李衛(wèi)華

（唐山市交通運(yùn)輸局公路管理站，河北 唐山 063000）

0 引言

膨脹土主要是由蒙脫石等親水性極強(qiáng)的礦物成分組成，膨脹土中的礦物成分在受到水分的影響時(shí)具有不穩(wěn)定性，吸水迅速膨脹，失水體積收縮嚴(yán)重，導(dǎo)致在筑路時(shí)作為路基土存在潛在的安全隱患[1]。因此需要對(duì)膨脹土進(jìn)行改良后方可作為路基土使用。

1 石灰改良膨脹土施工技術(shù)特點(diǎn)

石灰是施工中常見的無(wú)機(jī)膠凝材料，在摻入膨脹土中后能夠與其中的水分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，石灰中的氧化鈣迅速消解，生成氫氧化鎂和氫氧化鈣，然后通過(guò)離子交換作用取代膨脹土礦物中的鉀離子，通過(guò)石灰中氧化鈣的水化作用來(lái)達(dá)到維持膨脹土穩(wěn)定的狀態(tài)。膨脹土中摻加石灰量在一定范圍內(nèi)時(shí)，隨著石灰含量的增加，膨脹土的穩(wěn)定性不斷提高，但當(dāng)摻加的石灰超過(guò)一定的劑量時(shí)，過(guò)量的石灰無(wú)法充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而過(guò)多游離的石灰將會(huì)降低土壤強(qiáng)度，影響膨脹土穩(wěn)定性。因此，在通過(guò)石灰改良膨脹土技術(shù)來(lái)進(jìn)行施工作業(yè)過(guò)程中控制石灰的劑量十分重要。各地膨脹土中礦物成分具有一定的區(qū)別，在確定膨脹土石灰摻加劑量可通過(guò)其膨脹性和力學(xué)性能等來(lái)判斷[2]。

2 工程概況

某高速公路全線長(zhǎng)53.46km，由于路線較長(zhǎng)，途經(jīng)各種地形地質(zhì)區(qū)域，其中K23+220—K24+520、K27+100—K28+000路段共計(jì)2.2km跨越地質(zhì)復(fù)雜區(qū)域，該標(biāo)段地區(qū)土壤主要以膨脹土為主，同時(shí)當(dāng)?shù)亟邓^多，采用常規(guī)筑路方式無(wú)法對(duì)路基進(jìn)行充分壓實(shí)，將會(huì)對(duì)道路產(chǎn)生一定的安全隱患，決定通過(guò)石灰改良方式對(duì)路基土壤進(jìn)行處理。對(duì)當(dāng)?shù)夭蓸拥呐蛎浲吝M(jìn)行測(cè)定和試驗(yàn)，確定土壤中礦粉成分含量和天然含水率等各項(xiàng)指標(biāo)。土壤中各成分含量見表1，顆粒組成見表2，物理力學(xué)性能見表3。

表1 膨脹土礦物成分

表2 膨脹土顆粒組成

表3 實(shí)測(cè)膨脹土物理力學(xué)性質(zhì)

3 施工工藝

3.1 施工準(zhǔn)備

由于膨脹土對(duì)水分敏感，因此在施工前需要采取必要的排水措施，路基開挖時(shí)設(shè)置好邊溝、排水溝和截水溝，保證水分不會(huì)對(duì)需要改良的膨脹土產(chǎn)生影響，再通過(guò)土壤破碎機(jī)對(duì)原道路路基土壤進(jìn)行破碎來(lái)保證底部土壤能得到改良。破碎完畢后需要對(duì)石灰進(jìn)行相應(yīng)的質(zhì)量檢測(cè)。對(duì)于初期石灰，要選擇鈣質(zhì)石灰進(jìn)行改良。石灰主要技術(shù)指標(biāo)見表4。

表4 石灰技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.2 膨脹土與石灰的拌和

石灰檢測(cè)合格，結(jié)果報(bào)監(jiān)理單位得到施工許可后對(duì)路基土進(jìn)行區(qū)域劃分。根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)文件要求對(duì)于該路段膨脹土處理至30cm即可，因此根據(jù)劃分區(qū)域面積和深度計(jì)算好每個(gè)施工作業(yè)區(qū)所需要的石灰用量，同時(shí)測(cè)定破碎后土壤的含水率，控制膨脹土土壤含水率在4%～5%范圍內(nèi)。測(cè)定完畢后組織現(xiàn)場(chǎng)施工人員進(jìn)行石灰的攤鋪。攤鋪完畢后組織路拌機(jī)進(jìn)行拌和，拌和過(guò)程中需要觀測(cè)是否有土壤結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，若發(fā)現(xiàn)土壤結(jié)團(tuán)應(yīng)通知施工人員及時(shí)處理。拌和過(guò)程中需要使石灰與膨脹土充分拌和，保證土壤充分改良。拌和的同時(shí)安排施工人員對(duì)路拌機(jī)拌和深度進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)底部未拌和，應(yīng)當(dāng)及時(shí)調(diào)整拌和深度[3]。

3.3 膨脹土的整型與碾壓

膨脹土與石灰拌和改良完畢后對(duì)土壤各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)，保證其充分改良后進(jìn)行土壤的整型與碾壓，首先采用平地機(jī)保證路基表面高程一致性，對(duì)地勢(shì)低洼或局部凸起等部位進(jìn)行找平處理，找平完畢后對(duì)土壤含水率進(jìn)行檢測(cè)，含水率不符合最佳含水率要求時(shí)應(yīng)當(dāng)對(duì)路基土表面進(jìn)行處理，保證后續(xù)碾壓步驟的順利進(jìn)行，含水率滿足要求后組織已安排好的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行碾壓處理。對(duì)于路基土的碾壓采用先兩側(cè)碾壓，然后逐步向內(nèi)側(cè)碾壓的順序進(jìn)行，同時(shí)先輕后重，先初步碾壓整平，后續(xù)碾壓則保證土壤達(dá)到相應(yīng)的壓實(shí)度要求。在碾壓過(guò)程中土壤水分會(huì)有部分蒸發(fā)散失，因此需要及時(shí)對(duì)路表進(jìn)行灑水，防止壓實(shí)過(guò)程中土壤松散起皮等，如果壓實(shí)過(guò)程中土壤發(fā)生彈簧效應(yīng)，需要停止施工，及時(shí)組織施工人員對(duì)該部位進(jìn)行處理。

3.4 養(yǎng)生與排水

對(duì)壓實(shí)后的膨脹土進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，滿足要求后，需要進(jìn)行7d的養(yǎng)生處理，養(yǎng)生過(guò)程中對(duì)路段設(shè)置禁止通行路牌，同時(shí)定期對(duì)路表進(jìn)行灑水，保證路表濕潤(rùn)。由于膨脹土對(duì)于水分極其敏感，因此應(yīng)避免雨季施工，養(yǎng)護(hù)時(shí)同樣需要設(shè)置必要的排水措施，防止降雨對(duì)改良完畢的土壤造成影響。

4 試驗(yàn)路段性能試驗(yàn)

4.1 壓實(shí)度檢測(cè)

未改良前膨脹土在含水情況下難以壓實(shí)。為了檢驗(yàn)改良后該路段膨脹土壓實(shí)度是否滿足要求，隨機(jī)選取6個(gè)點(diǎn)位對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)度檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果 單位：%

根據(jù)對(duì)路基上路堤和下路堤的壓實(shí)度檢測(cè)結(jié)果可知，上、下路堤隨機(jī)選取6個(gè)點(diǎn)位的壓實(shí)度平均值分別為96.6%和95.4，滿足規(guī)范要求的95%和93%。

4.2 平整度檢測(cè)

路基土的平整度影響后續(xù)下基層的施工作業(yè)。為了檢驗(yàn)路基平整度是否滿足要求，根據(jù)試驗(yàn)檢測(cè)規(guī)程對(duì)路基平整度進(jìn)行檢測(cè)，具體試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 平整度檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果

根據(jù)隨機(jī)選取的8個(gè)點(diǎn)位的平整度檢測(cè)結(jié)果可知，路基頂面平整度均值為10mm，且點(diǎn)位均值均小于15mm。

5 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)際工程，對(duì)石灰改良膨脹土的技術(shù)特點(diǎn)和適用范圍進(jìn)行闡述，通過(guò)實(shí)際工程詳細(xì)介紹了石灰改良膨脹土的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和具體施工工藝，最后通過(guò)對(duì)試驗(yàn)路段進(jìn)行檢測(cè)得出以下結(jié)論：

（1）對(duì)上、下路堤隨機(jī)選取6個(gè)點(diǎn)位，壓實(shí)度平均值分別為96.6%和95.4，滿足規(guī)范要求的95%和93%。

（2）根據(jù)隨機(jī)選取的8個(gè)點(diǎn)位的平整度檢測(cè)結(jié)果可知，路基頂面平整度均值為10mm，且點(diǎn)位均值均小于15mm。