石灰改良膨脹土在鄧鄂高速公路路基施工中的應用

摘 要：本文結合鄧州至豫鄂省界高速高速公路的膨脹土改良應用工程實例，主要從施工工藝方面介紹了石灰改良膨脹土路基填筑施工質量控制的重點和方法，從膨脹土的定義、性質、膨脹土路基施工過程以及膨脹土路基填筑的質量控制措施等方面進行分析。

關鍵詞：石灰改良膨脹土；路基施工；應用

中圖分類號：U414 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）17-0000-00

1 工程概況

鄧州至豫鄂省界高速公路位于鄧州市彭橋鎮趙樓東，與內鄧高速相交，終點位于豫鄂省界的彭橋鎮翟莊南，與湖北省老宜高速老河口至谷城段高速公路相接，路線全長13.093km。沿線膨脹土分布甚廣，除局部的的現代河谷地帶，大部分為膨脹土分布，其成因類型主要為殘坡積和湖沉積，巖性主要為黏土。全線挖方608.37千立方米，大部分為中等膨脹土，填方1644.9千立方米。

原設計全線挖方均為膨脹土全部為棄方，填方填料主要為弱膨脹土（借方）摻6%石灰路床處理和山皮土。

2 石灰改良膨脹土施工準備工作

2.1 對全線挖方段的膨脹土進行調查和試驗

開工進場后首先組織施工單位和中心試驗室對全線挖方路段進行調查取樣，從不同地點和深度對挖方的土樣進行自由膨脹率試驗，通過試驗可以看出土樣自由膨脹率大部分在20%--60%之間。同時又對摻石灰后的自由膨脹率進行試驗，通過試驗可以看出摻加5%的石灰后自由膨脹率在10-20之間，處理效果相對較好，完全規范要求且經濟效果也較好。部分試驗結果見表1。

另外又分別委托兩家檢測機構做了膨脹土摻5%石灰土處理的脹縮總率，完全滿足JTG F10-2006公路路基施工技術規范中要求的改性處理后脹縮總率不大于0.7%的要求。

根據調查周圍大部分土樣為均為中等膨脹土，且大部分為基本農田，而山皮土成本高且對環境有比較大的影響，考慮到大部分挖方廢棄需要征地對環境和工程造價均不利，最終根據試驗結果和經濟比較確定挖方全部進行摻灰利用。

2.2 石灰材料準備

對周圍進行調查，由于大氣污染治理環境影響生石灰粉產量少而且質量不好保證，由于全線使用量比較大且相對比較集中，最終大家通過開會討論同意采用采用消解石灰，但要求等級為 II級以上、有效鈣鎂含量大于或等于60%。在使用前7-10d石灰必須進行充分消解。消石灰在使用前必須過30mm篩子，保證大部分的雜質和灰塊篩除。上路床盡量采用袋裝生石灰粉，要求等級為II級以上。

進場的石灰試驗合格后在指定地點統一進行消解，消解場地選擇在地勢平坦又遠離農田和房屋的區域，而且要處在下風頭處或背風地帶，周圍設不低于2m的圍擋。采用原地面下挖或碼放的方式進行消解，當采用碼放時，塊灰碼放高度50-100cm為宜，緊挨塊灰區周圍用裝載機圍好超過塊灰堆100cm的土圍堰并夯實（不能透水），這樣可以防范消解時水和灰粉外流；然后使用水車和高壓水泵和長3.5m、直徑25mm帶孔鋼管插入灰堆中給塊灰上加水，一般結合天氣情況和消解時放熱情況，澆水量為塊灰重量的60-80%，石灰消解時要求控制用水量。消石灰必須過孔徑30mm的篩，篩子是用鋼筋和鋼管焊制成斜坡形狀，篩網長寬約4-5米，篩子四腳有3-4米的支腿。根據需要邊過篩，邊移動篩子，過好篩的灰堆在一起，用塑料布覆蓋做好防水備用；篩余的灰塊繼續加水消解，無法消解的灰塊或石塊集中堆放到指定位置，隨后集中深埋。石灰充分消解后，應進行石灰的技術指標試驗。試驗合格后，方能使用。

3 施工工藝控制（圖1）

3.1 實驗室試驗工作

根據5%的石灰摻量最大干密度、最佳含水率，計算出7m×7m灰格20cm厚路基5%石灰土中摻灰用量及素土的用量。根據標準擊實試驗可知5%石灰摻量最大干密度為1.65g/cm?，最佳含水率為15.6 。

根據5%石灰配合比計算石灰的用量，5%石灰土的最大干密度1.65g/cm3、最佳含水量15.6，確定每立方米干混合料的中干灰的質量等于1650*5=82.5 kg，根據壓實厚度為20 cm可計算出每平方米所需干灰的質量82.5*0.2=16.5 kg，每7 m×7 m方格干灰質量16.5*7*7=809kg。

由試驗室經過檢測石灰的干灰密度為755 kg/ m3，所以每7m*7m方格干灰的體積 V=809/755=1.07m3，所以生石灰干灰厚度為 h=1.07/49=0.02 m即2.0 cm厚。

3.2 測量放樣

下承層檢驗合格后，應盡快在頂面恢復中線，要求每20 m設一樁，垂直中樁在橫向兩邊打出邊樁，這樣可以保證路基的高程及橫坡，同時并沿縱、橫向每隔7 m×7 m用石灰線灑線，以控制倒土數量。

3.3 上土攤鋪、粗平

從相鄰挖方段取土運至現場，首先從填筑路段的一端倒料，用推土機推開粗平。采用體積法控制上土厚度，每層壓實厚度不得超過20cm，根據試驗段確定的松鋪厚度25cm控制。具體辦法是：每車裝土方量大概是25方，每個方格倒土量為0.25*7*7/25=0.5車，然后用推土機進行推平，最后檢查松鋪厚度不超過25cm。

3.4 布灰

推土機大致推平后再用平地機再精平一遍即可劃方格布灰，根據土層每平方米的石灰摻量，再根據每個方格網的面積計算消石灰攤鋪厚度為0.02 m，保證每個方格石灰劑量符合5%的摻量要求，利用人工和簡易工具將每個方格網內的石灰撒布均勻，同時及時檢出灰塊。

3.5 拌和及晾曬

路基，石灰撒布完成后用租用當地改進的旋耕耙進行拌和，拌和后接著用鏵犁進行翻拌，由于膨脹土顆粒比較大，按照上述至少進行五遍才能保證拌和均勻，旋耕耙配合鏵犁既保證了含水量的較快的降到最佳，也解決了旋耕耙拌和時底部不能拌勻的問題。同時由于當地設備較多對全面進行路基填筑也有比較好的設備保證。鏵犁翻拌時最好深至下承層的表面并侵入約5-10mm，避免出現素土夾層現象，使上下施工層能夠很好的結合。

拌和灰土務必上下均勻一致，拌和過程中專人負責隨時檢查，禁止出現花白條帶和上面灰多而下面少的現象，拌和均勻后的土顆粒粒徑不大于15mm，拌和應自最外邊開始而后向中心。挖方段取土含水量普遍較大，一般在20 以上，拌和時應經常檢查含水量，根據含水量的大小控制鏵犁的翻拌時間，避免出現偏小的情況。拌和完成后，施工單位試驗室在灰劑量自檢合格后的基礎及時上報監理工程師，待監理工程師抽檢合格后方可進行下一步施工。

3.6 整形

粗平采用推土機進行，粗平后用20t振動壓路機快速靜壓一遍，然后迅速恢復中線及邊線，最好再用平地機精平1-2遍即可。

平地機作業順序由路邊開始，逐漸向路中心進行刮平，對于局部低洼處，人工用齒耙將其表層5cm進行耙松，同時用新拌和的灰土進行找補平整。

3.7 碾壓

在碾壓順序上，首先用20t以上的振動壓路機靜壓一遍，接著用同樣的壓路機強振至少4遍，直至表面無明顯輪跡后，再用振動輪壓路機靜壓1-2遍用以消除表面輕微輪跡。在最后靜壓開始時，試驗人員可以進行壓實度檢測，壓實度用灌砂法檢測。如檢測結果不能達到設計和規范要求，根據檢查結果安排強振遍數。

4 結語

鄧州至豫鄂省界高速公路把原設計作為棄方的膨脹土作為改良進行利用，在施工過程中加強管理，保證了石灰改良膨脹土的施工質量。由于就地取材降低了工程造價，同時工程進度也得到了保證，對環境保護也起到比較好的效果。在施工中總結了一些比較好的經驗和做法也可為其他項目作為參考。目前項目已經通車，路基穩定，邊坡綠化效果也比較好

參考文獻

[1]中華人民共和國行業標準.公路路基施工技術規范（JTG F10-2006） [S].北京：人民交通出版社，2006.

[2]中華人民共和國行業標準.公路土工試驗規程（JTG E40-2007） [S].北京：人民交通出版社，2007.

[3]中華人民共和國行業標準.公路路面基層施工技術細則（JTG T F20-2015）[S].北京：人民交通出版社，2015.

收稿日期：2018-07-05

作者簡介：張軍超（1975—），男，河南許昌人，本科，工程師，研究方向：公路橋梁。