摘要：本文主要闡述了咸寧市長(cháng)江產(chǎn)業(yè)園園區一級公路建設過(guò)程中膨脹土路基摻灰改良技術(shù)處理措施，并對膨脹土如何摻灰改良做了分析，采取了相應的技術(shù)處理方案，取得了較好效果，其施工方法可供類(lèi)似相關(guān)工程參考。

　　關(guān)鍵詞：公路；膨脹土；石灰改良；施工技術(shù)

　　引言

　　咸寧長(cháng)江產(chǎn)業(yè)園位于咸寧市中心城區以北，為了城市建設需要，市政府提出建設工業(yè)新城，于2005年開(kāi)始按一級公路標準新建道路工程，為咸寧市招商引資提供良好的發(fā)展環(huán)境和加快經(jīng)濟發(fā)展打下先行基礎。該園區道路縱橫交錯共計5條10余公里，全部按公路一級標準交由咸寧市交通局負責建設，路面寬度從16m—40m不等，其中還有市政管網(wǎng)工程橫穿其中，增加了工程施工的難度，同時(shí)也一定程度影響路基的整體性強度，加之園區道路所在區域是工業(yè)新城，市政建設等大型運輸車(chē)輛需要經(jīng)過(guò)這些路段進(jìn)入園區，園區公路路基整體質(zhì)量顯得尤為重要，因此，在諸多問(wèn)題中我們分析得出膨脹土是影響公路質(zhì)量最突出的因素。如果處理不好，往往給路基質(zhì)量留下隱患。針對這種特殊地質(zhì)，對該項目膨脹土路段進(jìn)行了摻入石灰進(jìn)行改良，并提出了相應的施工處理措施和注意事項。

　　1、園區膨脹土工程特性

　　膨脹土是在自然地質(zhì)過(guò)程中形成的一種多裂縫并具有顯著(zhù)脹縮特性的土體，它的成分主要由強親水性礦物（蒙脫石和伊利石）組成。膨脹土吸水膨脹、失水收縮，并有反復變形的性質(zhì)以及土體中雜亂分布的裂縫，對土石方路基和工程結構物具有嚴重的破壞作用，時(shí)刻影響施工質(zhì)量，同時(shí)毀壞農田，破壞生態(tài)[1].咸寧市長(cháng)江產(chǎn)業(yè)園區域內土質(zhì)情況復雜多變，有強膨脹土、中膨脹土和弱膨脹土三種類(lèi)型，其中強膨脹土比例較大，難以處理。根據現場(chǎng)調查和試驗分析，該區域內膨脹土的工程特性大致可以歸納如下。

　　1.1　脹縮特性　　膨脹土吸水后體積膨脹，使其上面的建筑物或路面隆起，如膨脹受阻即產(chǎn)生膨脹力；失去水分后體積收縮，造成土體開(kāi)裂，并使其上面的建筑物下沉。

　　1.2　多裂隙性　　膨脹土中的裂隙，主要表現為垂直裂隙、水平裂隙與斜交裂隙三種類(lèi)型。這些裂隙將土體層分割成具有一定幾何形狀的塊體，如棱塊狀、短柱狀等，破壞了土體的完整性。膨脹土路基邊坡的破壞，大多與土中裂隙有關(guān)，且滑動(dòng)面的形成主要受裂隙軟弱結構面控制。

　　1.3　超固結性　　膨脹土大多具有超固結性，天然孔隙比較小，干密度較大，初始結構強度較高。超固結膨脹土路基開(kāi)挖后，將產(chǎn)生土體超固結應力釋放，邊坡與路基面出現卸荷膨脹，并常在坡腳形成應力集中區和塑性區，使邊坡容易破壞。

　　針對膨脹土的這些影響及破壞，目前我們采用的改良方法主要是化學(xué)改性。在膨脹上中摻石灰、水泥、粉煤灰、氯化鈉和磷酸等外摻穩定劑對其進(jìn)行改性。幾種外摻劑通過(guò)經(jīng)濟對比分析和可操作性分析，其中，利用石灰改良膨脹土是最普遍、最有效、最經(jīng)濟的方法。

　　2、石灰改良土的改良機理^[3]

　　在改良過(guò)程中，石灰與膨脹土發(fā)生以下作用：

　�。�1）陽(yáng)離子交換作用

　　石灰中的Ca2+與土顆粒表面的陽(yáng)離子如：Na+，K+，H+發(fā)生交換作用，使土顆粒膠體的雙電層中擴散層變薄，土顆粒間結合力增強，土體強度提高，改善土體性質(zhì)。由于石灰中的Ca2+與土顆粒表面的陽(yáng)離子發(fā)生交換作用，改變了土顆粒表面的帶電性質(zhì)，從而使膠體顆粒加速絮凝，小的團粒相互凝聚變成大的團粒。

　�。�2）膠凝作用

　　石灰中的CaO與土中的SiO2、Al2O3發(fā)生反應，生成復雜的化合物，如硅酸鈣鹽、鋁酸鈣水化物，產(chǎn)生較強的粘結作用，使改良土的強度提高。

　�。�3）碳酸化作用

　　改良土中的石灰與空氣中的CO2發(fā)生鈣化反應，生成CaCO3使土硬化，起到了固化土體的作用。

　�。�4）由于生石灰與水在熟化過(guò)程中，發(fā)生吸水、發(fā)熱、膨脹作用，可以降低土體含水量，促進(jìn)土體的固結，這也有助于土體強度的提高。

　　3、膨脹土施工處理技術(shù)

　　3、1膨脹土路基施工技術(shù)方案

　　咸寧長(cháng)江產(chǎn)業(yè)園一級公路工程在施工過(guò)程中，金桂路、十六潭路和外環(huán)路是膨脹土分布比較豐富的路段，路基施工前經(jīng)過(guò)多次取土樣并結合地質(zhì)鉆探資料，發(fā)現山體地表以下僅有2—3m厚的細黃土，其余大部分挖方均為膨脹土，使得設計上的利用土方不能直接利用，將會(huì )產(chǎn)生大量的借方和棄方，增加較大的建設成本，通過(guò)對比分析，決定對填方路段采用路基及周邊山體覆蓋層上部2-3米的細黃土填筑，路基范圍內2-3米以下的膨脹土作棄方處理，用作園區填土。而對挖方達到路基標高后的路床膨脹土路段決定采用摻灰改良處理。我們采取兩種施工方法進(jìn)行改良。

　�。�1）廠(chǎng)拌施工方法：對于咸寧長(cháng)江產(chǎn)業(yè)園外環(huán)路K2+500—K2+900段挖方路段，膨脹土分布地段不連續，待挖至路基頂面標高后，仍然可見(jiàn)含水量較大的膨脹土，呈梅花狀分布于路基上，因此我們采取局部換填改良石灰土的辦法進(jìn)行施工操作，采用換填改良土，先將存在膨脹土路基一定面積范圍內的土挖深80cm運棄再選取較好的細黃土摻5%的石灰拌和均勻，充分悶料后運至工地現場(chǎng)，控制每層20cm左右碾壓成型。施工期間，嚴禁各種車(chē)輛在換填處理路段行駛。

　�。�2）路拌施工方法：對于咸寧工業(yè)園金桂大道K1+120—K1+300段、十六潭路k2+000-k2+500段、外環(huán)路k1+300-k2+000段挖方路段，膨脹土連續大面積出現，決定采用路拌施工方法全斷面用路拌機后齒將膨脹土地段翻耕，翻耕厚度20cm，連續反復多次地來(lái)回翻耕，至土塊粒徑大于5cm的比率小于6%時(shí)，再將消解好的石灰按5%—7%的比例用量均勻撒布在翻耕路段，然后路拌機拌和，再次檢測含水量，如果含水量還偏大，可以再均勻撒布2%左右的石灰劑量，路拌機再次拌和，直到測得含水量符合碾壓要求，平地機找平，再行碾壓，并限制重車(chē)通行。

　　上述兩種方法，針對不同路段膨脹土的不同分布情況作了兩種不同施工方法，既減少了工程造價(jià)，又保證了工程質(zhì)量，通過(guò)檢測分析，兩種方法應用比較成功，同時(shí)達到了良好的質(zhì)量效果。

　　3.2膨脹土路基施工注意環(huán)節

　　針對膨脹土失水時(shí)為硬土塊，吸水時(shí)為泥團的特性，要選擇適合的路拌機械。首先應根據設備的性能確定土的松鋪厚度，松鋪厚度過(guò)厚，造成摻石灰后拌和機械拌不透而產(chǎn)生夾層，因此規定松鋪厚度控制在20cm左右，壓實(shí)厚度不得大于15cm.同時(shí)土塊粒徑施工技術(shù)規范規定在5cm以下，但實(shí)踐發(fā)現，土的含水量大時(shí)，生石灰粉無(wú)法徹底與原裝膨脹土發(fā)生機理反應，生石灰粉達不到徹底降低其含水量和消除其膨脹性的目的。土塊不能和石灰充分結合仍是粘土塊，特別是溫度較低時(shí)，水分又不易蒸發(fā)，碾壓后路基土層頂部片狀土餅十分明顯，大大影響路基質(zhì)量。因此，可要求土塊粒徑控制在3cm以下，使土中水分易于蒸發(fā)，和生石灰粉充分結合，減少土塊本身的膨脹率，有利于提高壓實(shí)效率。當土的含水量小時(shí)，也要用路拌機拌合，避免造成揚塵污染環(huán)境。施工時(shí)應特別注意要經(jīng)常檢查拌合深度和均勻程度，避免素土夾層。壓實(shí)時(shí)應控制在最佳含水量，如果摻灰拌和后含水量較小，則不能及時(shí)碾壓，要灑水拌和均勻，達到最佳含水量時(shí)方可碾壓。壓實(shí)經(jīng)檢驗合格后馬上進(jìn)行下一步的施工：1）避免水分的蒸發(fā)，避免含水量降低造成表面干裂，降低灰土的強度。2）對石灰土起到覆蓋養生的作用�？傊�，各道工序要緊密銜接，連續施工，分段完成。土層壓實(shí)后如果不能及時(shí)上土應采取覆蓋措施。

　　3.3檢測評定

　　為了準確說(shuō)明膨脹土在摻灰前后路基承載力路基彎沉值、CBR值、壓實(shí)度是否有所變化，在現場(chǎng)做了比較分析，具體為：

　　上路床膨脹土路段路基改良前后關(guān)鍵參數對比表（摻灰率7%）

　　根據《公路土工試驗規程》、《公路工程路基施工技術(shù)規范》[4]現場(chǎng)分析得到，經(jīng)過(guò)對比分析，膨脹土路段未摻灰前，膨脹土路段路基彎沉值明顯高出設計值200，CBR值比規范值要低，壓實(shí)度全部不合格，而這三項硬指標，是公路工程行業(yè)檢測路基是否滿(mǎn)足驗收條件的常規指標，這些參數的不合格，直接對路基的質(zhì)量進(jìn)行了否決權，該項目通過(guò)摻灰很大程度提高了路基土的CBR值，且壓實(shí)度，彎沉值大幅降低，通過(guò)多項試驗檢測和參照《公路土試減強規程》、《公路工程路基施工技術(shù)規范》，經(jīng)過(guò)分析，得出改良后的CBR值，壓實(shí)度，彎沉值滿(mǎn)足公路技術(shù)規范要求。通過(guò)近4年來(lái)通車(chē)運行情況來(lái)分析，2007年通車(chē)運行后的沉降量說(shuō)明到2008年后基本穩定，無(wú)明顯增加，通過(guò)表觀(guān)分析，該路段水泥砼路面未出現斷板、裂縫，唧泥等病害，說(shuō)明處理后的路基整體強度相對較穩定。改良路段符合技術(shù)強度等級要求，得出膨脹土路段摻灰對土的改良起到了較好的效果，體現出了有較好的經(jīng)濟價(jià)值和社會(huì )效益。

　　4、結束語(yǔ)

　�。�1）對于膨脹土，石灰是一種很好的改良劑。一定劑量的石灰可使膨脹土體的膨脹性能顯著(zhù)降低，但這種降低并不是無(wú)限制的。試驗路段采集的弱膨脹土經(jīng)石灰改良處理后，土的顆粒組成、物理性質(zhì)、脹縮特性等均有明顯改善，強度得到提高。

　�。�2）摻入石灰改良膨脹土的過(guò)程就是降低其膨脹性，提高其強度的過(guò)程，隨著(zhù)石灰的摻入，膨脹土體的各項指標，路基沉降量的觀(guān)測等，最優(yōu)含水量和CBR值出現不同程度的提高，說(shuō)明石灰改良膨脹土的方法是較好的。

　　總之，膨脹土是影響道路施工的一種特殊土質(zhì)，在實(shí)際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問(wèn)題，應著(zhù)重從影響其物理、力學(xué)性質(zhì)變化的內在因素和外在因素上考慮，從而通過(guò)改變土的力學(xué)性質(zhì)達到處理的目的。本文通過(guò)咸寧長(cháng)江產(chǎn)業(yè)園道路中處理膨脹土的措施應用，并取得了良好效果和經(jīng)濟效益，這對優(yōu)化膨脹土地區路基設計與施工有一定的借鑒作用。

　　參考文獻：

　　[1]廖世文，李斌。特殊地區公路-膨脹土地區［M］。北京：人民交通出版社，1993.[2]吳菊香，徐鼎平。石灰改良膨脹土在路基工程中的應用[J].礦業(yè)快報，2005，（9）：76～78

　　[3]徐敦美。膨脹土路基石灰改良施工工藝試驗研究[D].四川：西南交通大學(xué)，2005

　　[4]JTGE40—2007.公路土工試驗規程

　　[5]JTGF10—2006.公路路基施工技術(shù)規范

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