石灰改良膨脹土在路基施工中的應(yīng)用研究

夏芳

【摘要】膨脹土的改良方法有很多，石灰改良膨脹土是最普遍、最有效的方法之一；石灰改良膨脹土的CBR值受含水量和灰劑量的影響較大，膨脹土的適度摻灰可使其強(qiáng)度大幅增加，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定摻灰比例；同時(shí)在保證路用力學(xué)性能的條件下，適當(dāng)增加施工含水量3個(gè)點(diǎn)，有利于強(qiáng)度的改善，對(duì)路堤結(jié)構(gòu)的施工后水穩(wěn)定性也更加有利。

【關(guān)鍵詞】路基施工；石灰；膨脹土

Application of lime modified expansive soil roadbed construction

Xia Fang

（Pingdingshan City Construction Project Bidding Management Office Pingdingshan Henan 467044）

【Abstract】There are many improved methods of expansive soils， lime modified expansive soil is one of the most common and most effective way； CBR value lime expansive soil improved greatly influenced by moisture content and ash dose， moderately expansive soil mixed with ash can make it strength increased significantly from the test data to determine the proportion of mixed gray； while ensuring the mechanical properties of road conditions， and appropriately increase the water content of 3-point construction， will help to improve the strength， stability on the water after the construction of the embankment structure more favorable .

【Key words】subgrade construction；Lime；Expansive soil

1. 引言

膨脹土是不能被直接應(yīng)用在公路工程中的，它的的礦物成分主要是蒙脫石，為一種高塑性粘土，一般承載力較高， 具有吸水膨脹、失水收縮和反復(fù)脹縮變形、浸水承載力衰減、干縮裂隙發(fā)育等特性，性質(zhì)極不穩(wěn)定[1] 。常使建筑物產(chǎn)生不均勻的豎向或水平的脹縮變形，造成位移、開裂、傾斜甚至破壞，且往往成群出現(xiàn)，尤以低層平房嚴(yán)重，危害性很大；膨脹土粘粒成份主要由強(qiáng)親水性礦物質(zhì)組成，并且具有顯著脹縮性的粘性土。該土具有吸水膨脹.失水收縮并往復(fù)變形的性質(zhì)，對(duì)路基的破壞作用不可低估，并且構(gòu)成的破壞是不易修復(fù)的。為了保證道路在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)路基的穩(wěn)定和路面的平整度，達(dá)到安全.舒適行車的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。

目前，膨脹土改良的方法主要是化學(xué)改性，例如摻石灰、水泥、粉煤灰、氯化鈉和磷酸等外摻穩(wěn)定劑。其中，石灰改良膨脹土是最普遍、最有效的方法之一。挖方段遇膨脹土?xí)r，若方量較小，則直接棄掉，若方量較大時(shí)，則就地?fù)交姨幚恚徒褂?；取土?chǎng)遇膨脹土，則就地?fù)交?，然后拉走使用；清表后發(fā)現(xiàn)膨脹土，則先確定方量大小，數(shù)量較小時(shí)則挖棄換填，數(shù)量較大時(shí)則就地?fù)交?，就近使用?/p>

2. 試驗(yàn)確定

（1）土性介紹。

膨脹土土質(zhì)一般為褐黃色——灰黃色粘土，其膨脹土的自由膨脹率一般在32%～61%之間，體縮率14.4%～20.0%，縮限為10.8～29.1%，收縮系數(shù)為0.24%～0.42%，素土的脹縮總率為4.67%～0.91%之間，屬于弱膨脹土，其中某取土坑土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1，由于土源緊張，此路基采用摻石灰進(jìn)行改良。

（2）石灰劑量與CBR關(guān)系。

試驗(yàn)均按照土工試驗(yàn)規(guī)程執(zhí)行，擊實(shí)試驗(yàn)采用重型擊實(shí)法。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制關(guān)系圖如圖1所示：

由圖可以看出在膨脹土摻入石灰后進(jìn)行的室內(nèi)CBR試驗(yàn)中，CBR隨石灰劑量的增加而增大，其中石灰改良膨脹土后的CBR值相對(duì)素土顯著提高，已滿足路基設(shè)計(jì)要求，且在石灰灰計(jì)量為5%以內(nèi)時(shí)，強(qiáng)度增長(zhǎng)顯著；在石灰灰計(jì)量超過5%時(shí)，則明顯減緩。鑒于CBR試驗(yàn)沒有考慮齡期的影響，在長(zhǎng)齡期條件下，石灰改良土受類火山灰樣作用等長(zhǎng)期效應(yīng)，將逐漸形成石灰改良土體的結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步提高石灰改良土的力學(xué)性能和穩(wěn)定性[2] 。

因此，采用5%石灰灰劑量改良膨脹土，其力學(xué)性能已能很好地滿足路用的要求。

（3）含水量與CBR關(guān)系。

在相同擊實(shí)功（重型擊實(shí)儀器落錘27次），相同灰劑量（5%）下，配制灰土的不同含水量，再測(cè)其對(duì)應(yīng)的CBR值，根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制關(guān)系圖如下：

由圖可以看出，CBR值在含水量不斷增加的情況下，逐漸升高而后又逐漸下降，變化趨勢(shì)如同擊實(shí)曲線一樣存在最高點(diǎn)，數(shù)據(jù)表明這個(gè)CBR值最高時(shí)對(duì)應(yīng)的含水量為21.8%，比擊實(shí)確定的最佳含水量19.0%大了2.8%，反過來也可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)擊實(shí)最大時(shí)所確定的最佳含水量19.0%處并不是CBR最高的。

從上述試驗(yàn)結(jié)果的分析可知，弱膨脹土的CBR值受到含水量的影響，弱膨脹土在最佳含水量下壓實(shí)，雖然可獲得壓實(shí)度最大的優(yōu)點(diǎn)，但存在CBR值較小和遇水后相對(duì)干濕程度加大而使膨脹量加大的缺點(diǎn)。最終路基是要保證承載力的， CBR值當(dāng)然是越高越好，若采用大于最佳含水量2.8%的控制標(biāo)準(zhǔn)，只要現(xiàn)場(chǎng)稍增大壓實(shí)功來彌補(bǔ)壓實(shí)度欠缺的問題，就可獲得較高的壓實(shí)度和最大的CBR強(qiáng)度，且浸水后的膨脹量也比較小，具有較好的水穩(wěn)定性[3] 。endprint

3. 現(xiàn)場(chǎng)施工控制要點(diǎn)

通過以上試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，得出現(xiàn)場(chǎng)施工膨脹土?xí)r應(yīng)特別要注意以下幾點(diǎn)：

（1）悶料。

取土坑燜料用設(shè)計(jì)摻灰劑量的40%的生石灰進(jìn)行燜料，燜料時(shí)間3天，為防灰劑量衰減，燜料時(shí)間也不宜過長(zhǎng)（<7天），且中途需要翻拌以保證灰、土均勻[4] 。

（2）摻灰要求。

對(duì)于動(dòng)態(tài)摻灰要求的路基，在保證總灰量不變的情況下，最好能每層都摻拌石灰，總體遵循灰劑量上多下少原則，使得摻灰后的路基土層和素土層相比能大幅提高承載力。

（3）嚴(yán)控含水量。

碾壓前除保證土的粉碎顆粒不要過大外，各個(gè)測(cè)點(diǎn)含水量不得低于最佳含水量，應(yīng)比最佳含水量大3%，土層上下含水量要翻拌均勻，合格后及時(shí)碾壓以防失水，對(duì)于碾壓時(shí)間過長(zhǎng)，表面干燥的路基，應(yīng)灑水浸潤(rùn)表面后再行碾壓，驗(yàn)收合格后及時(shí)上土覆蓋養(yǎng)生。

（4）嚴(yán)控灰劑量。

一是量不得少，二是碾壓前須保證灰、土拌和均勻，土層上下均勻。

（5）碾壓要求。

應(yīng)根據(jù)初選的攤鋪、碾壓機(jī)械及填料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)實(shí)驗(yàn)，確定松鋪厚度和碾壓遍數(shù)、機(jī)械配套方案等，實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)度不宜小于100米。

（6）排水。

膨脹土遇水后原有狀況變化迅速，因此整個(gè)施工期間要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾壓前降雨，要搶先預(yù)壓排水。

（7）檢驗(yàn)方法。

壓實(shí)度檢查用灌砂法，灌入深度要到下一層頂面，檢測(cè)頻率按照膨脹土檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，比正常路基提高一倍。

4. 質(zhì)量控制

通過一些室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)石灰改良膨脹土的基本性質(zhì)進(jìn)行分析。石灰改良膨脹土的CBR值受含水量和灰劑量的影響較大，膨脹土的適度摻灰可使其強(qiáng)度大幅增加，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定摻灰比例；同時(shí)在保證路用力學(xué)性能的條件下，適當(dāng)增加施工含水量3個(gè)點(diǎn)[5] ，有利于強(qiáng)度的改善，對(duì)路堤結(jié)構(gòu)的施工后水穩(wěn)定性也更加有利。

5. 結(jié)束語(yǔ)

膨脹土是影響道路及其它構(gòu)造物建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問題，應(yīng)著重從影響其物理力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上考慮，從而通過改變土的力學(xué)性質(zhì)達(dá)到處理的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭愛國(guó)，劉觀仕.高速公路建設(shè)中膨脹土特性的試驗(yàn)研究〔J〕.巖土力學(xué)，2005.3

[2] 王文生，謝永利.膨脹土路塹邊坡破壞型式和穩(wěn)定性〔J〕.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版），2005.1

[3] 繆林昌，仲曉晨. 膨脹土的強(qiáng)度與含水量的關(guān)系〔J〕.巖土力學(xué)，2009.8

[4] 譚羅榮，孔令偉.膨脹土膨脹特性的變化規(guī)律研究〔J〕.巖土力學(xué)，2009.8

[5] 馮玉勇，張永雙.南昆鐵路百色盆地膨脹土路堤病害機(jī)理研究〔J〕.巖土工程學(xué)報(bào)，2006.10endprint

3. 現(xiàn)場(chǎng)施工控制要點(diǎn)

通過以上試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，得出現(xiàn)場(chǎng)施工膨脹土?xí)r應(yīng)特別要注意以下幾點(diǎn)：

（1）悶料。

取土坑燜料用設(shè)計(jì)摻灰劑量的40%的生石灰進(jìn)行燜料，燜料時(shí)間3天，為防灰劑量衰減，燜料時(shí)間也不宜過長(zhǎng)（<7天），且中途需要翻拌以保證灰、土均勻[4] 。

（2）摻灰要求。

對(duì)于動(dòng)態(tài)摻灰要求的路基，在保證總灰量不變的情況下，最好能每層都摻拌石灰，總體遵循灰劑量上多下少原則，使得摻灰后的路基土層和素土層相比能大幅提高承載力。

（3）嚴(yán)控含水量。

碾壓前除保證土的粉碎顆粒不要過大外，各個(gè)測(cè)點(diǎn)含水量不得低于最佳含水量，應(yīng)比最佳含水量大3%，土層上下含水量要翻拌均勻，合格后及時(shí)碾壓以防失水，對(duì)于碾壓時(shí)間過長(zhǎng)，表面干燥的路基，應(yīng)灑水浸潤(rùn)表面后再行碾壓，驗(yàn)收合格后及時(shí)上土覆蓋養(yǎng)生。

（4）嚴(yán)控灰劑量。

一是量不得少，二是碾壓前須保證灰、土拌和均勻，土層上下均勻。

（5）碾壓要求。

應(yīng)根據(jù)初選的攤鋪、碾壓機(jī)械及填料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)實(shí)驗(yàn)，確定松鋪厚度和碾壓遍數(shù)、機(jī)械配套方案等，實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)度不宜小于100米。

（6）排水。

膨脹土遇水后原有狀況變化迅速，因此整個(gè)施工期間要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾壓前降雨，要搶先預(yù)壓排水。

（7）檢驗(yàn)方法。

壓實(shí)度檢查用灌砂法，灌入深度要到下一層頂面，檢測(cè)頻率按照膨脹土檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，比正常路基提高一倍。

4. 質(zhì)量控制

通過一些室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)石灰改良膨脹土的基本性質(zhì)進(jìn)行分析。石灰改良膨脹土的CBR值受含水量和灰劑量的影響較大，膨脹土的適度摻灰可使其強(qiáng)度大幅增加，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定摻灰比例；同時(shí)在保證路用力學(xué)性能的條件下，適當(dāng)增加施工含水量3個(gè)點(diǎn)[5] ，有利于強(qiáng)度的改善，對(duì)路堤結(jié)構(gòu)的施工后水穩(wěn)定性也更加有利。

5. 結(jié)束語(yǔ)

膨脹土是影響道路及其它構(gòu)造物建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問題，應(yīng)著重從影響其物理力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上考慮，從而通過改變土的力學(xué)性質(zhì)達(dá)到處理的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭愛國(guó)，劉觀仕.高速公路建設(shè)中膨脹土特性的試驗(yàn)研究〔J〕.巖土力學(xué)，2005.3

[2] 王文生，謝永利.膨脹土路塹邊坡破壞型式和穩(wěn)定性〔J〕.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版），2005.1

[3] 繆林昌，仲曉晨. 膨脹土的強(qiáng)度與含水量的關(guān)系〔J〕.巖土力學(xué)，2009.8

[4] 譚羅榮，孔令偉.膨脹土膨脹特性的變化規(guī)律研究〔J〕.巖土力學(xué)，2009.8

[5] 馮玉勇，張永雙.南昆鐵路百色盆地膨脹土路堤病害機(jī)理研究〔J〕.巖土工程學(xué)報(bào)，2006.10endprint

3. 現(xiàn)場(chǎng)施工控制要點(diǎn)

通過以上試驗(yàn)結(jié)果，結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，得出現(xiàn)場(chǎng)施工膨脹土?xí)r應(yīng)特別要注意以下幾點(diǎn)：

（1）悶料。

取土坑燜料用設(shè)計(jì)摻灰劑量的40%的生石灰進(jìn)行燜料，燜料時(shí)間3天，為防灰劑量衰減，燜料時(shí)間也不宜過長(zhǎng)（<7天），且中途需要翻拌以保證灰、土均勻[4] 。

（2）摻灰要求。

對(duì)于動(dòng)態(tài)摻灰要求的路基，在保證總灰量不變的情況下，最好能每層都摻拌石灰，總體遵循灰劑量上多下少原則，使得摻灰后的路基土層和素土層相比能大幅提高承載力。

（3）嚴(yán)控含水量。

碾壓前除保證土的粉碎顆粒不要過大外，各個(gè)測(cè)點(diǎn)含水量不得低于最佳含水量，應(yīng)比最佳含水量大3%，土層上下含水量要翻拌均勻，合格后及時(shí)碾壓以防失水，對(duì)于碾壓時(shí)間過長(zhǎng)，表面干燥的路基，應(yīng)灑水浸潤(rùn)表面后再行碾壓，驗(yàn)收合格后及時(shí)上土覆蓋養(yǎng)生。

（4）嚴(yán)控灰劑量。

一是量不得少，二是碾壓前須保證灰、土拌和均勻，土層上下均勻。

（5）碾壓要求。

應(yīng)根據(jù)初選的攤鋪、碾壓機(jī)械及填料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)實(shí)驗(yàn)，確定松鋪厚度和碾壓遍數(shù)、機(jī)械配套方案等，實(shí)驗(yàn)段長(zhǎng)度不宜小于100米。

（6）排水。

膨脹土遇水后原有狀況變化迅速，因此整個(gè)施工期間要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾壓前降雨，要搶先預(yù)壓排水。

（7）檢驗(yàn)方法。

壓實(shí)度檢查用灌砂法，灌入深度要到下一層頂面，檢測(cè)頻率按照膨脹土檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，比正常路基提高一倍。

4. 質(zhì)量控制

通過一些室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)石灰改良膨脹土的基本性質(zhì)進(jìn)行分析。石灰改良膨脹土的CBR值受含水量和灰劑量的影響較大，膨脹土的適度摻灰可使其強(qiáng)度大幅增加，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定摻灰比例；同時(shí)在保證路用力學(xué)性能的條件下，適當(dāng)增加施工含水量3個(gè)點(diǎn)[5] ，有利于強(qiáng)度的改善，對(duì)路堤結(jié)構(gòu)的施工后水穩(wěn)定性也更加有利。

5. 結(jié)束語(yǔ)

膨脹土是影響道路及其它構(gòu)造物建設(shè)的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問題，應(yīng)著重從影響其物理力學(xué)性質(zhì)變化的內(nèi)在因素和外在因素上考慮，從而通過改變土的力學(xué)性質(zhì)達(dá)到處理的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 郭愛國(guó)，劉觀仕.高速公路建設(shè)中膨脹土特性的試驗(yàn)研究〔J〕.巖土力學(xué)，2005.3

[2] 王文生，謝永利.膨脹土路塹邊坡破壞型式和穩(wěn)定性〔J〕.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自科版），2005.1

[3] 繆林昌，仲曉晨. 膨脹土的強(qiáng)度與含水量的關(guān)系〔J〕.巖土力學(xué)，2009.8

[4] 譚羅榮，孔令偉.膨脹土膨脹特性的變化規(guī)律研究〔J〕.巖土力學(xué)，2009.8

[5] 馮玉勇，張永雙.南昆鐵路百色盆地膨脹土路堤病害機(jī)理研究〔J〕.巖土工程學(xué)報(bào)，2006.10endprint