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摘要：我国的膨胀土分布广、面积大，在高速公路路基施工中，常常会遇到膨胀土。石灰改良膨胀土技术作为路基土质改良方法之一，近年来应用十分广泛。本文分析了膨胀土改良机理和改良膨胀土路基施工技术，并重点探讨了改良膨胀土路基施工关键问题。
关键词：改良膨胀土；路基施工；关键问题
中图分类号：U213文献标识码： A
一、膨胀土改良机理
膨脹土是一种具有膨胀性矿物成分包含蒙脱石及伊利石、高岭石、绿泥石等亲水性的高塑性粘土。膨胀土应是土中粘粒成分只要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形的粘土。具有较大往复膨胀变形的高塑性粘土。由于膨胀土的液限、塑限、塑性指数较大，压缩性偏底，在天然含水量的情况下较坚硬，容易被施工人员忽视，一但遇水就膨胀，强度骤减；失水就干缩，形成裂隙，对工程建设潜在着严重的破坏性，很容易产生流坍、坍塌、滑坡、开裂、膨胀、松散、剥落等病害。且治理难度相当大。因此在施工阶段就应采取措施，防止病害的发生。
石灰改良膨胀土技术作为路基土质改良方法之一，近年来应用十分广泛。石灰作为膨胀土的改性材料有很多优点:改性效果明显，消除胀缩性和提高强度两者兼得；尤其是石灰改良膨胀土作为一种稳定固化土，具有较高的承载力、抗剪强度和良好的水稳定性，一般主要用于承受抗弯作用的道路和机场跑道的基层和底基层，以及建筑物的地基处理。由于石灰资源丰富，成本较低，且石灰改良土可显著提高土工结构的可碾压含水量，有效缩短施工周期。因此，石灰改良膨胀土做路基填料，在近几年来高速公路填筑工程中得到了广泛应用。
二、改良膨胀土路基施工技术
（一）基底处理
将路基范围内原地面表层的种植土、草皮都予以清除，清除深度不小于15cm，如遇树根，应全部挖除并将坑穴填平；基底清理完毕后应立即压实；在深耕（＞30cm）地段，必要时应先将土翻松、打碎，再整平、压实。为确保基底的强度和稳定性，用轻型动力触探仪或K30进行基底承载能力合格性检验；做好临时排水系统，保证施工期排水畅通。
（二）材料要求
即膨胀土和石灰。一般要求取土坑中粘性大、呈团块状的膨胀土用机械粉碎，经反复多次翻拌，达到无大于5cm的土块为止。石灰则要求III级以上消石灰，钙质消石灰有效钙镁合量应不低于55%。进场的石灰要及时使用，防止雨淋，以防有效C钙镁合量的流失和衰减。将消石灰通过1cm筛，尽量缩短石灰存放时间，妥善覆盖保管，消解
时间一般控制在7天以内，以免有效成分衰减损失过大。
（三）闷料覆盖
待灰土掺拌均匀后，检测掺灰剂量m和含水率w是否满足要求。若m小于6％，需补加石灰；w小于或等于wopt时，洒水，进行二次搅拌，直至m在6％～8％之内且w大于或等于wopt时，将掺灰土统一翻运至闷料场堆放，用塑料帆布覆盖，实施闷料。
（四）碾压成型
将拌和均匀的灰土静压一遍后，用平地机细平，作出路拱、纵横坡，达到表面平整，无坑洼现象。路基采用分层碾压，在下基层的碾压的密实度相对较高一点，当碾压上基层的时候，可以适当降低碾压的密实度提高含水量。灰剂量要达到标准要求，低于标准的为不合格，要及时掺灰重新拌和。碾压一般可用振动压路机慢速振压一遍，再用三轮压路机从两边向中间重叠半轮碾压2~3遍，达到纵横坡度要求，表面平整光洁、无松动和坑洼等现象。同时，两侧路肩应多压实2~3遍。
三、改良膨胀土路基施工关键问题
（一）膨胀土的判别与分类在膨胀土地区进行工程建设，首先必须正确识别膨胀土与非膨胀土，并准确判断膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点，然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。以往的工程建设经验已经证明：膨胀土并不可怕，可怕的是对膨胀土判断失误，没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。对于膨胀土的判别与分类，近些年来国内外做了大量的研究工作，基于不同目的采用不同的判别和分类方法。如：通过膨胀性矿物（蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等等。虽然膨胀土的判别方法国内外尚未有统一标准，但比较广泛采用的是现场定性和室内简易定量指标相结合的方法，即根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标综合判定：第一，裂隙发育，常有光滑面与擦痕，有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土，在自然条件下呈硬塑状态；第二，多出露于二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎；第三，常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等；第四，建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合；第五，自由膨胀率大于或等于40%。具备这些条件的土可判定为膨胀土，然后再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。
（二）掺灰拌和
石灰与膨胀土之间发生复杂的化学作用的效果，首要条件是膨胀土的粉碎和拌和均匀。二次掺灰是石灰稳定膨胀土施工最佳工艺之一。即第一次在取土处掺入3%灰量（或2%生石灰），使呈团块状的膨胀土崩解，土团容易粉碎，形成较均匀的混合料。一般采用在单位面积上，所铺生石灰厚度与取土深度的比例控制石灰量。挖掘机挖土时，将土和石灰同时挖起堆积在取土坑边，当堆积到一定长度和高度时，再用挖掘机翻拌均匀，进行闷料砂化2~3天，即可上路。第二次掺入设计要求的剩余灰计量，一般在路基上进行。基本方法是将路基上的砂化土用推土机初平，旋耕机翻拌、粉碎，平地机细平，松土厚度为20~25cm，用压路机静压一遍，使表面粗平后，按松铺厚度计算卸灰，用人工均匀撒布。拌和机械组合必须先进合理，经济适用，并有效保障。采用农用犁翻一遍后，用6~8旋耕犁排队进行翻拌粉碎2~3遍，再用农用犁深翻到底一遍，继续以旋耕犁粉碎2~3遍，最后用宝马路拌机拌1~2遍，这样一般即可达到含灰均匀，无素土夹层，无大于5cm土块的要求。
（三）含水率的控制
国内学者通过大量的试验研究，认为当采用弱膨胀土进行路基填筑时，填料的含水率大于最佳含水率（超3％～3％）不但可加快施工进度，同时对填筑后路基的稳定也有帮助。含水率的控制在路基填筑过程中极其重要，施工中采取了如下控制办法：
（1）根据室内试验，试验路段改良土掺灰量为6％，最佳含水率wop为14.0％，故应将掺拌后混合料闷土具备填筑条件时的含水率控制在14.0％±2％范围内。但实际施工中，膨胀土体的含水率在22％±2％范围内，因此，选择在秋冬干燥季节施工，便于土料的翻晒和失水，控制含水率在18％～19％范围内。
（2）在分段分层填筑时，每段每层采用同一闷料场的土源，并尽快集中填筑，这样能够使一个工作段填土的含水率基本一致。
（3）采用酒精燃烧法现场测定填土的含水率，并在测定含水率接近最佳含水率时进行碾压。
结束语
路基质量对整个公路结构的质量影响很大，石灰能够有效改善膨胀土的工程性质，因此，处理好改良膨胀土路基施工关键问题对于确保膨胀土路基的施工质量意义重大。
参考文献
[1]贺晓沛,朱晓涛.石灰改良膨胀土路基概述[J].科技信息, 2009年11期.
[2]万为胜.石灰改良膨胀土路基施工技术[J].商品与质量·理论研究, 2010年4期.
关键词：改良膨胀土；路基施工；关键问题
中图分类号：U213文献标识码： A
一、膨胀土改良机理
膨脹土是一种具有膨胀性矿物成分包含蒙脱石及伊利石、高岭石、绿泥石等亲水性的高塑性粘土。膨胀土应是土中粘粒成分只要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形的粘土。具有较大往复膨胀变形的高塑性粘土。由于膨胀土的液限、塑限、塑性指数较大，压缩性偏底，在天然含水量的情况下较坚硬，容易被施工人员忽视，一但遇水就膨胀，强度骤减；失水就干缩，形成裂隙，对工程建设潜在着严重的破坏性，很容易产生流坍、坍塌、滑坡、开裂、膨胀、松散、剥落等病害。且治理难度相当大。因此在施工阶段就应采取措施，防止病害的发生。
石灰改良膨胀土技术作为路基土质改良方法之一，近年来应用十分广泛。石灰作为膨胀土的改性材料有很多优点:改性效果明显，消除胀缩性和提高强度两者兼得；尤其是石灰改良膨胀土作为一种稳定固化土，具有较高的承载力、抗剪强度和良好的水稳定性，一般主要用于承受抗弯作用的道路和机场跑道的基层和底基层，以及建筑物的地基处理。由于石灰资源丰富，成本较低，且石灰改良土可显著提高土工结构的可碾压含水量，有效缩短施工周期。因此，石灰改良膨胀土做路基填料，在近几年来高速公路填筑工程中得到了广泛应用。
二、改良膨胀土路基施工技术
（一）基底处理
将路基范围内原地面表层的种植土、草皮都予以清除，清除深度不小于15cm，如遇树根，应全部挖除并将坑穴填平；基底清理完毕后应立即压实；在深耕（＞30cm）地段，必要时应先将土翻松、打碎，再整平、压实。为确保基底的强度和稳定性，用轻型动力触探仪或K30进行基底承载能力合格性检验；做好临时排水系统，保证施工期排水畅通。
（二）材料要求
即膨胀土和石灰。一般要求取土坑中粘性大、呈团块状的膨胀土用机械粉碎，经反复多次翻拌，达到无大于5cm的土块为止。石灰则要求III级以上消石灰，钙质消石灰有效钙镁合量应不低于55%。进场的石灰要及时使用，防止雨淋，以防有效C钙镁合量的流失和衰减。将消石灰通过1cm筛，尽量缩短石灰存放时间，妥善覆盖保管，消解
时间一般控制在7天以内，以免有效成分衰减损失过大。
（三）闷料覆盖
待灰土掺拌均匀后，检测掺灰剂量m和含水率w是否满足要求。若m小于6％，需补加石灰；w小于或等于wopt时，洒水，进行二次搅拌，直至m在6％～8％之内且w大于或等于wopt时，将掺灰土统一翻运至闷料场堆放，用塑料帆布覆盖，实施闷料。
（四）碾压成型
将拌和均匀的灰土静压一遍后，用平地机细平，作出路拱、纵横坡，达到表面平整，无坑洼现象。路基采用分层碾压，在下基层的碾压的密实度相对较高一点，当碾压上基层的时候，可以适当降低碾压的密实度提高含水量。灰剂量要达到标准要求，低于标准的为不合格，要及时掺灰重新拌和。碾压一般可用振动压路机慢速振压一遍，再用三轮压路机从两边向中间重叠半轮碾压2~3遍，达到纵横坡度要求，表面平整光洁、无松动和坑洼等现象。同时，两侧路肩应多压实2~3遍。
三、改良膨胀土路基施工关键问题
（一）膨胀土的判别与分类在膨胀土地区进行工程建设，首先必须正确识别膨胀土与非膨胀土，并准确判断膨胀土膨胀势的强弱和工程性质的特点，然后才能在工程设计和施工中做到有的放矢，采取切实有效的方法进行处理。以往的工程建设经验已经证明：膨胀土并不可怕，可怕的是对膨胀土判断失误，没有进行正确的处理而导致工程病害的发生。对于膨胀土的判别与分类，近些年来国内外做了大量的研究工作，基于不同目的采用不同的判别和分类方法。如：通过膨胀性矿物（蒙脱石及蒙脱石和伊利石、高岭石的混层矿物）的含量、膨胀土的液限和塑性指数、自由膨胀率等等。虽然膨胀土的判别方法国内外尚未有统一标准，但比较广泛采用的是现场定性和室内简易定量指标相结合的方法，即根据工程地质特征及土的自由膨胀率指标综合判定：第一，裂隙发育，常有光滑面与擦痕，有的裂隙中充填灰白色、灰绿色粘土，在自然条件下呈硬塑状态；第二，多出露于二级或二级以上阶地、山前丘陵和盆地边缘，地形平缓，无明显自然陡坎；第三，常见浅层滑坡、地裂、新开挖坑槽壁易发生坍塌等；第四，建筑物裂隙随气候变化而张开或闭合；第五，自由膨胀率大于或等于40%。具备这些条件的土可判定为膨胀土，然后再对其进行粘土矿物、基本指标、力学强度等全面研究。
（二）掺灰拌和
石灰与膨胀土之间发生复杂的化学作用的效果，首要条件是膨胀土的粉碎和拌和均匀。二次掺灰是石灰稳定膨胀土施工最佳工艺之一。即第一次在取土处掺入3%灰量（或2%生石灰），使呈团块状的膨胀土崩解，土团容易粉碎，形成较均匀的混合料。一般采用在单位面积上，所铺生石灰厚度与取土深度的比例控制石灰量。挖掘机挖土时，将土和石灰同时挖起堆积在取土坑边，当堆积到一定长度和高度时，再用挖掘机翻拌均匀，进行闷料砂化2~3天，即可上路。第二次掺入设计要求的剩余灰计量，一般在路基上进行。基本方法是将路基上的砂化土用推土机初平，旋耕机翻拌、粉碎，平地机细平，松土厚度为20~25cm，用压路机静压一遍，使表面粗平后，按松铺厚度计算卸灰，用人工均匀撒布。拌和机械组合必须先进合理，经济适用，并有效保障。采用农用犁翻一遍后，用6~8旋耕犁排队进行翻拌粉碎2~3遍，再用农用犁深翻到底一遍，继续以旋耕犁粉碎2~3遍，最后用宝马路拌机拌1~2遍，这样一般即可达到含灰均匀，无素土夹层，无大于5cm土块的要求。
（三）含水率的控制
国内学者通过大量的试验研究，认为当采用弱膨胀土进行路基填筑时，填料的含水率大于最佳含水率（超3％～3％）不但可加快施工进度，同时对填筑后路基的稳定也有帮助。含水率的控制在路基填筑过程中极其重要，施工中采取了如下控制办法：
（1）根据室内试验，试验路段改良土掺灰量为6％，最佳含水率wop为14.0％，故应将掺拌后混合料闷土具备填筑条件时的含水率控制在14.0％±2％范围内。但实际施工中，膨胀土体的含水率在22％±2％范围内，因此，选择在秋冬干燥季节施工，便于土料的翻晒和失水，控制含水率在18％～19％范围内。
（2）在分段分层填筑时，每段每层采用同一闷料场的土源，并尽快集中填筑，这样能够使一个工作段填土的含水率基本一致。
（3）采用酒精燃烧法现场测定填土的含水率，并在测定含水率接近最佳含水率时进行碾压。
结束语
路基质量对整个公路结构的质量影响很大，石灰能够有效改善膨胀土的工程性质，因此，处理好改良膨胀土路基施工关键问题对于确保膨胀土路基的施工质量意义重大。
参考文献
[1]贺晓沛,朱晓涛.石灰改良膨胀土路基概述[J].科技信息, 2009年11期.
[2]万为胜.石灰改良膨胀土路基施工技术[J].商品与质量·理论研究, 2010年4期.