[石灰改良膨胀土在路基填筑中的应用] 膨胀土路基填筑

时间：2019-05-28 03:23:49　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　摘要：文本结合十天高速安康东段A-CD49合同段实际工程情况，采用石灰改良膨胀土解决路基填筑问题，详述了石灰改良膨胀土的原理及施工处理方法及要点，实际证明膨胀土经过石灰改良后作为于高速公路路基填筑材料同样经济可行。
　　关键词：石灰，膨胀土，改良，机理，实践
　　Abstract: the text combined with ten days high-speed peace A-CD49 contract section part in practical works, using lime improved expansive soil subgrade filling problem solving, detailing the lime improved expansive soil principle and construction treatment methods and main points, actually prove the expansive soil after lime improved in high as highway subgrade filling materials also economic and feasible.
　　Keywords: lime, expansive soil, improved, mechanism, practice
　　
　　
　　中图分类号： U213.1文献标识码：A文章编号：
　　1. 概述
　　在一般情况下，膨胀土强度较高，压缩性较低，但当土中含水量变化时，膨胀土有发生胀缩变形的特性，是一种在高速公路建设中不可忽视的不良地基土。造成高速公路病害主要有沉陷变形、滑坡、溜塌、纵裂、坍肩等。对膨胀土膨胀能力估计不足而造成公路病害的损失是相当惊人当的。
　　十天高速鄂陕界至安康段是国家高速公路十（堰）至天（水）联络线（G7011）陕西境的重要一段，是国家高速公路网规划连接福银、包茂、京昆和连霍四条国家高速公路的横络线，也是陕西省‘2367’高速公路规划网东西横向主轴线的重要组成部分。A-CD49合同段起于汉滨区张滩镇石门村（K108+100）终于汉滨区新城办九里村（K113+100）全长5km，设计时速80km/h。本合同段挖方为228.5万m3，填方88.1万m3。其中K108+600-K109+900段为高液限、高塑性、高含水量的膨胀土。该段挖方量为79.1万m3，填方量为68.4万m3（含安康东服务区）。应用该膨胀土作为路基填料是最经济的材料，然而如果不任何处理直接利用膨胀土作为路基填料，会对高速公路造成严重的破坏。表1为该合同段取土场中膨胀土指标。
　　
　　
　　2. 采用石灰改良膨胀土原因
　　2.1换填法
　　借土填筑是该段路基膨胀土处理方法中最简单而且有效的方法。即挖除膨胀土，换填非膨胀土或砂砾土。本合同段路基填筑有大量挖方段土需要弃掉，但同时外借大量砾石土进行填筑，需要征大面积弃土场及取土场，工程成本大，不利于环保。
　　2.2湿度控制
　　湿度控制法包括预湿法和保持含水量稳定两种方法。为控制由于膨胀土含水量变化而引起的胀缩变形，尽量减少路基含水量受外界大气的影响，需在施工中采取一定的措施。如利用土工布或粘土将膨胀土路基进行包封，避免膨胀土与外界大气直接接触，尽量减少膨胀土内部的湿度迁移。
　　2.3改良处理
　　改良处理就是利用石灰、水泥或其它固化材料与膨胀土之间的物理、化学作用改变膨胀土的性质，以达到降低膨胀土膨胀潜势、增加强度和提高水稳性的目的。具体来说:石灰的固化作用是由于盐基交换、次生碳酸钙的胶结性、粘土颗粒与石灰相互作用形成新的含水硅酸钙、铝酸钙等新矿物，从而达到改善膨胀土的性质的目的；即:降低塑性指数和改善其力学性能及稳定性。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。三种方法对比如表2所示。
　　
　　
　　由表2可见，在上述三种方法中，化学改性处理见效最快、最有效，而且费用最低，因而本工程膨胀土处理方法采用石灰改良的方案。
　　3. 试验研究
　　由于膨胀土的粘粒含量大、液限高且CBR强度低，不能直接用于路基填料，通过对石灰改良膨胀土基本物理强度力学性质及胀缩性等不同类型的室内试验结果分析，研究不同参量对膨胀土性质的影响和变化规律，并对改良土的CBR特性进行的试验，为施工现场提供技术参数。
　　3.1界限含水量。在膨胀土中分别掺入2%、4%、5%、6%、8%计量的石灰后得出液塑限数据下表3、图1：
　　土样液塑限试验结果表3
　　
　　
　　
　　图1液限、塑性指数变化示意图
　　由以上数据可以看出：两个土场的膨胀土在外掺石灰后其液限和塑性指数都发生了很大的改变，液限含水量有明显下降，塑性指数减小至6%左右，大大改善了膨胀土的水稳定性，降低了膨胀土中土粒对液相水的灵敏性。从灰剂量角度看，随着灰剂量的增加，液限和塑性指数都在降低，但在灰剂量5%之后再增大灰剂量，对膨胀土的界限含水量指标改善不再明显。较高灰剂量（8%）对于改善膨胀土的液塑限性质已是不太明显。
　　3.2粘粒含量。在膨胀土中分别掺入2%、4%、5%、6%、8%计量的石灰后得出粘粒含量数据表4、图2：
　　粘粒含量试验结果表4
　　
　　
　　图2 粘粒含量变化示意图
　　从对以上表数据的分析我们可以看出，掺加石灰改良膨胀土后，在灰土联结物的用下，土中的粘粒多集聚成粉粒或更大的颗粒，因此膨胀土的粒度成分发生了显著变化，粘粒急剧减少。
　　4. 结束语
　　截至现在，该段路基工程已建成通车、通过观察，路基质量稳定，完全达到设计及施工的安全要求，为石灰改良膨胀土进行路基填筑提供非常成功的施工经验。笔者就关于膨胀土改良试验及实际施工有以下几点建议：
　　1、在受工期影响，该段路基建成通车后只观察路基整体沉降、稳定性。没有对改良膨胀土后期强度没有进行试验和检测，石灰改良膨胀土后期强度需要进一步试验研究。
　　2、根据国内工程实际情况，对高速公路路基膨胀土进行土性改良时，仍采用国内外研究得相对成熟的石灰改良法，未尝试使用新的改良剂，如能较全面地收集资料，在这方面进一步做试验，并加以分析论证，则对实际工程更有研究价值和实践意义。
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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