淺析膨脹土摻石灰改良的效果

林剛

摘要：對(duì)石灰改良膨脹土擊實(shí)特性進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)研究，并針對(duì)膨脹土路基工程的安全性和穩(wěn)定性問題，從路基填料的施工和處理兩方面進(jìn)行分析論證，提出膨脹土路基的實(shí)際綜合處理方案，可供公路工程建設(shè)和施工參考。

關(guān)鍵詞：膨賬土;石灰;擊實(shí)試驗(yàn);石灰改良

1概述

膨脹土是一種吸水膨脹，失水收縮，脹縮變形顯著的粘性土，具有多裂隙性、超強(qiáng)固結(jié)性、強(qiáng)親水性和反復(fù)脹縮性的工程性質(zhì)，礦物成分以強(qiáng)親水性礦物蒙脫石和伊利石為主。膨脹土遇水急劇膨脹，失水則嚴(yán)重干縮，工程力學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定。在膨脹土地區(qū)修建公路常常出現(xiàn)路面開裂、沉陷、隆起、邊坡滑塌、路堤失穩(wěn)等工程病害。膨脹土的這些特性對(duì)公路有比較強(qiáng)的破壞作用，使膨脹土地區(qū)的高速公路經(jīng)常遭受巨大的破壞，主要表現(xiàn)在：

a）作為路基的填土材料，在路堤填筑后，可能在其表面產(chǎn)生滑動(dòng);

b）在上部路面、路基自重與汽車荷載的作用下，路堤易產(chǎn)生不均勻下沉，如伴隨有軟化擠出則可產(chǎn)生很大的沉陷量，不均勻下沉導(dǎo)致路面的平整度下降，嚴(yán)重時(shí)可使路面變形破壞，甚至屢修屢壞;

c）由于路幅內(nèi)土基含水量的不均勻變化，使土體不均勻脹縮，易產(chǎn)生幅度很大的橫向波浪形變形;

d）雨季路面滲水，土基受水浸并軟化，在行車荷載作用下，形成泥漿，擠入粒料基層，并沿路面裂縫、伸縮縫濺漿冒泥，因此要減少膨脹土對(duì)路基路面的破壞，必須從設(shè)計(jì)上采取措施加以處理。

某高速公路沿線廣泛分布著膨脹土，必須改善膨脹土的脹縮性能及水穩(wěn)定性才能滿足高速公路工程的要求。由于土源緊張，路基填筑的多處取土場(chǎng)的土為弱膨脹土，路基采用石灰改良膨脹土填筑，通過膨脹土樣本基本特性統(tǒng)計(jì)的結(jié)果，可以看出該區(qū)的土為中弱膨脹土，見表1。

2摻石灰膨脹土的擊實(shí)試驗(yàn)

為了比較不同摻灰對(duì)弱膨脹土的擊實(shí)效果，分別采用三種灰劑量：2%、4%和8%。采用一次摻灰的方法進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)，首先將土從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，加入不同灰劑量的消石灰，然后用塑料袋封存悶料24h，將石灰土均分成7份吹干至不同的含水量，含水量間隔為2%-3%;按5層27次的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行重型擊實(shí)試驗(yàn)，繪制出石灰土的含水量-干密度關(guān)系曲線，結(jié)果如表2和圖1所示。

從結(jié)果看出，隨著石灰劑量的增加重型擊實(shí)的最大干密度（1.65g·cm-3～1.75g·cm-3）降低，最佳含水量（19.0%～21.0%）提高。在實(shí)際施工中要求在最佳含水量下壓實(shí)，這樣才能使路堤壓實(shí)到工程需要的壓實(shí)度，而壓實(shí)度直接影響路基的力學(xué)性能。但是在現(xiàn)場(chǎng)采用灑水或晾曬的方法控制含水量是一個(gè)很困難的問題，這就需要工程技術(shù)人員有豐富的經(jīng)驗(yàn)。

3? 現(xiàn)場(chǎng)施工方法

3.1 一般要求取土坑中粘性大、呈團(tuán)塊狀的膨脹土用機(jī)械粉碎，經(jīng)反復(fù)多次翻拌，直到直徑?jīng)]有大于5cm的土塊為止。將消石灰通過lcm篩，盡量縮短石灰存放時(shí)間，并覆蓋妥善保管，消解時(shí)間一般控制在7d以內(nèi)，以免有效成分衰減損失過大。摻灰拌和提高石灰與膨脹土之間的作用效果，最重要的是膨脹土的粉碎水平以及拌和的均勻性。

3.2 將拌和均勻的灰土靜壓一遍后，用平地機(jī)細(xì)平，作出路拱、縱橫坡，達(dá)到表面平整，無坑洼現(xiàn)象。路基采用分層碾壓，下基層的碾壓密實(shí)度應(yīng)相對(duì)高一點(diǎn)，當(dāng)碾壓上基層的時(shí)候，可以適當(dāng)降低碾壓的密實(shí)度，提高含水量?；覄┝恳_(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，低于標(biāo)準(zhǔn)的為不合格，應(yīng)及時(shí)摻灰重新拌和。

碾壓一般可用振動(dòng)壓路機(jī)慢速振壓一遍，再用三輪壓路機(jī)從兩邊向中間重疊半輪碾壓2～3遍，滿足縱橫坡度要求，使表面平整光潔、無松動(dòng)和坑洼等現(xiàn)象。同時(shí)，兩側(cè)路肩應(yīng)多壓實(shí)2～3遍。

3.3膨脹土路基壓實(shí)度的檢測(cè)比一般土路基更重要，按照規(guī)定膨脹土路堤壓實(shí)度的檢驗(yàn)點(diǎn)數(shù)是一般土路堤的2倍。考慮到膨脹土路基的含水量隨深度的增加而逐漸減小，當(dāng)采用環(huán)刀法測(cè)定密度時(shí)，環(huán)刀應(yīng)貫于檢測(cè)面的中部，由于環(huán)刀體積較小，使灰劑量的代表性較差，所以應(yīng)采用灌砂法來提高試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。準(zhǔn)確測(cè)定灰劑量是保證工程質(zhì)量的關(guān)鍵。路基碾壓完成后應(yīng)及時(shí)自檢壓實(shí)度、石灰劑量、含水量并做好記錄，報(bào)監(jiān)理抽檢簽認(rèn)。石灰改良膨脹土灰劑量隨齡期的變化規(guī)律及其對(duì)質(zhì)量控制與檢測(cè)的影響已逐漸為工程界重視。

3.4石灰改良膨脹土填筑高速公路路堤時(shí)的施工質(zhì)量控制重點(diǎn)是采用壓實(shí)度、灰劑量、含水量三項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)控制，這一路堤填筑質(zhì)量檢測(cè)控制重點(diǎn)符合傳統(tǒng)原則。但是，對(duì)于石灰改良膨脹土或高液限粘土路堤填筑，壓實(shí)度、灰劑量和含水量控制均可間接地反映填料的路用性能，但對(duì)路堤結(jié)構(gòu)的力學(xué)性狀和水穩(wěn)定性等的反映顯然不夠準(zhǔn)確。石灰改良 穩(wěn)定土路堤結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的室內(nèi)、室外試驗(yàn)與評(píng)價(jià)，以及石灰改良膨脹土的改性效果試驗(yàn)測(cè)試的有效數(shù)據(jù)的積累與分析，比起傳統(tǒng)的壓實(shí)度、灰劑量和含水量質(zhì)量控制方法更加合理有效。

4結(jié)語

本文根據(jù)膨脹土路用的工程實(shí)踐，通過大量室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)石灰改良膨脹土的基本性質(zhì)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，石灰改良膨脹土重型擊實(shí)的最大干密度隨灰劑量的增加而降低，含水量卻顯著增大，因此在保證路用力學(xué)性能的條件下，適當(dāng)增加施工含水量，降低壓實(shí)度，對(duì)路堤結(jié)構(gòu)工后水穩(wěn)定性更加有利。

參考文獻(xiàn)

[1]張宛林，張紹東，顧凱，等.膨脹土摻石灰對(duì)土的工程特性影響機(jī)制探討[J]工程地質(zhì)學(xué)報(bào)， 1999， 7（4）： 372-374.

[2]向文俊，牛宏斌，等.寧淮高速公路改良膨脹土壓實(shí)特性研究[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，7（32）：4.

[3]JTJ051-93，公路土工試驗(yàn)規(guī)程[S].

[4]石名磊，于華.石灰改良膨脹土的基本特性[J]. 膨脹土處治理論技術(shù)與實(shí)踐，2004，（5）： 215-220

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