论文部分内容阅读
摘 要：随着公路里程的不断增加，越来越多公路修建于不良地基之上，比如膨胀土路基。若处理不当，极易出现路面沉降、开裂等病害。为此，必须采取合理的改良方案。本文首先阐述了膨胀土路基常用的几种路基改良方法，并结合具体案例，提出了相应的处治措施，仅供参考。
关键词：公路工程;膨胀土;改良方法
中图分类号：U416.1 文献标识码：A
1 膨胀土路基改良常见方法
膨胀土是一种多缝隙、膨胀性显著的土体形式，主要构成部分包括：蒙脱石、伊利时等。膨胀土作为一种不良土质，其主要特征为吸水易膨胀、失水易收缩。若在此类土质上修筑公路工程，极易破坏工程结构，引发交通安全事故。随着科学技术水平的不断提升，越来越多新技术、新工艺被广泛用于公路建设。结合国内外膨胀土研究现状，目前，膨胀土路基改良技术主要包括夯实法、化学改良法等，具体方法与特点如下：
（1）夯实法。通过夯实处理，可以有效提升膨胀土的密实度，与此同时，其内摩擦角和粘聚力也随之提升，从而提高地基承载力。作为一种经济、高效的处治方法，在弱膨胀土地基改良处理中具有良好适用性。
（2）换土法。在膨胀土处理中，换土法较为直接，可直接利用普通土体进行地基膨胀土换填，通过该方式，可有效提升基础强度，防治膨胀土危害工程质量与安全。一般情况下，多在强膨胀土地基处治中采用换土法，其缺点为成本偏高。
（3）保湿法。通过不改变土体内的含水率，达到膨胀土地基胀缩性统一的目的。在工程实践当中，多采用密封法用于已成型的地基顶部处理，比如，密封土工布、洒布沥青材料等。相比其他改良方法，保湿法效果有限，仅能起到辅助作用。
（4）化学改良法。作为膨胀土路基改良最常用的一种方法，化学改良法是指将不同类型的无机物质或有机物质掺入土体内，通过改变膨胀土颗粒的表面活性，促使膨胀土和水之间关系的改变，最终保证在吸水条件下膨胀土仍可满足工程强度规定。
（5）生物改良法。将微生物附着于膨胀土土体表面，以此减小粘土矿物液面张力，并实现粘土矿物表面疏水化，大大增强颗粒间的粘聚力和土的抗剪强度，满足工程建设需求。
2 工程概况
某公路路基土石方工程，主要工程量如表1所示。在道路全线内存在大量膨胀土，无法用于路基直接填筑。在全线共设弃土场5个，占地面积达到223亩，弃土场占地面积过大，其中占用耕地情况严重，加之后期弃土场维护管理难度较大。为了保护耕地资源，减少对当地生态环境的不利影响，应采取一定措施，充分利用挖方弃方，降低借方量。通过勘查结果显示，本路段多为中、微膨胀土，为减少弃方，合理利用资源，决定采用生石灰改良膨胀土，并用于填筑路基。
为确保路基填筑质量满足设计要求，可选取具有代表性的路段作为试验段，即k10+210～k10+410，共200 m，采用生石灰改良膨胀土，1 m为填筑厚度。
3 膨胀土路基处治施工技术要点
3.1 测量放样
利用GPS、全站仪等设备，结合复测导线点数据的基础上，将路线中桩放出。同时，还要将路基边缘、护坡道边缘等位置准确标注出来，并复核用地宽度，进行横断面测量和绘制。
3.2 填前处理
填筑路基前，要清理干净施工范围内的杂物，比如树根、表土、垃圾、淤泥等，并运送至弃土场。本工程路基原地面坡度在1：5以下，路表清理干净后，可直接采用压路机碾压原地表，保证压实度大于90%。
3.3 原地表下封层施工
采用碎石土用于原地表下封层，50 cm为总厚度，可分2层进行压实厚度控制。当下层属于特殊路基段的情况下，需处理完特殊路基之后，便可进行膨胀土改良处治，无需下封层施工。
3.4 改良膨胀土施工
根据工程现场实际情况，决定采用路拌法进行膨胀土改良施工，施工工艺流程如图1所示。
（1）摆放生石灰。结合工程现场情况，采用袋装生石灰用于本工程。在袋装生石灰摊铺前，可按照掺灰用量，在素土上打出方格，做好生石灰用量合理控制。按照试验室配合比情况，确定4%为生石灰掺量，根据规范要求，路拌法施工时，掺量可适当提升0.5%，因此，实际生石灰掺量为4.5%。按照5 m×5 m网格间距计算，松铺厚度及密度分别以30 cm、1.30 kg/ m?×10? kg/ m?为准，经计算可得：
V=5×5×0.3=7.5 m?;M=7.5×1.30×10?=9 750 kg。
基于生石灰掺量4.5%，最终得出生石灰掺量：
9 750×4.5%=438.75 kg
待每格用灰量确定后，即可摆放生石灰。通过人工方式，将生石灰均匀撒布其上，保证摊铺均匀。
（2）拌和。待完成上述施工后，可通过路拌机进行拌和，拌和遍数和时间由现场实际情况为准，保证混合料粒径在≤150 mm。拌和过程中，要指派专人进行拌和厚度的检查，拌和机需向下一层打入1 cm～2 cm，避免素土夹层现象发生，同时，需按照“两侧—中间”的顺序拌和。并详细检查拌和中生石灰土的含水量和生石灰剂量，若不符合施工规定，需及时补洒，并重新进行均匀拌和，直至满足施工要求。
（3）初步整型。拌和均匀之后，可先通过人工方式找平不平整部位，随后再利用推土机进行排压。松铺系数设为1.18，通过木桩控制标高。整平时，可采用平地机，保证整平后各项指标均可达到规定要求。
（4）碾压。在混合料含水量满足最佳含水量要求的基础上，即可合理配置压路机设备进行碾压施工。碾压过程中，可采用振動压路机先进行2遍小振，随后进行大振，保证压实度满足设计要求，随后进行1遍静压，直到表面无显著轮迹现象。碾压施工后，需进行压实度的准确记录，若压实度不符合，应再次进行压实，直至满足压实度要求，才能结束碾压施工。
（5）养生。完成上述施工后，需进行7天以上的洒水养生，在此期间禁止车辆通行，待满足施工要求后，便可进行上层施工。
（6）检测。施工结束后，要对灰剂量、压实度、厚度、高程等进行检测，保证生石灰改良膨胀土路基质量良好。
4 结束语
综上所述，作为一种常见的土质结构，膨胀土力学性质稳定性较差，一旦遇到外界水分，极易发生膨胀问题。若在此类土质上修建公路工程，将会对路基结构稳定性造成不利影响，因此，必须做好膨胀土改良处治。掺加生石灰，可以有效改善原有土体结构，改善膨胀土的使用性能。在实际施工中，必须严格按照施工规定要求，规范施工流程，加强质量控制，才能最大限度减少膨胀土危害，提高路基承载力与稳定性，延长工程使用年限。
参考文献：
[1]王友涛.分析高速公路石灰改良膨胀土路基施工技术[J].低碳世界，2019，9（10）：220-221.
[2]梁瑞福.石灰改良膨胀土及在市政道路路基工程中的应用[J].科技信息，2010，02（23）：321+275.
[3]连玉超.石灰改良膨胀土集中预拌路拌法填筑路基施工技术[J].交通世界，2016，23（10）：56-57.
关键词：公路工程;膨胀土;改良方法
中图分类号：U416.1 文献标识码：A
1 膨胀土路基改良常见方法
膨胀土是一种多缝隙、膨胀性显著的土体形式，主要构成部分包括：蒙脱石、伊利时等。膨胀土作为一种不良土质，其主要特征为吸水易膨胀、失水易收缩。若在此类土质上修筑公路工程，极易破坏工程结构，引发交通安全事故。随着科学技术水平的不断提升，越来越多新技术、新工艺被广泛用于公路建设。结合国内外膨胀土研究现状，目前，膨胀土路基改良技术主要包括夯实法、化学改良法等，具体方法与特点如下：
（1）夯实法。通过夯实处理，可以有效提升膨胀土的密实度，与此同时，其内摩擦角和粘聚力也随之提升，从而提高地基承载力。作为一种经济、高效的处治方法，在弱膨胀土地基改良处理中具有良好适用性。
（2）换土法。在膨胀土处理中，换土法较为直接，可直接利用普通土体进行地基膨胀土换填，通过该方式，可有效提升基础强度，防治膨胀土危害工程质量与安全。一般情况下，多在强膨胀土地基处治中采用换土法，其缺点为成本偏高。
（3）保湿法。通过不改变土体内的含水率，达到膨胀土地基胀缩性统一的目的。在工程实践当中，多采用密封法用于已成型的地基顶部处理，比如，密封土工布、洒布沥青材料等。相比其他改良方法，保湿法效果有限，仅能起到辅助作用。
（4）化学改良法。作为膨胀土路基改良最常用的一种方法，化学改良法是指将不同类型的无机物质或有机物质掺入土体内，通过改变膨胀土颗粒的表面活性，促使膨胀土和水之间关系的改变，最终保证在吸水条件下膨胀土仍可满足工程强度规定。
（5）生物改良法。将微生物附着于膨胀土土体表面，以此减小粘土矿物液面张力，并实现粘土矿物表面疏水化，大大增强颗粒间的粘聚力和土的抗剪强度，满足工程建设需求。
2 工程概况
某公路路基土石方工程，主要工程量如表1所示。在道路全线内存在大量膨胀土，无法用于路基直接填筑。在全线共设弃土场5个，占地面积达到223亩，弃土场占地面积过大，其中占用耕地情况严重，加之后期弃土场维护管理难度较大。为了保护耕地资源，减少对当地生态环境的不利影响，应采取一定措施，充分利用挖方弃方，降低借方量。通过勘查结果显示，本路段多为中、微膨胀土，为减少弃方，合理利用资源，决定采用生石灰改良膨胀土，并用于填筑路基。
为确保路基填筑质量满足设计要求，可选取具有代表性的路段作为试验段，即k10+210～k10+410，共200 m，采用生石灰改良膨胀土，1 m为填筑厚度。
3 膨胀土路基处治施工技术要点
3.1 测量放样
利用GPS、全站仪等设备，结合复测导线点数据的基础上，将路线中桩放出。同时，还要将路基边缘、护坡道边缘等位置准确标注出来，并复核用地宽度，进行横断面测量和绘制。
3.2 填前处理
填筑路基前，要清理干净施工范围内的杂物，比如树根、表土、垃圾、淤泥等，并运送至弃土场。本工程路基原地面坡度在1：5以下，路表清理干净后，可直接采用压路机碾压原地表，保证压实度大于90%。
3.3 原地表下封层施工
采用碎石土用于原地表下封层，50 cm为总厚度，可分2层进行压实厚度控制。当下层属于特殊路基段的情况下，需处理完特殊路基之后，便可进行膨胀土改良处治，无需下封层施工。
3.4 改良膨胀土施工
根据工程现场实际情况，决定采用路拌法进行膨胀土改良施工，施工工艺流程如图1所示。
（1）摆放生石灰。结合工程现场情况，采用袋装生石灰用于本工程。在袋装生石灰摊铺前，可按照掺灰用量，在素土上打出方格，做好生石灰用量合理控制。按照试验室配合比情况，确定4%为生石灰掺量，根据规范要求，路拌法施工时，掺量可适当提升0.5%，因此，实际生石灰掺量为4.5%。按照5 m×5 m网格间距计算，松铺厚度及密度分别以30 cm、1.30 kg/ m?×10? kg/ m?为准，经计算可得：
V=5×5×0.3=7.5 m?;M=7.5×1.30×10?=9 750 kg。
基于生石灰掺量4.5%，最终得出生石灰掺量：
9 750×4.5%=438.75 kg
待每格用灰量确定后，即可摆放生石灰。通过人工方式，将生石灰均匀撒布其上，保证摊铺均匀。
（2）拌和。待完成上述施工后，可通过路拌机进行拌和，拌和遍数和时间由现场实际情况为准，保证混合料粒径在≤150 mm。拌和过程中，要指派专人进行拌和厚度的检查，拌和机需向下一层打入1 cm～2 cm，避免素土夹层现象发生，同时，需按照“两侧—中间”的顺序拌和。并详细检查拌和中生石灰土的含水量和生石灰剂量，若不符合施工规定，需及时补洒，并重新进行均匀拌和，直至满足施工要求。
（3）初步整型。拌和均匀之后，可先通过人工方式找平不平整部位，随后再利用推土机进行排压。松铺系数设为1.18，通过木桩控制标高。整平时，可采用平地机，保证整平后各项指标均可达到规定要求。
（4）碾压。在混合料含水量满足最佳含水量要求的基础上，即可合理配置压路机设备进行碾压施工。碾压过程中，可采用振動压路机先进行2遍小振，随后进行大振，保证压实度满足设计要求，随后进行1遍静压，直到表面无显著轮迹现象。碾压施工后，需进行压实度的准确记录，若压实度不符合，应再次进行压实，直至满足压实度要求，才能结束碾压施工。
（5）养生。完成上述施工后，需进行7天以上的洒水养生，在此期间禁止车辆通行，待满足施工要求后，便可进行上层施工。
（6）检测。施工结束后，要对灰剂量、压实度、厚度、高程等进行检测，保证生石灰改良膨胀土路基质量良好。
4 结束语
综上所述，作为一种常见的土质结构，膨胀土力学性质稳定性较差，一旦遇到外界水分，极易发生膨胀问题。若在此类土质上修建公路工程，将会对路基结构稳定性造成不利影响，因此，必须做好膨胀土改良处治。掺加生石灰，可以有效改善原有土体结构，改善膨胀土的使用性能。在实际施工中，必须严格按照施工规定要求，规范施工流程，加强质量控制，才能最大限度减少膨胀土危害，提高路基承载力与稳定性，延长工程使用年限。
参考文献：
[1]王友涛.分析高速公路石灰改良膨胀土路基施工技术[J].低碳世界，2019，9（10）：220-221.
[2]梁瑞福.石灰改良膨胀土及在市政道路路基工程中的应用[J].科技信息，2010，02（23）：321+275.
[3]连玉超.石灰改良膨胀土集中预拌路拌法填筑路基施工技术[J].交通世界，2016，23（10）：56-57.