路基膨胀土掺石灰改良方案论证和施工技术

张仕雨

摘要： 公路工程中膨胀土掺石灰改良是一种切实可行的技术方案。文章以某一级公路的一段膨胀土掺石灰改良为例，对方案论证和施工技术进行讨论和研究。

Abstract： Improvement of expansive soil with lime in highway engineering is a feasible technical solution. Taking improvement of a section of expansive soil with lime of a highway as an example， the article discusses and studies the scheme demonstration and construction technology.

关键词： 路基；改良；方案论证

Key words： roadbed；improvement；scheme demonstration

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）06-0147-02

0 引言

根据《公路路基施工技术规范》，中等膨胀土不能直接用于一级公路的路堤填料，需经技术处理后才可用于二级及二级以上公路的路堤填料。中、弱膨胀土改性即在施工时掺入一定比例的石灰，对土进行改性，即称“砂化”，主要使膨胀土砂化，降低塑性指数、含水率，便于粉碎、压实，同时也为降低膨胀土的膨胀量，提高膨胀土的强度和水稳定性。

某一级公路在路基正常挖填施工中，发现K44+280～K45+500挖方段表层4m以下部分均为含白色矿物质粘土，经检测为中膨胀土，不能满足路基填筑质量要求。对此，施工单位采取掺石灰方法进行土质改良为填方路基合格土料，取得了良好的综合效果。

1 利用土方填筑改良原因

某一级公路K34+280～K60+080（终点）段路床采用本桩挖方优质土土方利用填筑。其中K42+122～K45+500段属于丘陵地段，路基挖方大于填方，路基挖方主要集中在K44+600～K45+500段；其中挖方25.3万方、填方19万方，挖余6万多方。根据施工组织设计土方调配方案，本段土方采取本桩利用，挖余土方远调至K35+788～K40+818段作为路基填方用料。

在K44+280～K45+500挖方段开挖4m后，经检测本段土方为含蒙脱石成分的中膨胀土，无法直接用于路基填筑，必须经过适当的技术措施改性后才可用作路基填料。根据多次试验分析总结该膨胀土改性3%可满足93、94、96区路基施工技术要求。

2 掺石灰改良方案论证

2.1 掺石灰改良方案

掺石灰改良方案的工艺原理是膨胀土土料上路后，按照设计石灰剂量掺足消石灰，经粉碎、拌和、整平、碾压后，利用熟石灰的结晶效应、熟石灰与土的长期火山灰效应及熟石灰的长期碳酸化效应，提高石灰-土体系的整体强度和稳定性。石灰改良膨胀土的强度在7d内增长最快，以后逐渐趋于稳定。本段膨胀土改性采用路拌法掺入3%石灰，采用灰土拌和机在路上沿线就地拌和混合料的路拌法施工方法，是直接将膨胀土填料运至需要填筑路基处，将其均匀摊铺，再均匀地撒布石灰然后用路拌机直接在其上进行拌和，拌和均匀后进行平整、压实的路基施工方法。路拌法是一项工艺成熟、施工简便、采用广泛的施工技术。

2.2 掺石灰改良方案经济对比分析

确定一个施工方案不仅要从技术角度进行分析，还要从经济方面进行分析对比，做到既保证工程质量又节约工程造价是最理想的方案。本项目该路段膨胀土改性采用路拌法掺石灰方案，技术上是切实可行的。在此对经济性进行对比分析。采用此方案主要涉及利用土改良3%石灰土、土方挖弃、借土填方、借土回填5%石灰土、临时征地等项目，各自单价、工程量、经济对比分别如表1、表2所示。经对比分析，膨胀土改良方案比借土回填节约成本674万元。故该路基膨胀土掺石灰改良方案经济可行。

3 改良方案施工技术

3.1 标准试验及现场灰土含水量、灰剂量和压实度的确定方法

土料的最大干密度和最佳含水量按照“濕法击实试验”方法确定。即从现场第一次掺石灰焖料到碾压完毕的施工周期内，室内标准击实试验的取样、试样制备均模拟现场施工过程进行，最后通过不同含水量试样的击实试验得出击实曲线，获得最大干密度和最佳含水量，用于现场施工压实度的检测。

3.2 施工准备

严格审核图纸并结合施工现场实际情况确定需要掺石灰处理的位置及处理面积，熟悉掺石灰处理施工工艺流程。试验室确定合格的改良材料并做好相关实验。

现场各部位完成施工放样工作。修通通往作业现场的施工便道。施工作业需要的主要施工机具和材料到达施工现场。

对原材料质量严格把关是保证工程实体质量的重要环节。石灰消解后钙镁含量不低于50%。检测不合格的材料不得用于工程。

3.3 施工技术要点

3.3.1 试验路段

在进行正式施工之前，必须进行试验施工作业。也就是进行小段落的按照拟采用的方案实际操作，取得大面积展开施工作业的相关基础数据。通过试验路段施工，确定能达到最大压实干密度的松铺厚度、压实机械型号及组合、压实速度及压实遍数、沉降差等参数等。

3.3.2 施工放样

根据设计图纸参数、测量控制网点等，利用经过检测校验合格的全站仪等把路基的中线和两侧边桩放出来，用竹桩、红色显目布条标示在已填筑、验收合格的路基上，每隔10～20m部设一根桩。桩上标记出灰土的设计高程。endprint

3.3.3 上土、布灰

根据填筑作业工程量规模，计算出需要用土料的数量，以及每车土能够填筑的面积范围，将土料运至施工现场，按照事先划分的网格尽量均匀上土卸料。上土后，先用推土机大致推平，然后用平地机整平，尽量保证厚度均匀、表面基本平整。

计算每平方米灰土需要的石灰用量和运灰车每车能够运输的数量，确定石灰摆放的纵横间距并标出明确的标线。在土料整平后，将经集中堆放、焖好的石灰运到现场，用人工将均匀地铺撒在标线范围内。石灰摊铺完后，表面不得有空白位置现象。

3.3.4 拌和

采用灰土拌和机进行路拌法施工（如图1），灰土拌和机进行灰土拌和时，现场施工技术人员随时拌和的深度进行检查，每间隔5～10m挖验一处。发现拌和深度不符合要求时，立即通知拌和机操作手对拌和深度进行调整。拌和深度以达到下承层5～10mm为宜，以使上、下层之间良好粘结成整体。

3.3.5 碾压

灰土拌和符合要求后，用平地机粗平一遍，消除拌和产生的土埂、沟槽等。用振动压路机稳压1～2遍。然后再用平地机由外侧起向内侧刮平，使路基高程满足要求。

土料整平、灰剂量检测满足设计要求后，开始碾压作业，碾压作业必须连续进行至达到规定规定的质量要求为止。本项目碾压机械组合及遍数见表3。

碾压时必须做到无漏压、无死角和碾压均匀。碾压时，压路机沿线路方向按照由边缘向中间的顺序进行碾压，振动压路机重叠40～50cm，三轮压路机重叠后轮宽的一半，路基边缘部分应重复碾压2遍。

4 施工注意事项

施工期间做好临时排水措施，保证每层路堤填筑面作成不小于2%的横坡，且表面无坑洼积水现象；路基两侧设置临时排水沟；若在碾压前降雨，则快速整平碾压1遍，以防雨水大量渗入土层。每层土方碾压完毕并经验收合格后，立即进行下层土方的填筑施工，以防碾压好的土层失水干裂。碾压成型的路基越冬时，要采取覆土保温措施，覆土厚度不小于25cm，压实度不小于80%。

5 结束语

对于一个技术方案的选取要结合工程实际，经过严格、周密的技术分析对比、经济分析对比。方案首先必须要保证工程质量，在确保工程质量的前提下尽量做到节约工程造价，以期取得良好的综合效果。文中某一级公路对膨胀土进行掺加3%石灰改良作为路基填料方案不仅保证了工程质量，还节约了大量的工程造价，综合效果极其显著，在类似情况工程项目中借鉴、推广意义巨大。

参考文献：

[1]边加敏，蒋玲，王保田.石灰改良膨胀土路基施工控制参数[J].长安大学学报（自然科学版），2014，34（2）：51-58.

[2]王晓娟，崔宗军.石灰改良膨脹土路堤施工中路拌操作要点分析[J].工程技术（文摘版），2016（7）：84.

[3]交通部公路科学研究院.JTG E40-2007，公路土工试验规程[S].北京：人民交通出版社，2007.endprint