石灰改良膨胀土路基施工技术分析

赵先宇

摘 要：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。为此，本文在充分了解膨胀土特性的基础上，结合某具体工程案例，对石灰改良膨胀土路基施工准备、技术要点进行了分析与探究。

关键词：膨胀土；路基工程；特性

1 膨胀土特性分析

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。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准备

某公路路基第一合同段共有156万m3粘土、弱膨胀土路基改良处理工程，其中121万m3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 施工机械准备

施工前应严格按照经济性、协作性原理合理配置施工机械设备，本工程以200m作为作业区段长度，可配备稳定土路拌机、振动压路机、平地机、推土机等。

2.2 材料准备

施工前对多个取土场、部位、深度的膨胀土进行物理力学性能试验，以此对膨胀土的指标进行确定。主要试验内容为自由膨胀率、比重、天然含水量等。除此之外，还要取样检测石灰质量，如钙、镁含量等，并对其等级进行准确评定，如质量与施工规范规定不符，则不得使用，要求在二级以上控制石灰技术指标。一般在较高地势位置放置石灰，并接近水源，便于运输。石灰等级、类型不同需分别放置，特殊情况下进行隔墙砌筑，如存放时间过长需做好覆盖封存工作。除此之外，还应做好石灰加工工作，按照设计规定，需选取熟石灰进行膨胀土改良，施工前，需先消解、过筛石灰，并集中堆放、处理消解后的剩余料。

3 石灰改良膨胀土路基施工技术要点

3.1 取土闷灰

选取生石灰作为取土闷灰的材料，要求施工前将土坑内的杂物清理干净，如地表耕直土、腐渣土等，随后推平地表，通过原状土的相关参数对各车生石灰的摊铺面积进行准确计算，随后将方格打在地面上，且利用人工的方式把生石灰均匀地摊铺到各个方格内，并利用挖掘机进行3到4天挖土闷料。为确保土料含水量最佳化及产生土料“砂化”效果，要求通过挖掘机在闷料环节每天都进行1遍土料翻拌。

3.2 上土摊铺

选取水平分层填筑法填筑路基，填筑是路基2侧需多出30到50cm。按照土的压实厚度、松铺系数等进行各车土松铺面积的确定，且将方格打在地面上，并有效控制方格內土的用量。运土一般都会选取自卸汽车，推土机摊铺施工中应具有均匀性。

3.3 翻晒破碎

土料在第一次掺灰处理且摊铺后，可及时翻晒、破碎土料。按照当天天气情况进行翻晒，定时选取铧犁翻耕土料，并进行土块破碎施工。翻晒土料环节，要求对土料含水量进行定期测量，并对土块破碎具体情况进行检查及进行第二次掺灰时间的确定。

3.4 二次掺灰

第二次掺灰时间，以土料内土料粒径在8cm以下且土料含水量为最佳值范围内时进行施工。选取消石灰作为第二次掺灰材料，施工前土层表面需选取轻型压路机进行压实，随后通过平地机做好整平工作，且根据压实土层的实际干密度、厚度等技术指标对二次掺灰量、每车摊铺面积加以准确确定，同第一次掺灰一样，要求将方格打在地面上，且控制每车石灰摊铺量，随后通过人工结合平地机的方式均匀摊铺石灰，确保其平整度。

3.5 粉碎拌和

均匀摊铺、整平石灰材料后，需及时进行土料粉碎施工，选取的机械为稳定土拌和机。粉碎施工阶段，要求指派专人对拌和机的拌和深度进行详细检测，防止素土夹层问题产生。除此之外，要求进行一次粉碎施工，就必须对土料的含水量、土颗粒分布情况进行一次检测，直到土颗粒在5cm以上的材料含量在5%以下，及土颗粒在2cm以上的含量在20%以下即可。

与此同时，土料粉碎后在对其石灰剂量、含水量进行测试时，相比设计石灰剂量，各个测点石灰剂量应多出-1%左右，且相比最佳含水量，含水量在其+3%范围内，就可以实施整平、碾压施工。当具有较低灰剂量，需进行石灰快速补充及拌和施工，当具有较高含水量时，可通过铧犁不间断地进行翻拌施工，以此达到含水量减小的目的。

3.6 稳压整平

粉碎土料后，可选取光轮压路机进行1遍稳压施工，随后按照相关规定通过平地机进行整平施工，其施工顺序为从边侧到中间。整平施工中，需对土层厚度进行及时测量，且按照此时土料松铺系数进行土层厚度合理化调整。进行顶层施工时，在稳压、整平土层后需进行高程测量，且根据设计高程、土料松铺系数等再次整平土料，直到土层各项条件与设计规定相符。

3.7 碾压

完成土料整平作业后，需及时进行碾压施工，应具有连续性，直到其能够满足规定压实度、外观质量。通过试验段确定碾压机械组合、遍数，各层土碾压时间必须控制在12h小时以内。碾压施工中，如表层含水量不足，出现松散问题，需及时进行水分补充，并保证材料与轮胎不产生粘结现象，随后进行碾压施工。如局部位置出现弹簧问题，应及时将弹簧土挖除，且回填质量合格的土料，并做好压实施工。碾压施工顺序为从边侧逐步碾压到中间位置，压路机需进行40到50cm重叠，与其他位置相比，路基边侧位置应多进行2遍碾压。

4 结束语

综上所述，作为公路施工常见路基填料，膨胀土因其自身性特点，无法直接用于路基填筑施工。为保证路基填筑质量、提高路基强度及稳定性，必须选取科学有效的措施予以处理。选取石灰改良膨胀土，可有效提升工程施工质量、加快施工进度，缩短施工工期，具有良好社会、经济效益。

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）.