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

　　關鍵詞：公路；膨脹土；石灰改良；施工技術

　　引言

　　咸寧長江產業(yè)園位于咸寧市中心城區(qū)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)境和加快經濟發(fā)展打下先行基礎。該園區(qū)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，同時也一定程度影響路基的整體性強度，加之園區(qū)道路所在區(qū)域是工業(yè)新城，市政建設等大型運輸車輛需要經過這些路段進入園區(qū)，園區(qū)公路路基整體質量顯得尤為重要，因此，在諸多問題中我們分析得出膨脹土是影響公路質量最突出的因素。如果處理不好，往往給路基質量留下隱患。針對這種特殊地質，對該項目膨脹土路段進行了摻入石灰進行改良，并提出了相應的施工處理措施和注意事項。

　　1、園區(qū)膨脹土工程特性

　　膨脹土是在自然地質過程中形成的一種多裂縫并具有顯著脹縮特性的土體，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，時刻影響施工質量，同時毀壞農田，破壞生態(tài)[1].咸寧市長江產業(yè)園區(qū)域內土質情況復雜多變，有強膨脹土、中膨脹土和弱膨脹土三種類型，其中強膨脹土比例較大，難以處理。根據(jù)現(xiàn)場調查和試驗分析，該區(qū)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，如膨脹受阻即產生膨脹力；失去水分后體積收縮，造成土體開裂，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(xiàn)為垂直裂隙、水平裂隙與斜交裂隙三種類型。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，且滑動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挖后，將產生土體超固結應力釋放，邊坡與路基面出現(xiàn)卸荷膨脹，并常在坡腳形成應力集中區(qū)和塑性區(qū)，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(wěn)定劑對其進行改性。幾種外摻劑通過經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、最經濟的方法。

　　2、石灰改良土的改良機理^[3]

　　在改良過程中，石灰與膨脹土發(fā)生以下作用：

　�。�1）陽離子交換作用

　　石灰中的Ca2+與土顆粒表面的陽離子如：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。由于石灰中的Ca2+與土顆粒表面的陽離子發(fā)生交換作用，改變了土顆粒表面的帶電性質，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

　　3、1膨脹土路基施工技術方案

　　咸寧長江產業(yè)園一級公路工程在施工過程中，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，路基施工前經過多次取土樣并結合地質鉆探資料，發(fā)現(xiàn)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，將會產生大量的借方和棄方，增加較大的建設成本，通過對比分析，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(qū)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行改良。

　�。�1）廠拌施工方法：對于咸寧長江產業(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(xù)，待挖至路基頂面標高后，仍然可見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(xiàn)場，控制每層20cm左右碾壓成型。施工期間，嚴禁各種車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(xù)大面積出現(xiàn)，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(xù)反復多次地來回翻耕，至土塊粒徑大于5cm的比率小于6%時，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，又保證了工程質量，通過檢測分析，兩種方法應用比較成功，同時達到了良好的質量效果。

　　3.2膨脹土路基施工注意環(huán)節(jié)

　　針對膨脹土失水時為硬土塊，吸水時為泥團的特性，要選擇適合的路拌機械。首先應根據(jù)設備的性能確定土的松鋪厚度，松鋪厚度過厚，造成摻石灰后拌和機械拌不透而產生夾層，因此規(guī)定松鋪厚度控制在20cm左右，壓實厚度不得大于15cm.同時土塊粒徑施工技術規(guī)范規(guī)定在5cm以下，但實踐發(fā)現(xiàn)，土的含水量大時，生石灰粉無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，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，有利于提高壓實效率。當土的含水量小時，也要用路拌機拌合，避免造成揚塵污染環(huán)境。施工時應特別注意要經常檢查拌合深度和均勻程度，避免素土夾層。壓實時應控制在最佳含水量，如果摻灰拌和后含水量較小，則不能及時碾壓，要灑水拌和均勻，達到最佳含水量時方可碾壓。壓實經檢驗合格后馬上進行下一步的施工：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(yǎng)生的作用�？傊�，各道工序要緊密銜接，連續(xù)施工，分段完成。土層壓實后如果不能及時上土應采取覆蓋措施。

　　3.3檢測評定

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

　　上路床膨脹土路段路基改良前后關鍵參數(shù)對比表（摻灰率7%）

　　根據(jù)《公路土工試驗規(guī)程》、《公路工程路基施工技術規(guī)范》[4]現(xiàn)場分析得到，經過對比分析，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(guī)范值要低，壓實度全部不合格，而這三項硬指標，是公路工程行業(yè)檢測路基是否滿足驗收條件的常規(guī)指標，這些參數(shù)的不合格，直接對路基的質量進行了否決權，該項目通過摻灰很大程度提高了路基土的CBR值，且壓實度，彎沉值大幅降低，通過多項試驗檢測和參照《公路土試減強規(guī)程》、《公路工程路基施工技術規(guī)范》，經過分析，得出改良后的CBR值，壓實度，彎沉值滿足公路技術規(guī)范要求。通過近4年來通車運行情況來分析，2007年通車運行后的沉降量說明到2008年后基本穩(wěn)定，無明顯增加，通過表觀分析，該路段水泥砼路面未出現(xiàn)斷板、裂縫，唧泥等病害，說明處理后的路基整體強度相對較穩(wěn)定。改良路段符合技術強度等級要求，得出膨脹土路段摻灰對土的改良起到了較好的效果，體現(xiàn)出了有較好的經濟價值和社會效益。

　　4、結束語

　�。�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降低，但這種降低并不是無限制的。試驗路段采集的弱膨脹土經石灰改良處理后，土的顆粒組成、物理性質、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程就是降低其膨脹性，提高其強度的過程，隨著石灰的摻入，膨脹土體的各項指標，路基沉降量的觀測等，最優(yōu)含水量和CBR值出現(xiàn)不同程度的提高，說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，在實際工程中，其破壞力是巨大的。解決膨脹土的問題，應著重從影響其物理、力學性質變化的內在因素和外在因素上考慮，從而通過改變土的力學性質達到處理的目的。本文通過咸寧長江產業(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濟效益，這對優(yōu)化膨脹土地區(qū)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(qū)公路-膨脹土地區(qū)［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，2005

　　[4]JTGE40—2007.公路土工試驗規(guī)程

　　[5]JTGF10—2006.公路路基施工技術規(guī)范

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