浅析膨胀土掺石灰改良的效果

林刚

摘要：对石灰改良膨胀土击实特性进行系统试验研究，并针对膨胀土路基工程的安全性和稳定性问题，从路基填料的施工和处理两方面进行分析论证，提出膨胀土路基的实际综合处理方案，可供公路工程建设和施工参考。

关键词：膨账土;石灰;击实试验;石灰改良

1概述

膨胀土是一种吸水膨胀，失水收缩，胀缩变形显著的粘性土，具有多裂隙性、超强固结性、强亲水性和反复胀缩性的工程性质，矿物成分以强亲水性矿物蒙脱石和伊利石为主。膨胀土遇水急剧膨胀，失水则严重干缩，工程力学性质极不稳定。在膨胀土地区修建公路常常出现路面开裂、沉陷、隆起、边坡滑塌、路堤失稳等工程病害。膨胀土的这些特性对公路有比较强的破坏作用，使膨胀土地区的高速公路经常遭受巨大的破坏，主要表现在：

a）作为路基的填土材料，在路堤填筑后，可能在其表面产生滑动;

b）在上部路面、路基自重与汽车荷载的作用下，路堤易产生不均匀下沉，如伴随有软化挤出则可产生很大的沉陷量，不均匀下沉导致路面的平整度下降，严重时可使路面变形破坏，甚至屡修屡坏;

c）由于路幅内土基含水量的不均匀变化，使土体不均匀胀缩，易产生幅度很大的横向波浪形变形;

d）雨季路面渗水，土基受水浸并软化，在行车荷载作用下，形成泥浆，挤入粒料基层，并沿路面裂缝、伸缩缝溅浆冒泥，因此要减少膨胀土对路基路面的破坏，必须从设计上采取措施加以处理。

某高速公路沿线广泛分布着膨胀土，必须改善膨胀土的胀缩性能及水稳定性才能满足高速公路工程的要求。由于土源紧张，路基填筑的多处取土场的土为弱膨胀土，路基采用石灰改良膨胀土填筑，通过膨胀土样本基本特性统计的结果，可以看出该区的土为中弱膨胀土，见表1。

2掺石灰膨胀土的击实试验

为了比较不同掺灰对弱膨胀土的击实效果，分别采用三种灰剂量：2%、4%和8%。采用一次掺灰的方法进行击实试验，首先将土从现场运回实验室，加入不同灰剂量的消石灰，然后用塑料袋封存悶料24h，将石灰土均分成7份吹干至不同的含水量，含水量间隔为2%-3%;按5层27次的标准进行重型击实试验，绘制出石灰土的含水量-干密度关系曲线，结果如表2和图1所示。

从结果看出，随着石灰剂量的增加重型击实的最大干密度（1.65g·cm-3～1.75g·cm-3）降低，最佳含水量（19.0%～21.0%）提高。在实际施工中要求在最佳含水量下压实，这样才能使路堤压实到工程需要的压实度，而压实度直接影响路基的力学性能。但是在现场采用洒水或晾晒的方法控制含水量是一个很困难的问题，这就需要工程技术人员有丰富的经验。

3  现场施工方法

3.1 一般要求取土坑中粘性大、呈团块状的膨胀土用机械粉碎，经反复多次翻拌，直到直径没有大于5cm的土块为止。将消石灰通过lcm筛，尽量缩短石灰存放时间，并覆盖妥善保管，消解时间一般控制在7d以内，以免有效成分衰减损失过大。掺灰拌和提高石灰与膨胀土之间的作用效果，最重要的是膨胀土的粉碎水平以及拌和的均匀性。

3.2 将拌和均匀的灰土静压一遍后，用平地机细平，作出路拱、纵横坡，达到表面平整，无坑洼现象。路基采用分层碾压，下基层的碾压密实度应相对高一点，当碾压上基层的时候，可以适当降低碾压的密实度，提高含水量。灰剂量要达到标准要求，低于标准的为不合格，应及时掺灰重新拌和。

碾压一般可用振动压路机慢速振压一遍，再用三轮压路机从两边向中间重叠半轮碾压2～3遍，满足纵横坡度要求，使表面平整光洁、无松动和坑洼等现象。同时，两侧路肩应多压实2～3遍。

3.3膨胀土路基压实度的检测比一般土路基更重要，按照规定膨胀土路堤压实度的检验点数是一般土路堤的2倍。考虑到膨胀土路基的含水量随深度的增加而逐渐减小，当采用环刀法测定密度时，环刀应贯于检测面的中部，由于环刀体积较小，使灰剂量的代表性较差，所以应采用灌砂法来提高试验结果的准确性。准确测定灰剂量是保证工程质量的关键。路基碾压完成后应及时自检压实度、石灰剂量、含水量并做好记录，报监理抽检签认。石灰改良膨胀土灰剂量随龄期的变化规律及其对质量控制与检测的影响已逐渐为工程界重视。

3.4石灰改良膨胀土填筑高速公路路堤时的施工质量控制重点是采用压实度、灰剂量、含水量三项指标同时控制，这一路堤填筑质量检测控制重点符合传统原则。但是，对于石灰改良膨胀土或高液限粘土路堤填筑，压实度、灰剂量和含水量控制均可间接地反映填料的路用性能，但对路堤结构的力学性状和水稳定性等的反映显然不够准确。石灰改良 稳定土路堤结构力学性能的室内、室外试验与评价，以及石灰改良膨胀土的改性效果试验测试的有效数据的积累与分析，比起传统的压实度、灰剂量和含水量质量控制方法更加合理有效。

4结语

本文根据膨胀土路用的工程实践，通过大量室内试验，对石灰改良膨胀土的基本性质进行了研究。结果表明，石灰改良膨胀土重型击实的最大干密度随灰剂量的增加而降低，含水量却显著增大，因此在保证路用力学性能的条件下，适当增加施工含水量，降低压实度，对路堤结构工后水稳定性更加有利。

参考文献

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