分利用了石灰的化学特性,实现了吸水、升温、胶结的复合加固效果,是一种快速、经济且效果显著的地基处理方法,在软土地区道路工程中具有广泛的应用前景。