石灰改良膨胀土路基施工技术研究

潘庆红

摘 要：在公路建设规模逐步扩大的今天，建设过程中往往会遇到不良土质，如膨胀土。目前针对高等级公路膨胀土改良技术应用研究较多，且取得了良好的使用效果。膨胀土内粘粒所占比例较大，将一定量石灰掺入膨胀土内，可增强土体强度，减小膨胀性，最终达到提升土体工程性质的目的。为此，本文在充分掌握膨胀土概况的基础上，对石灰改良膨胀土路基施工工艺等内容进行了分析与探究。

关键词：石灰；膨胀土；施工工艺

1 膨胀土的概况

作为一种膨胀性显著的土体，膨胀土的特点为吸水膨胀、失水收缩，是工程领域最为常见的隐形地质灾害，对工程结构破坏严重，尤其是公路路基施工中破坏作业较为严重。为此，必须了解膨胀土构成及性质。

1、膨胀土构成。膨胀土主要由蒙脱石矿物成分组成，强亲水性矿物质是膨胀土的粘粒成分。硅氧四面体片以及氢氧化铝八面体片对土体物理性质起着重要的作用。膨胀土主要由夹着一个八面体片的两个四面体片重复堆积组成，从而形成三层型。根据层间水化离子的吸附水性，结构单位填充会造成晶格活动较大，从而让整个土体的压缩性和膨胀性变大。

2、膨胀土性质。膨胀土和其他粘性土有很大的区别，具有强烈的吸水膨胀、失水收缩、易裂缝、易固结以及强度容易衰减等特性。在公路建设中必须处理好改性，避免对公路建设造成巨大损害。不同情况下的压力膨胀率和自由膨胀率可以反映土的具体膨胀性能。膨胀土的含水量和膨胀率大小成反比关系，膨胀率越高，土的含水量就越低。因此，自由膨胀率是反映膨胀土工程地质分类最主要的因素。交通部门根据相关法律规定：Fs≥90%的为膨胀土；Fs在65%～90%之间的是中性膨胀土；Fs在45%～65%之间的是弱性膨胀土。土体当中含水量是施工性能改性的重要条件。

2 石灰改良膨胀土路基施工工艺

某公路路基第一合同段共有156万m?粘土、弱膨胀土路基改良处理工程，其中121万m?为主线段K23+075—K35+508.5所需处理量。根据工程建设所需，本工程选取5%石灰改良处理路床，原地面清理后，可选取3%石灰改良处理路堤。

2.1 基底清表

遵循施工互不干扰原理进行作业区段合理划分，本工程以100—200m作为区段划分长度，随后将基底表层杂物，如植被等清理干净，并做好临时排水系统，加强临时排水设施修建，避免水分浸泡、侵蚀路基结构，尽量利用原有水文及河道，减少对周边自然环境影响。取土场也应设置排水系统，将膨胀土含水率控制在合理范围之内，利用洒水或晾晒方式处理填筑材料，将其含水率调整至最佳。为使膨胀土结构达到紧密状态，填料粒径应尽量均匀，不宜存在粒径过大颗粒，在路拌施工过程中，必须保证填料搅拌均匀后方可进行碾压施工，有效提升路基强度。随后平整、碾压基底，待其质量检测合格后即可进行以下作业。

2.2 施工放样

间隔20m进行一中桩放置，且按照本层高层将边桩准确放出。通过白灰打方格，以此对土方量加以控制，确定施工用量。

2.3 上土、粗平

运输车辆以自卸车为准，粗平施工以推土机作为主要施工机械，根据20cm推平。弱膨胀土土厚度可通过人工挖坑方式进行厚度检测，保证在合理范围内加以控制。上土后通过推土机整平，避免夹层等问题产生。

2.4 翻晒、粉碎

膨胀土含水率高于最佳含水量允许范围时，应及时采取科学有效的进行予以处理，本文以翻晒法为主，以此达到含水量减小的目的。粉碎、翻晒时可选取的机械设备主要包含铧犁、圆盘耙等，待其含水量满足设计要求后，可利用压路机将翻晒土封住，防止土内进入潮气，对翻晒效果造成严重影响。如膨胀土具有较高干硬强度，砂化土含水率满足设计要求后，拌和仍无法达到良好粉碎效果，这种情况下，应在掺灰前进行一次粉碎，提高粉碎效果，这样可达到颗粒径减小的作用。粉碎效果最佳状态时的含水率一般为28%左右，且在5cm以内控制颗粒径。拌和前可选取推土机进行整平，选取压路机进行适当静压施工。

2.5 布灰拌和

拌和时可选用路拌机就地拌和，一般仅做小面积均匀拌和即可，因此必须确保布灰具有良好均匀度。土体平整施工后，应间隔3m进行方格打设，且按照含灰率，对各个方格内石灰用量加以确定，本工程为0.82m?。同时确定挂线高度，并向方格网内堆放材料，通过人工方式摊铺，堆放于方格网内灰料可选取木板耙均匀铺设。如施工当天风力在4级以上，不得进行布灰施工。施工过程中极易损失大量石灰内的有效钙镁含量，为确保石灰剂量与施工规范规定相符，掺入石灰量应高于设计要求1%左右。为降低补料难度，应遵循“宁高勿低”原则，摊铺石灰、土厚度，随后选取平地机将高出部分刮平。完成洒布石灰作业后，即可进行拌和施工，拌和深度应深入下承层2cm左右，且在50cm以上控制轮迹搭接宽度。指派专人做好检查工作，保证能够及时调整。待拌和料粒径满足设计要求后，石灰剂量可选取EDTA滴定法进行检测。如石灰剂量较少，则应进行石灰补充，随后再次进行拌和直至满足施工规定。

2.6 填料平整

拌和灰土后，需选取平地机进行1遍粗平施工，保证表面基本平整，将土坎、沟槽等及时消除。随后进行2遍稳压，机械设备以振动压路机为准。按照“由外—内”顺序进行刮平，直到满足标高、平整度要求。并做出4%路拱，保证纵向平顺。

2.7 碾压夯实

选取20t振动式压路机进行碾压施工，按照密实度系数标准、填土厚度等条件确定碾压遍数，以4到6遍作为碾压遍数。可遵循“两侧—中间、慢—快、轻压—静压—重压”原则施工，且在40cm以上控制两轮迹搭接宽度，2m以上控制两区段纵向搭接长度。一般可选取对接方式进行两工作段搭接。拌和前一段后，碾压预留长度控制在5到8m之间，碾压后一段时，可同时拌和前段预留部位。施工过程中，为避免损坏表层，不得在碾压后的土层上急转弯、刹车等。

2.8 养生

完成下层施工前，无法进行上层及时铺筑时，需保湿养生暴露在表层的改良土，可选取洒水等方式进行养护，通常在7d以上控制养護期，保证路面表层始终湿润。

3 石灰改良膨胀土施工质量控制

3.1 质量检测

压实质量是路基施工质量管理最重要的内在指标之一，只有充分压实，才能保证路基的强度、刚度、平整度以及使用寿命。现场用灌砂法分层检测压实度，只有检验值合格后方能进入下一道工序。若抽检点压实度均不合格，要求进行补强，或静置1d后继续碾压，直至满足规范要求为止。

3.2 分层填筑厚度控制

根据行车荷载在土中分布的特点，路基填筑施工中，不同填筑层位要求达到的压实度不尽相同，且每填筑一层，均受其下层基土的含水率和压实度影响，填筑层位低，要求的压实度较小，而层位高则较大，因此要求石灰土分层填筑厚度随路基下层含水率和相应压实度做出相应调整。施工前先按填土厚度、松铺系数计算出试验路段的用土量，进场卸土时安排专人指挥车辆倒土、收方计量，并随时检测、调整、记录松铺厚度。填料粒径控制该试验路段在灰-土掺拌过程中，土块粒径控制在60mm以内，不允许含有大块土团，以免影响改良土的性能。

4 结束语

综上所述，路基是公路工程重要构成部分，其承载力直接影响工程质量及使用年限。膨胀土路基压缩量较高，强度低，不利于公路工程稳定性，必须结合公路工程实际情况，选取相应施工技术，切实提升路基施工质量。石灰改良膨胀土技术能够对膨胀土路基进行有效处理，提高路基承载力。

参考文献

[1]杨俊，许威，张国栋，唐云伟，陈红萍.不同材料对宜昌弱膨胀土膨胀性的改良效果研究[J]. 信阳师范学院学报（自然科学版）. 2014（01）

[2]苏伟，曾娟娟，白银涌.益娄高速公路膨胀土石灰掺量的试验确定[J]. 湖南文理学院学报（自然科学版）. 2017（03）

[3]阮志新，蓝日彦，陈宏飞. 石灰改良膨胀土填筑路基的施工工艺及质量控制[J]. 中外公路. 2012（02）

[4]陶福金. 武汉至安康铁路襄胡段路基石灰改良膨胀土填料试验研究[J]. 路基工程. 2011（05）