石灰改良膨脹土路基施工技術研究

潘慶紅

摘 要：在公路建設規模逐步擴大的今天，建設過程中往往會遇到不良土質，如膨脹土。目前針對高等級公路膨脹土改良技術應用研究較多，且取得了良好的使用效果。膨脹土內粘粒所占比例較大，將一定量石灰摻入膨脹土內，可增強土體強度，減小膨脹性，最終達到提升土體工程性質的目的。為此，本文在充分掌握膨脹土概況的基礎上，對石灰改良膨脹土路基施工工藝等內容進行了分析與探究。

關鍵詞：石灰；膨脹土；施工工藝

1 膨脹土的概況

作為一種膨脹性顯著的土體，膨脹土的特點為吸水膨脹、失水收縮，是工程領域最為常見的隱形地質災害，對工程結構破壞嚴重，尤其是公路路基施工中破壞作業較為嚴重。為此，必須了解膨脹土構成及性質。

1、膨脹土構成。膨脹土主要由蒙脫石礦物成分組成，強親水性礦物質是膨脹土的粘粒成分。硅氧四面體片以及氫氧化鋁八面體片對土體物理性質起著重要的作用。膨脹土主要由夾著一個八面體片的兩個四面體片重復堆積組成，從而形成三層型。根據層間水化離子的吸附水性，結構單位填充會造成晶格活動較大，從而讓整個土體的壓縮性和膨脹性變大。

2、膨脹土性質。膨脹土和其他粘性土有很大的區別，具有強烈的吸水膨脹、失水收縮、易裂縫、易固結以及強度容易衰減等特性。在公路建設中必須處理好改性，避免對公路建設造成巨大損害。不同情況下的壓力膨脹率和自由膨脹率可以反映土的具體膨脹性能。膨脹土的含水量和膨脹率大小成反比關系，膨脹率越高，土的含水量就越低。因此，自由膨脹率是反映膨脹土工程地質分類最主要的因素。交通部門根據相關法律規定：Fs≥90%的為膨脹土；Fs在65%～90%之間的是中性膨脹土；Fs在45%～65%之間的是弱性膨脹土。土體當中含水量是施工性能改性的重要條件。

2 石灰改良膨脹土路基施工工藝

某公路路基第一合同段共有156萬m?粘土、弱膨脹土路基改良處理工程，其中121萬m?為主線段K23+075—K35+508.5所需處理量。根據工程建設所需，本工程選取5%石灰改良處理路床，原地面清理后，可選取3%石灰改良處理路堤。

2.1 基底清表

遵循施工互不干擾原理進行作業區段合理劃分，本工程以100—200m作為區段劃分長度，隨后將基底表層雜物，如植被等清理干凈，并做好臨時排水系統，加強臨時排水設施修建，避免水分浸泡、侵蝕路基結構，盡量利用原有水文及河道，減少對周邊自然環境影響。取土場也應設置排水系統，將膨脹土含水率控制在合理范圍之內，利用灑水或晾曬方式處理填筑材料，將其含水率調整至最佳。為使膨脹土結構達到緊密狀態，填料粒徑應盡量均勻，不宜存在粒徑過大顆粒，在路拌施工過程中，必須保證填料攪拌均勻后方可進行碾壓施工，有效提升路基強度。隨后平整、碾壓基底，待其質量檢測合格后即可進行以下作業。

2.2 施工放樣

間隔20m進行一中樁放置，且按照本層高層將邊樁準確放出。通過白灰打方格，以此對土方量加以控制，確定施工用量。

2.3 上土、粗平

運輸車輛以自卸車為準，粗平施工以推土機作為主要施工機械，根據20cm推平。弱膨脹土土厚度可通過人工挖坑方式進行厚度檢測，保證在合理范圍內加以控制。上土后通過推土機整平，避免夾層等問題產生。

2.4 翻曬、粉碎

膨脹土含水率高于最佳含水量允許范圍時，應及時采取科學有效的進行予以處理，本文以翻曬法為主，以此達到含水量減小的目的。粉碎、翻曬時可選取的機械設備主要包含鏵犁、圓盤耙等，待其含水量滿足設計要求后，可利用壓路機將翻曬土封住，防止土內進入潮氣，對翻曬效果造成嚴重影響。如膨脹土具有較高干硬強度，砂化土含水率滿足設計要求后，拌和仍無法達到良好粉碎效果，這種情況下，應在摻灰前進行一次粉碎，提高粉碎效果，這樣可達到顆粒徑減小的作用。粉碎效果最佳狀態時的含水率一般為28%左右，且在5cm以內控制顆粒徑。拌和前可選取推土機進行整平，選取壓路機進行適當靜壓施工。

2.5 布灰拌和

拌和時可選用路拌機就地拌和，一般僅做小面積均勻拌和即可，因此必須確保布灰具有良好均勻度。土體平整施工后，應間隔3m進行方格打設，且按照含灰率，對各個方格內石灰用量加以確定，本工程為0.82m?。同時確定掛線高度，并向方格網內堆放材料，通過人工方式攤鋪，堆放于方格網內灰料可選取木板耙均勻鋪設。如施工當天風力在4級以上，不得進行布灰施工。施工過程中極易損失大量石灰內的有效鈣鎂含量，為確保石灰劑量與施工規范規定相符，摻入石灰量應高于設計要求1%左右。為降低補料難度，應遵循“寧高勿低”原則，攤鋪石灰、土厚度，隨后選取平地機將高出部分刮平。完成灑布石灰作業后，即可進行拌和施工，拌和深度應深入下承層2cm左右，且在50cm以上控制輪跡搭接寬度。指派專人做好檢查工作，保證能夠及時調整。待拌和料粒徑滿足設計要求后，石灰劑量可選取EDTA滴定法進行檢測。如石灰劑量較少，則應進行石灰補充，隨后再次進行拌和直至滿足施工規定。

2.6 填料平整

拌和灰土后，需選取平地機進行1遍粗平施工，保證表面基本平整，將土坎、溝槽等及時消除。隨后進行2遍穩壓，機械設備以振動壓路機為準。按照“由外—內”順序進行刮平，直到滿足標高、平整度要求。并做出4%路拱，保證縱向平順。

2.7 碾壓夯實

選取20t振動式壓路機進行碾壓施工，按照密實度系數標準、填土厚度等條件確定碾壓遍數，以4到6遍作為碾壓遍數。可遵循“兩側—中間、慢—快、輕壓—靜壓—重壓”原則施工，且在40cm以上控制兩輪跡搭接寬度，2m以上控制兩區段縱向搭接長度。一般可選取對接方式進行兩工作段搭接。拌和前一段后，碾壓預留長度控制在5到8m之間，碾壓后一段時，可同時拌和前段預留部位。施工過程中，為避免損壞表層，不得在碾壓后的土層上急轉彎、剎車等。

2.8 養生

完成下層施工前，無法進行上層及時鋪筑時，需保濕養生暴露在表層的改良土，可選取灑水等方式進行養護，通常在7d以上控制養護期，保證路面表層始終濕潤。

3 石灰改良膨脹土施工質量控制

3.1 質量檢測

壓實質量是路基施工質量管理最重要的內在指標之一，只有充分壓實，才能保證路基的強度、剛度、平整度以及使用壽命。現場用灌砂法分層檢測壓實度，只有檢驗值合格后方能進入下一道工序。若抽檢點壓實度均不合格，要求進行補強，或靜置1d后繼續碾壓，直至滿足規范要求為止。

3.2 分層填筑厚度控制

根據行車荷載在土中分布的特點，路基填筑施工中，不同填筑層位要求達到的壓實度不盡相同，且每填筑一層，均受其下層基土的含水率和壓實度影響，填筑層位低，要求的壓實度較小，而層位高則較大，因此要求石灰土分層填筑厚度隨路基下層含水率和相應壓實度做出相應調整。施工前先按填土厚度、松鋪系數計算出試驗路段的用土量，進場卸土時安排專人指揮車輛倒土、收方計量，并隨時檢測、調整、記錄松鋪厚度。填料粒徑控制該試驗路段在灰-土摻拌過程中，土塊粒徑控制在60mm以內，不允許含有大塊土團，以免影響改良土的性能。

4 結束語

綜上所述，路基是公路工程重要構成部分，其承載力直接影響工程質量及使用年限。膨脹土路基壓縮量較高，強度低，不利于公路工程穩定性，必須結合公路工程實際情況，選取相應施工技術，切實提升路基施工質量。石灰改良膨脹土技術能夠對膨脹土路基進行有效處理，提高路基承載力。

參考文獻

[1]楊俊，許威，張國棟，唐云偉，陳紅萍.不同材料對宜昌弱膨脹土膨脹性的改良效果研究[J]. 信陽師范學院學報（自然科學版）. 2014（01）

[2]蘇偉，曾娟娟，白銀涌.益婁高速公路膨脹土石灰摻量的試驗確定[J]. 湖南文理學院學報（自然科學版）. 2017（03）

[3]阮志新，藍日彥，陳宏飛. 石灰改良膨脹土填筑路基的施工工藝及質量控制[J]. 中外公路. 2012（02）

[4]陶福金. 武漢至安康鐵路襄胡段路基石灰改良膨脹土填料試驗研究[J]. 路基工程. 2011（05）