石灰改良膨胀土在路基施工中的应用研究

夏芳

【摘要】膨胀土的改良方法有很多，石灰改良膨胀土是最普遍、最有效的方法之一；石灰改良膨胀土的CBR值受含水量和灰剂量的影响较大，膨胀土的适度掺灰可使其强度大幅增加，由试验数据确定掺灰比例；同时在保证路用力学性能的条件下，适当增加施工含水量3个点，有利于强度的改善，对路堤结构的施工后水稳定性也更加有利。

【关键词】路基施工；石灰；膨胀土

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

膨胀土是不能被直接应用在公路工程中的，它的的矿物成分主要是蒙脱石，为一种高塑性粘土，一般承载力较高， 具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性，性质极不稳定[1] 。常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，且往往成群出现，尤以低层平房严重，危害性很大；膨胀土粘粒成份主要由强亲水性矿物质组成，并且具有显著胀缩性的粘性土。该土具有吸水膨胀.失水收缩并往复变形的性质，对路基的破坏作用不可低估，并且构成的破坏是不易修复的。为了保证道路在较长时间内路基的稳定和路面的平整度，达到安全.舒适行车的目的，必须解决因膨胀土而造成的一系列工程问题。

目前，膨胀土改良的方法主要是化学改性，例如掺石灰、水泥、粉煤灰、氯化钠和磷酸等外掺稳定剂。其中，石灰改良膨胀土是最普遍、最有效的方法之一。挖方段遇膨胀土时，若方量较小，则直接弃掉，若方量较大时，则就地掺灰处理，就近使用；取土场遇膨胀土，则就地掺灰，然后拉走使用；清表后发现膨胀土，则先确定方量大小，数量较小时则挖弃换填，数量较大时则就地掺灰，就近使用。

2. 试验确定

（1）土性介绍。

膨胀土土质一般为褐黄色——灰黄色粘土，其膨胀土的自由膨胀率一般在32%～61%之间，体缩率14.4%～20.0%，缩限为10.8～29.1%，收缩系数为0.24%～0.42%，素土的胀缩总率为4.67%～0.91%之间，属于弱膨胀土，其中某取土坑土工试验数据如表1，由于土源紧张，此路基采用掺石灰进行改良。

（2）石灰剂量与CBR关系。

试验均按照土工试验规程执行，击实试验采用重型击实法。根据试验数据绘制关系图如图1所示：

由图可以看出在膨胀土掺入石灰后进行的室内CBR试验中，CBR随石灰剂量的增加而增大，其中石灰改良膨胀土后的CBR值相对素土显著提高，已满足路基设计要求，且在石灰灰计量为5%以内时，强度增长显著；在石灰灰计量超过5%时，则明显减缓。鉴于CBR试验没有考虑龄期的影响，在长龄期条件下，石灰改良土受类火山灰样作用等长期效应，将逐渐形成石灰改良土体的结构，从而进一步提高石灰改良土的力学性能和稳定性[2] 。

因此，采用5%石灰灰剂量改良膨胀土，其力学性能已能很好地满足路用的要求。

（3）含水量与CBR关系。

在相同击实功（重型击实仪器落锤27次），相同灰剂量（5%）下，配制灰土的不同含水量，再测其对应的CBR值，根据试验数据绘制关系图如下：

由图可以看出，CBR值在含水量不断增加的情况下，逐渐升高而后又逐渐下降，变化趋势如同击实曲线一样存在最高点，数据表明这个CBR值最高时对应的含水量为21.8%，比击实确定的最佳含水量19.0%大了2.8%，反过来也可以发现当击实最大时所确定的最佳含水量19.0%处并不是CBR最高的。

从上述试验结果的分析可知，弱膨胀土的CBR值受到含水量的影响，弱膨胀土在最佳含水量下压实，虽然可获得压实度最大的优点，但存在CBR值较小和遇水后相对干湿程度加大而使膨胀量加大的缺点。最终路基是要保证承载力的， CBR值当然是越高越好，若采用大于最佳含水量2.8%的控制标准，只要现场稍增大压实功来弥补压实度欠缺的问题，就可获得较高的压实度和最大的CBR强度，且浸水后的膨胀量也比较小，具有较好的水稳定性[3] 。endprint

3. 现场施工控制要点

通过以上试验结果，结合以往经验，得出现场施工膨胀土时应特别要注意以下几点：

（1）闷料。

取土坑焖料用设计掺灰剂量的40%的生石灰进行焖料，焖料时间3天，为防灰剂量衰减，焖料时间也不宜过长（<7天），且中途需要翻拌以保证灰、土均匀[4] 。

（2）掺灰要求。

对于动态掺灰要求的路基，在保证总灰量不变的情况下，最好能每层都掺拌石灰，总体遵循灰剂量上多下少原则，使得掺灰后的路基土层和素土层相比能大幅提高承载力。

（3）严控含水量。

碾压前除保证土的粉碎颗粒不要过大外，各个测点含水量不得低于最佳含水量，应比最佳含水量大3%，土层上下含水量要翻拌均匀，合格后及时碾压以防失水，对于碾压时间过长，表面干燥的路基，应洒水浸润表面后再行碾压，验收合格后及时上土覆盖养生。

（4）严控灰剂量。

一是量不得少，二是碾压前须保证灰、土拌和均匀，土层上下均匀。

（5）碾压要求。

应根据初选的摊铺、碾压机械及填料进行现场压实实验，确定松铺厚度和碾压遍数、机械配套方案等，实验段长度不宜小于100米。

（6）排水。

膨胀土遇水后原有状况变化迅速，因此整个施工期间要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾压前降雨，要抢先预压排水。

（7）检验方法。

压实度检查用灌砂法，灌入深度要到下一层顶面，检测频率按照膨胀土检测标准，比正常路基提高一倍。

4. 质量控制

通过一些室内试验，对石灰改良膨胀土的基本性质进行分析。石灰改良膨胀土的CBR值受含水量和灰剂量的影响较大，膨胀土的适度掺灰可使其强度大幅增加，由试验数据确定掺灰比例；同时在保证路用力学性能的条件下，适当增加施工含水量3个点[5] ，有利于强度的改善，对路堤结构的施工后水稳定性也更加有利。

5. 结束语

膨胀土是影响道路及其它构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理的目的。

参考文献

[1] 郭爱国，刘观仕.高速公路建设中膨胀土特性的试验研究〔J〕.岩土力学，2005.3

[2] 王文生，谢永利.膨胀土路堑边坡破坏型式和稳定性〔J〕.长安大学学报（自科版），2005.1

[3] 缪林昌，仲晓晨. 膨胀土的强度与含水量的关系〔J〕.岩土力学，2009.8

[4] 谭罗荣，孔令伟.膨胀土膨胀特性的变化规律研究〔J〕.岩土力学，2009.8

[5] 冯玉勇，张永双.南昆铁路百色盆地膨胀土路堤病害机理研究〔J〕.岩土工程学报，2006.10endprint

3. 现场施工控制要点

通过以上试验结果，结合以往经验，得出现场施工膨胀土时应特别要注意以下几点：

（1）闷料。

取土坑焖料用设计掺灰剂量的40%的生石灰进行焖料，焖料时间3天，为防灰剂量衰减，焖料时间也不宜过长（<7天），且中途需要翻拌以保证灰、土均匀[4] 。

（2）掺灰要求。

对于动态掺灰要求的路基，在保证总灰量不变的情况下，最好能每层都掺拌石灰，总体遵循灰剂量上多下少原则，使得掺灰后的路基土层和素土层相比能大幅提高承载力。

（3）严控含水量。

碾压前除保证土的粉碎颗粒不要过大外，各个测点含水量不得低于最佳含水量，应比最佳含水量大3%，土层上下含水量要翻拌均匀，合格后及时碾压以防失水，对于碾压时间过长，表面干燥的路基，应洒水浸润表面后再行碾压，验收合格后及时上土覆盖养生。

（4）严控灰剂量。

一是量不得少，二是碾压前须保证灰、土拌和均匀，土层上下均匀。

（5）碾压要求。

应根据初选的摊铺、碾压机械及填料进行现场压实实验，确定松铺厚度和碾压遍数、机械配套方案等，实验段长度不宜小于100米。

（6）排水。

膨胀土遇水后原有状况变化迅速，因此整个施工期间要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾压前降雨，要抢先预压排水。

（7）检验方法。

压实度检查用灌砂法，灌入深度要到下一层顶面，检测频率按照膨胀土检测标准，比正常路基提高一倍。

4. 质量控制

通过一些室内试验，对石灰改良膨胀土的基本性质进行分析。石灰改良膨胀土的CBR值受含水量和灰剂量的影响较大，膨胀土的适度掺灰可使其强度大幅增加，由试验数据确定掺灰比例；同时在保证路用力学性能的条件下，适当增加施工含水量3个点[5] ，有利于强度的改善，对路堤结构的施工后水稳定性也更加有利。

5. 结束语

膨胀土是影响道路及其它构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理的目的。

参考文献

[1] 郭爱国，刘观仕.高速公路建设中膨胀土特性的试验研究〔J〕.岩土力学，2005.3

[2] 王文生，谢永利.膨胀土路堑边坡破坏型式和稳定性〔J〕.长安大学学报（自科版），2005.1

[3] 缪林昌，仲晓晨. 膨胀土的强度与含水量的关系〔J〕.岩土力学，2009.8

[4] 谭罗荣，孔令伟.膨胀土膨胀特性的变化规律研究〔J〕.岩土力学，2009.8

[5] 冯玉勇，张永双.南昆铁路百色盆地膨胀土路堤病害机理研究〔J〕.岩土工程学报，2006.10endprint

3. 现场施工控制要点

通过以上试验结果，结合以往经验，得出现场施工膨胀土时应特别要注意以下几点：

（1）闷料。

取土坑焖料用设计掺灰剂量的40%的生石灰进行焖料，焖料时间3天，为防灰剂量衰减，焖料时间也不宜过长（<7天），且中途需要翻拌以保证灰、土均匀[4] 。

（2）掺灰要求。

对于动态掺灰要求的路基，在保证总灰量不变的情况下，最好能每层都掺拌石灰，总体遵循灰剂量上多下少原则，使得掺灰后的路基土层和素土层相比能大幅提高承载力。

（3）严控含水量。

碾压前除保证土的粉碎颗粒不要过大外，各个测点含水量不得低于最佳含水量，应比最佳含水量大3%，土层上下含水量要翻拌均匀，合格后及时碾压以防失水，对于碾压时间过长，表面干燥的路基，应洒水浸润表面后再行碾压，验收合格后及时上土覆盖养生。

（4）严控灰剂量。

一是量不得少，二是碾压前须保证灰、土拌和均匀，土层上下均匀。

（5）碾压要求。

应根据初选的摊铺、碾压机械及填料进行现场压实实验，确定松铺厚度和碾压遍数、机械配套方案等，实验段长度不宜小于100米。

（6）排水。

膨胀土遇水后原有状况变化迅速，因此整个施工期间要做好放水、排水措施，避免雨淋，若碾压前降雨，要抢先预压排水。

（7）检验方法。

压实度检查用灌砂法，灌入深度要到下一层顶面，检测频率按照膨胀土检测标准，比正常路基提高一倍。

4. 质量控制

通过一些室内试验，对石灰改良膨胀土的基本性质进行分析。石灰改良膨胀土的CBR值受含水量和灰剂量的影响较大，膨胀土的适度掺灰可使其强度大幅增加，由试验数据确定掺灰比例；同时在保证路用力学性能的条件下，适当增加施工含水量3个点[5] ，有利于强度的改善，对路堤结构的施工后水稳定性也更加有利。

5. 结束语

膨胀土是影响道路及其它构造物建设的一种特殊土质，在实际工程中，其破坏力是巨大的。解决膨胀土的问题，应着重从影响其物理力学性质变化的内在因素和外在因素上考虑，从而通过改变土的力学性质达到处理的目的。

参考文献

[1] 郭爱国，刘观仕.高速公路建设中膨胀土特性的试验研究〔J〕.岩土力学，2005.3

[2] 王文生，谢永利.膨胀土路堑边坡破坏型式和稳定性〔J〕.长安大学学报（自科版），2005.1

[3] 缪林昌，仲晓晨. 膨胀土的强度与含水量的关系〔J〕.岩土力学，2009.8

[4] 谭罗荣，孔令伟.膨胀土膨胀特性的变化规律研究〔J〕.岩土力学，2009.8

[5] 冯玉勇，张永双.南昆铁路百色盆地膨胀土路堤病害机理研究〔J〕.岩土工程学报，2006.10endprint