摘要：本文通過對(duì)膨脹土路基填料摻石灰處理后的物理力學(xué)性能及脹縮性試驗(yàn)，得出了摻石灰對(duì)改善膨脹土路基填料工程性質(zhì)的影響，為膨脹土作為公路路基填料施工提供依據(jù)。
　　關(guān)鍵詞：高速公路施工；膨脹土；改性試驗(yàn)
　　1前言
　　洛（陽）一三（門峽）高速公路，是國(guó)家重點(diǎn)工程連云港至霍爾果斯國(guó)道在河南省境內(nèi)的一部分，設(shè)計(jì)為雙向四車道，設(shè)計(jì)時(shí)速120公里/小時(shí)。隨著國(guó)家對(duì)土地使用政策的加緊，并考慮綜合工程造價(jià)問題，在該路施工時(shí)，土方設(shè)計(jì)總體調(diào)配方案為：以挖作填，就近取地，以節(jié)約耕地。附近若無合適填料時(shí)，通過試驗(yàn)對(duì)例如過濕粘土，膨脹土等不良土質(zhì)，進(jìn)行改良，達(dá)到路基規(guī)范填料指標(biāo)要求。洛三高速路義馬段，DK125→DK146，該段路基設(shè)計(jì)填方量大，現(xiàn)場(chǎng)附近多為膨脹土質(zhì)。據(jù)地質(zhì)勘探資料，現(xiàn)場(chǎng)多為棕色亞粘土和粘土，自有膨脹率為60%至80%，為中等膨脹土。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，附近無較合適的土源，這產(chǎn)生了膨脹土路基填料的改性問題。做為駐標(biāo)段試驗(yàn)監(jiān)理，根據(jù)監(jiān)理部和業(yè)主要求，筆者帶頭組成膨脹土改良試驗(yàn)小組，通過對(duì)該段膨脹土摻石灰改良試驗(yàn)，取得成功，為該段膨脹土路基填料的現(xiàn)場(chǎng)施工提供了依據(jù)。
　　2膨脹土的特性及處理方法
　　膨脹土指粘粒成分主要由親水性較強(qiáng)的蒙脫石或伊利石等礦物組成、脹縮性能較大的粘性土。膨脹土的特性主要是遇水膨脹，失水收縮。其脹縮性對(duì)工程危害很大。在實(shí)際施工時(shí)，如直接將膨脹土方作為路基填料施工，成型胡路基容易產(chǎn)生溜塌、滑坡等嚴(yán)重事故，還會(huì)產(chǎn)生收縮、開裂、松散等病害。實(shí)際施工中，由于膨脹土的液限、塑限及塑性指數(shù)較大，在天然含水量的情況下，常處于較堅(jiān)硬狀態(tài)，壓縮性偏低。所以易被工程技術(shù)人員忽視，對(duì)工程存在潛在破壞性。因此，若采用膨脹土作為路基填料，必須采取防護(hù)措施或使膨脹土改性，以確保高速公路的安全運(yùn)行。目前，處理膨脹土的主要方法是化學(xué)改性。摻石灰處理膨脹土?xí)r易行有效的方法。摻石灰處理后，能明顯降低膨脹土地脹縮性。降低脹縮性主要是通過減小土的塑性實(shí)現(xiàn)的。因?yàn)槭�灰與土混合后，通過粘土顆粒的絮凝，土的組織結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。隨著石灰含量增大，人為的減少了顆粒含量，相應(yīng)減小了膨脹與收縮。但石灰摻量有個(gè)多少的問題，當(dāng)石灰含量超過一定值后，反而導(dǎo)致石灰強(qiáng)度降低，力學(xué)性變差。因此，所摻石灰的多少應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)確定。
　　3摻石灰對(duì)膨脹土性質(zhì)影響的試驗(yàn)
　　（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：試樣取自洛陽—三門峽高速公路義馬段DK130+600處。對(duì)所取土樣進(jìn)行液限、塑限、顆粒分析、自有膨脹率試驗(yàn)。對(duì)摻石灰后的壓實(shí)試樣進(jìn)行7天齡期的脹縮性及力學(xué)性試驗(yàn)，試驗(yàn)包括：重型擊實(shí)（50kPa）、膨脹、收縮率試驗(yàn)，無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。
　　（2）試驗(yàn)方法：試驗(yàn)方法按照交通部《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ051—95）進(jìn)行。摻石灰率是指熟石灰與干土質(zhì)量之比。熟石灰要求等級(jí)為三級(jí)（石灰中的CaO和MgO的含量高于55%）。具體要求為，土的液限用100g圓錐下沉20mm測(cè)定。重型擊實(shí)采用干土法；脹縮性及力學(xué)性試驗(yàn)的土樣按擊實(shí)試驗(yàn)最佳含水率和95%最大干密度制備；無側(cè)限抗壓強(qiáng)度在20°C±2°C條件下保濕養(yǎng)生6天，浸水1天。脹縮總率計(jì)算根據(jù)交通部《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013—95）進(jìn)行。土料的物理性質(zhì)及自有膨脹率實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
　　表1土料的物理性質(zhì)及自由膨脹綠試驗(yàn)結(jié)果

        
　　
　　8 2 55 39 23 80 
　　由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，該膨脹土的自由膨脹率為80%根據(jù)交通部《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ033—95）規(guī)定，判斷為中性膨脹土。
　　（4）摻石灰對(duì)最佳含水量和最大干密度的影響：不摻石灰和摻6%石灰土樣的重型擊實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表2.
　　表2不摻石灰和摻石灰率為6%的土樣的重型擊實(shí)試驗(yàn)結(jié)果
　      
　　19.5 1.76
　　1.69  
　　從表2可以看出，摻石灰后，最佳含水量略有增加，而最大干密度由1.76變成了1.69，摻石灰后的土樣的最大干密度明顯下降了。
　　（5）摻石灰對(duì)脹縮性質(zhì)的影響：摻6%石灰的試樣脹縮性實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3.
　　表3摻6%石灰的試樣的脹縮性試驗(yàn)結(jié)果
　　
                     
　　
　　從表3可以看出，摻石灰重型擊實(shí)（50kPa）后的膨脹率為0.2，7天后變?yōu)?.1，幾乎等于零。可見，摻石灰后對(duì)消除膨脹土的脹縮性，效果非常明顯。
　　從表3還可以看出，摻石灰后的收縮系數(shù)和收縮率非常低，說明摻石灰不能消除膨脹性，對(duì)降低施工后的收縮變性也是有效的。
　　根據(jù)交通部《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013—95），摻6%石灰的土樣的脹縮率計(jì)算結(jié)果見表4。
　　表4摻6%石灰的土樣的脹縮總率計(jì)算結(jié)果
　　
　　                 　　
　　表4可以看出，摻石灰6%處理后的土樣的脹縮總率為0.1，以滿足《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTJ013—95）規(guī)定，即摻石灰后脹縮總率不超過0.1為宜，可作為路基填料施工。
　　4現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及總結(jié)
　　根據(jù)本次試驗(yàn)成果數(shù)據(jù)，我們駐二標(biāo)試驗(yàn)監(jiān)理組，在業(yè)主和洛三高速公路監(jiān)理部中心實(shí)驗(yàn)室等有關(guān)部門人員的參加下，在施工單位中鐵十五局集團(tuán)第八分公司的緊密配合下，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)二標(biāo)段DK125+100—DK125+400路段進(jìn)行膨脹土摻白灰試驗(yàn)。事后總結(jié)了施工注意事項(xiàng)和要點(diǎn)：
　　(1)所用白灰最好為熟石灰，以避免生石灰熟化不透造成碾壓后膨脹，影響壓實(shí)質(zhì)量；
　　(2)施工正式前，應(yīng)首先算出施工路段的長(zhǎng)度和所用白灰的總用量；
　　(3)膨脹土按松鋪系數(shù)掌握好上土厚度，用旋耕機(jī)反復(fù)打碎，不低于三遍，以便能和白灰拌合均勻；
　　(4)根據(jù)計(jì)算白灰用量，將白灰均勻?yàn)⒃谂蛎浲帘砻妫?br /> 　　(5)用旋耕機(jī)先旋一遍，然后用路拌機(jī)拌合，干時(shí)灑水，濕時(shí)晾干，掌握好含水量；
　　(6)用光輪壓路機(jī)先靜壓一遍，然后用振動(dòng)壓路機(jī)碾壓；
　　(7)進(jìn)行4-6天養(yǎng)生保護(hù)，尤其注意封閉，更禁止機(jī)動(dòng)車在上面掉頭；
　　5經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算和有關(guān)評(píng)價(jià)
　　（1）經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算，二標(biāo)段施工單位合同路基土石方單價(jià)為10元／立方，運(yùn)距5公里.若到20公里外土源取土，成本會(huì)直接增加7.5元。現(xiàn)通過就近取膨脹土做填料，運(yùn)距不到2公里，加上購買白灰和旋耕機(jī)等機(jī)械費(fèi)用，成本會(huì)增加不到3元。二標(biāo)填方近100萬方，施工下來，效益是相當(dāng)客觀。
　　（2）有關(guān)評(píng)價(jià)，試驗(yàn)取得成功后，我們將試驗(yàn)總結(jié)向洛三高速公路前線指揮部和洛三高速公路監(jiān)理部做了匯報(bào)。有關(guān)單位和部門給予了高度肯定和評(píng)價(jià)。業(yè)主稱贊到“監(jiān)理單位不但做到了嚴(yán)格監(jiān)理，更做到了熱情服務(wù)，值得其他監(jiān)理單位學(xué)習(xí)。”。河南省交通廳工程質(zhì)量監(jiān)督站對(duì)此改良方案，給予了認(rèn)定，要求河南境內(nèi)施工的高速公路項(xiàng)目，遇到膨脹土施工問題時(shí)，可以采用摻加白灰改良方案。相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)可直接采用。洛三高速公路監(jiān)理部給二標(biāo)監(jiān)理內(nèi)部表彰，施工單位通過此改良方案，因?yàn)榭梢匀〉每陀^的經(jīng)濟(jì)效益，所以果斷實(shí)施，施工進(jìn)度也大大提高。
　　6結(jié)語
　　中性膨脹土用作路基填料應(yīng)作改性處理，否則其脹縮性不能滿足規(guī)范要求，造成隱患。摻石灰處理后可明顯改善膨脹土的脹縮性，其脹縮總率達(dá)到規(guī)范要求，可作路基填料使用。洛-三高速公路義馬段，經(jīng)摻石灰改性的膨脹土填料路基，各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)都達(dá)到了規(guī)范要求。
　　通過摻石灰改善路基膨脹土性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)是成功的，相關(guān)數(shù)據(jù)作為類似施工亦有一定指導(dǎo)意義。
　　參考文獻(xiàn)：
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　　[2]符芳,《土木工程材料》.南京.東南大學(xué)出版社
　　[3]《公路路基施工技術(shù)規(guī)范》JTGF10-2006.北京.人民交通出版社