石灰改良膨胀土路基施工技术探究

张泽军

（石家庄市公路桥梁建设集团有限公司，河北 石家庄 050000）

我国地域辽阔，不同地区土质差别较大，中西部地区以膨胀土最为常见。调查研究显示，我国膨胀土主要成分为强亲水矿物，具体表现为有显著涨缩性的黏土，但当前还没有形成一套完整的膨胀土路基处置技术。实际施工中发现，如果不对膨胀土路基加以处理，很容易在车辆荷载作用及外部环境因素下发生坍塌，影响行车安全。国内外学者针对膨胀土路基处置技术提出过一系列评价指标和方法，具体包括物理和化学改良，其中物理改良方法主要是通过向膨胀土中添加细集料来提高其稳固性，而化学改良是依靠离子交换原理，在降低膨胀土路基塑性的同时，提高其抗剪强度。

一、工程实践

（一）工程概况

某公路全长18.23km，经过地质勘察发现路线经过地区以膨胀土居多，胀缩率达到1.35%，自由膨胀率达到38%以上，表现出一定的膨胀性。通过现场取土进行强度试验发现其CBR值不能达到要求，需要对膨胀土加以处理，利用石灰与膨胀土中的水分发生反应，以此来提高路基强度和稳定性，具体掺灰量及施工方法根据室内试验确定。

（二）路基强度及压实度

由于膨胀土路基的涨缩性会受到外界自然条件和含水率影响，因此处理过程中必须充分了解当地气候特征及地质状况对膨胀土涨缩性的影响。现阶段首先需要解决膨胀土路基施工中存在的两方面问题，即强度和压实度问题。

1.路基强度

由于膨胀土路基在未膨胀前抗剪强度很高，而发生膨胀后抗剪强度会大大降低，甚至达到稳定强度，而稳定强度是膨胀土路基达到最危险时的一种状态，即路基土吸水膨胀后体积不再发生变化时达到的稳定强度。

2.压实度

压实度指标是评价路基碾压是否合格的一项重要指标，其影响因素包含施工水平、路基含水率等。

当路基含水率高于最佳含水率时，膨胀土的膨胀性越低，而当路基含水率低于最佳含水率时，膨胀土的膨胀性越高，利用这一结论可以很好改良膨胀土的膨胀性，但会大大降低路基抗剪强度和稳定性。为此，在实际施工过程中需要同时考虑膨胀性和强度两方面因素，这是目前膨胀土路基需要解决的主要矛盾。

（三）膨胀土改良效果分析

1.膨胀率和抗剪强度

膨胀土易发生吸水膨胀，导致路基抗剪强度降低，进而发生滑坡等现象，因此利用膨胀土特性采用石灰对其加以改良。随着石灰掺量逐渐增加，膨胀土路基自由膨胀率逐渐减小，且减小速率变缓，抗压强度则先增加后减小，增长速率先快后慢，当石灰掺量为12%时路基强度达到最大，由此得出：石灰对改良膨胀土路基自由膨胀率和抗压强度具有显著效果，推荐最佳石灰掺量为12%。

2.水稳定性

对压实系数相同的石灰改良膨胀土和原样膨胀土进行水稳定性测试发现，原样膨胀土在浸水55min后发生崩解，而石灰改良的膨胀土在浸水24h后依然完好，说明采用石灰改良的膨胀土路基具有较好的水稳定性。

3.CBR值

根据公路路基施工规范要求，CBR值是评价路基承载比的重要指标，而下路床的CBR值规定不能小于5%。在对未改良膨胀土的CBR值试验结果中发现其不能满足规范要求，而在相同压实系数下采用7%石灰掺量对膨胀土进行改良后发现，路基CBR值达到近120%，远远超出规范要求值，表明使用石灰改良膨胀土可有效提高路基CBR强度。

4.最佳含水率及最佳干密度

压实度是膨胀土路基施工中一项重要控制指标，压实度是否达标将直接决定路基耐久性。根据以往施工经验发现，在干旱地区可以通过补水、闷料的方式控制路基压实系数，而在潮湿的南方地区，由于空气及土壤中含水率过大，导致路基压实系数难以控制。随着含水率逐渐增加，原样膨胀土路基和采用7%石灰改良的膨胀土路基击实干密度都呈先增大后减小的趋势，且分别在15.8%含水率和17.5%含水率附近达到最大干密度，可以发现经过石灰改良后的膨胀土最佳含水率有所提高，而击实干密度有所下降，表明经过石灰改良的膨胀土路基具有更好的压实特性，同时在实际碾压施工中更容易控制压实度。

二、石灰改良膨胀土施工技术

（一）施工准备

施工前需要将膨胀土路基内部水分排出，同时使用破碎机将土颗粒破碎，便于与石灰拌和。运送至现场的石灰必须经过质量检验，由监理单位验收合格后方能运入干燥洁净的料仓，以备后续使用。根据室内试验确定石灰与土掺量，并提前调配好。遇到雨天、台风等不良天气时应停止施工，避免水分与石灰发生反应，降低改良效果。

（二）石灰与膨胀土拌和

本项目采用路拌法，清理平整场地后，使用路拌机将石灰与膨胀土拌和均匀，同时路拌机保持匀速行驶，防止出现拌和不均匀现象。遇到路基不平整的地方，可以适当提高拌和次数，直至膨胀土中均匀掺有石灰为止。

（三）改良后膨胀土的填筑与压实

运输车将拌和完成运送至现场的膨胀土按照间隔距离卸料，根据事先确定的松铺系数采用分层法填筑，待利用推土机初步整平后再用压路机碾压，同时安排技术人员补填凹陷的地方，确保表面无明显高低情况。全部压实结束后，封闭交通进入洒水养护阶段，避免行驶车辆对路基造成损害。

（四）压实度检测

本文对压实后不同深度的膨胀土路基进行压实度检测，结果如表1所示。

表1 石灰改良膨胀土后压实度检测结果

三、结语

通过分析改良效果，得出以下结论：在处理膨胀土路基时，要考虑膨胀性和抗剪强度两方面因素；随着石灰掺量的增加，改良膨胀土路基自由膨胀率逐渐减小，无侧限抗压强度先增大后减小，在12%掺量时达到最大；采用7%石灰掺量对膨胀土进行改良，水稳定性比未改良的膨胀土更好，且CBR强度达到近120%；通过击实干密度测试发现，经过石灰改良的膨胀土具有更好的压实特性，且压实度更容易控制。