石灰改良膨胀土路基施工技术研究

李卫华

（唐山市交通运输局公路管理站，河北 唐山 063000）

0 引言

膨胀土主要是由蒙脱石等亲水性极强的矿物成分组成，膨胀土中的矿物成分在受到水分的影响时具有不稳定性，吸水迅速膨胀，失水体积收缩严重，导致在筑路时作为路基土存在潜在的安全隐患[1]。因此需要对膨胀土进行改良后方可作为路基土使用。

1 石灰改良膨胀土施工技术特点

石灰是施工中常见的无机胶凝材料，在掺入膨胀土中后能够与其中的水分发生化学反应，石灰中的氧化钙迅速消解，生成氢氧化镁和氢氧化钙，然后通过离子交换作用取代膨胀土矿物中的钾离子，通过石灰中氧化钙的水化作用来达到维持膨胀土稳定的状态。膨胀土中掺加石灰量在一定范围内时，随着石灰含量的增加，膨胀土的稳定性不断提高，但当掺加的石灰超过一定的剂量时，过量的石灰无法充分发生化学反应，从而过多游离的石灰将会降低土壤强度，影响膨胀土稳定性。因此，在通过石灰改良膨胀土技术来进行施工作业过程中控制石灰的剂量十分重要。各地膨胀土中矿物成分具有一定的区别，在确定膨胀土石灰掺加剂量可通过其膨胀性和力学性能等来判断[2]。

2 工程概况

某高速公路全线长53.46km，由于路线较长，途经各种地形地质区域，其中K23+220—K24+520、K27+100—K28+000路段共计2.2km跨越地质复杂区域，该标段地区土壤主要以膨胀土为主，同时当地降水较多，采用常规筑路方式无法对路基进行充分压实，将会对道路产生一定的安全隐患，决定通过石灰改良方式对路基土壤进行处理。对当地采样的膨胀土进行测定和试验，确定土壤中矿粉成分含量和天然含水率等各项指标。土壤中各成分含量见表1，颗粒组成见表2，物理力学性能见表3。

表1 膨胀土矿物成分

表2 膨胀土颗粒组成

表3 实测膨胀土物理力学性质

3 施工工艺

3.1 施工准备

由于膨胀土对水分敏感，因此在施工前需要采取必要的排水措施，路基开挖时设置好边沟、排水沟和截水沟，保证水分不会对需要改良的膨胀土产生影响，再通过土壤破碎机对原道路路基土壤进行破碎来保证底部土壤能得到改良。破碎完毕后需要对石灰进行相应的质量检测。对于初期石灰，要选择钙质石灰进行改良。石灰主要技术指标见表4。

表4 石灰技术标准

3.2 膨胀土与石灰的拌和

石灰检测合格，结果报监理单位得到施工许可后对路基土进行区域划分。根据施工组织设计文件要求对于该路段膨胀土处理至30cm即可，因此根据划分区域面积和深度计算好每个施工作业区所需要的石灰用量，同时测定破碎后土壤的含水率，控制膨胀土土壤含水率在4%～5%范围内。测定完毕后组织现场施工人员进行石灰的摊铺。摊铺完毕后组织路拌机进行拌和，拌和过程中需要观测是否有土壤结团现象，若发现土壤结团应通知施工人员及时处理。拌和过程中需要使石灰与膨胀土充分拌和，保证土壤充分改良。拌和的同时安排施工人员对路拌机拌和深度进行检查，若发现底部未拌和，应当及时调整拌和深度[3]。

3.3 膨胀土的整型与碾压

膨胀土与石灰拌和改良完毕后对土壤各项指标进行检验，保证其充分改良后进行土壤的整型与碾压，首先采用平地机保证路基表面高程一致性，对地势低洼或局部凸起等部位进行找平处理，找平完毕后对土壤含水率进行检测，含水率不符合最佳含水率要求时应当对路基土表面进行处理，保证后续碾压步骤的顺利进行，含水率满足要求后组织已安排好的机械设备进行碾压处理。对于路基土的碾压采用先两侧碾压，然后逐步向内侧碾压的顺序进行，同时先轻后重，先初步碾压整平，后续碾压则保证土壤达到相应的压实度要求。在碾压过程中土壤水分会有部分蒸发散失，因此需要及时对路表进行洒水，防止压实过程中土壤松散起皮等，如果压实过程中土壤发生弹簧效应，需要停止施工，及时组织施工人员对该部位进行处理。

3.4 养生与排水

对压实后的膨胀土进行压实度检测，满足要求后，需要进行7d的养生处理，养生过程中对路段设置禁止通行路牌，同时定期对路表进行洒水，保证路表湿润。由于膨胀土对于水分极其敏感，因此应避免雨季施工，养护时同样需要设置必要的排水措施，防止降雨对改良完毕的土壤造成影响。

4 试验路段性能试验

4.1 压实度检测

未改良前膨胀土在含水情况下难以压实。为了检验改良后该路段膨胀土压实度是否满足要求，随机选取6个点位对其进行压实度检测，试验结果见表5。

表5 压实度检测结果 单位：%

根据对路基上路堤和下路堤的压实度检测结果可知，上、下路堤随机选取6个点位的压实度平均值分别为96.6%和95.4，满足规范要求的95%和93%。

4.2 平整度检测

路基土的平整度影响后续下基层的施工作业。为了检验路基平整度是否满足要求，根据试验检测规程对路基平整度进行检测，具体试验结果见表6。

表6 平整度检测数据结果

根据随机选取的8个点位的平整度检测结果可知，路基顶面平整度均值为10mm，且点位均值均小于15mm。

5 结论

本文结合实际工程，对石灰改良膨胀土的技术特点和适用范围进行阐述，通过实际工程详细介绍了石灰改良膨胀土的技术标准和具体施工工艺，最后通过对试验路段进行检测得出以下结论：

（1）对上、下路堤随机选取6个点位，压实度平均值分别为96.6%和95.4，满足规范要求的95%和93%。

（2）根据随机选取的8个点位的平整度检测结果可知，路基顶面平整度均值为10mm，且点位均值均小于15mm。