石灰改良膨胀土在邓鄂高速公路路基施工中的应用

摘 要：本文结合邓州至豫鄂省界高速高速公路的膨胀土改良应用工程实例，主要从施工工艺方面介绍了石灰改良膨胀土路基填筑施工质量控制的重点和方法，从膨胀土的定义、性质、膨胀土路基施工过程以及膨胀土路基填筑的质量控制措施等方面进行分析。

关键词：石灰改良膨胀土；路基施工；应用

中图分类号：U414 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）17-0000-00

1 工程概况

邓州至豫鄂省界高速公路位于邓州市彭桥镇赵楼东，与内邓高速相交，终点位于豫鄂省界的彭桥镇翟庄南，与湖北省老宜高速老河口至谷城段高速公路相接，路线全长13.093km。沿线膨胀土分布甚广，除局部的的现代河谷地带，大部分为膨胀土分布，其成因类型主要为残坡积和湖沉积，岩性主要为黏土。全线挖方608.37千立方米，大部分为中等膨胀土，填方1644.9千立方米。

原设计全线挖方均为膨胀土全部为弃方，填方填料主要为弱膨胀土（借方）掺6%石灰路床处理和山皮土。

2 石灰改良膨胀土施工准备工作

2.1 对全线挖方段的膨胀土进行调查和试验

开工进场后首先组织施工单位和中心试验室对全线挖方路段进行调查取样，从不同地点和深度对挖方的土样进行自由膨胀率试验，通过试验可以看出土样自由膨胀率大部分在20%--60%之间。同时又对掺石灰后的自由膨胀率进行试验，通过试验可以看出掺加5%的石灰后自由膨胀率在10-20之间，处理效果相对较好，完全规范要求且经济效果也较好。部分试验结果见表1。

另外又分别委托两家检测机构做了膨胀土掺5%石灰土处理的胀缩总率，完全满足JTG F10-2006公路路基施工技术规范中要求的改性处理后胀缩总率不大于0.7%的要求。

根据调查周围大部分土样为均为中等膨胀土，且大部分为基本农田，而山皮土成本高且对环境有比较大的影响，考虑到大部分挖方废弃需要征地对环境和工程造价均不利，最终根据试验结果和经济比较确定挖方全部进行掺灰利用。

2.2 石灰材料准备

对周围进行调查，由于大气污染治理环境影响生石灰粉产量少而且质量不好保证，由于全线使用量比较大且相对比较集中，最终大家通过开会讨论同意采用采用消解石灰，但要求等级为 II级以上、有效钙镁含量大于或等于60%。在使用前7-10d石灰必须进行充分消解。消石灰在使用前必须过30mm筛子，保证大部分的杂质和灰块筛除。上路床尽量采用袋装生石灰粉，要求等级为II级以上。

进场的石灰试验合格后在指定地点统一进行消解，消解场地选择在地势平坦又遠离农田和房屋的区域，而且要处在下风头处或背风地带，周围设不低于2m的围挡。采用原地面下挖或码放的方式进行消解，当采用码放时，块灰码放高度50-100cm为宜，紧挨块灰区周围用装载机围好超过块灰堆100cm的土围堰并夯实（不能透水），这样可以防范消解时水和灰粉外流；然后使用水车和高压水泵和长3.5m、直径25mm带孔钢管插入灰堆中给块灰上加水，一般结合天气情况和消解时放热情况，浇水量为块灰重量的60-80%，石灰消解时要求控制用水量。消石灰必须过孔径30mm的筛，筛子是用钢筋和钢管焊制成斜坡形状，筛网长宽约4-5米，筛子四脚有3-4米的支腿。根据需要边过筛，边移动筛子，过好筛的灰堆在一起，用塑料布覆盖做好防水备用；筛余的灰块继续加水消解，无法消解的灰块或石块集中堆放到指定位置，随后集中深埋。石灰充分消解后，应进行石灰的技术指标试验。试验合格后，方能使用。

3 施工工艺控制（图1）

3.1 实验室试验工作

根据5%的石灰掺量最大干密度、最佳含水率，计算出7m×7m灰格20cm厚路基5%石灰土中掺灰用量及素土的用量。根据标准击实试验可知5%石灰掺量最大干密度为1.65g/cm?，最佳含水率为15.6 。

根据5%石灰配合比计算石灰的用量，5%石灰土的最大干密度1.65g/cm3、最佳含水量15.6，确定每立方米干混合料的中干灰的质量等于1650*5=82.5 kg，根据压实厚度为20 cm可计算出每平方米所需干灰的质量82.5*0.2=16.5 kg，每7 m×7 m方格干灰质量16.5*7*7=809kg。

由试验室经过检测石灰的干灰密度为755 kg/ m3，所以每7m*7m方格干灰的体积 V=809/755=1.07m3，所以生石灰干灰厚度为 h=1.07/49=0.02 m即2.0 cm厚。

3.2 测量放样

下承层检验合格后，应尽快在顶面恢复中线，要求每20 m设一桩，垂直中桩在横向两边打出边桩，这样可以保证路基的高程及横坡，同时并沿纵、横向每隔7 m×7 m用石灰线洒线，以控制倒土数量。

3.3 上土摊铺、粗平

从相邻挖方段取土运至现场，首先从填筑路段的一端倒料，用推土机推开粗平。采用体积法控制上土厚度，每层压实厚度不得超过20cm，根据试验段确定的松铺厚度25cm控制。具体办法是：每车装土方量大概是25方，每个方格倒土量为0.25*7*7/25=0.5车，然后用推土机进行推平，最后检查松铺厚度不超过25cm。

3.4 布灰

推土机大致推平后再用平地机再精平一遍即可划方格布灰，根据土层每平方米的石灰掺量，再根据每个方格网的面积计算消石灰摊铺厚度为0.02 m，保证每个方格石灰剂量符合5%的掺量要求，利用人工和简易工具将每个方格网内的石灰撒布均匀，同时及时检出灰块。

3.5 拌和及晾晒

路基，石灰撒布完成后用租用当地改进的旋耕耙进行拌和，拌和后接着用铧犁进行翻拌，由于膨胀土颗粒比较大，按照上述至少进行五遍才能保证拌和均匀，旋耕耙配合铧犁既保证了含水量的较快的降到最佳，也解决了旋耕耙拌和时底部不能拌匀的问题。同时由于当地设备较多对全面进行路基填筑也有比较好的设备保证。铧犁翻拌时最好深至下承层的表面并侵入约5-10mm，避免出现素土夹层现象，使上下施工层能够很好的结合。

拌和灰土务必上下均匀一致，拌和过程中专人负责随时检查，禁止出现花白条带和上面灰多而下面少的现象，拌和均匀后的土颗粒粒径不大于15mm，拌和应自最外边开始而后向中心。挖方段取土含水量普遍较大，一般在20 以上，拌和时应经常检查含水量，根据含水量的大小控制铧犁的翻拌时间，避免出现偏小的情况。拌和完成后，施工单位试验室在灰剂量自检合格后的基础及时上报监理工程师，待监理工程师抽检合格后方可进行下一步施工。

3.6 整形

粗平采用推土机进行，粗平后用20t振动压路机快速静压一遍，然后迅速恢复中线及边线，最好再用平地機精平1-2遍即可。

平地机作业顺序由路边开始，逐渐向路中心进行刮平，对于局部低洼处，人工用齿耙将其表层5cm进行耙松，同时用新拌和的灰土进行找补平整。

3.7 碾压

在碾压顺序上，首先用20t以上的振动压路机静压一遍，接着用同样的压路机强振至少4遍，直至表面无明显轮迹后，再用振动轮压路机静压1-2遍用以消除表面轻微轮迹。在最后静压开始时，试验人员可以进行压实度检测，压实度用灌砂法检测。如检测结果不能达到设计和规范要求，根据检查结果安排强振遍数。

4 结语

邓州至豫鄂省界高速公路把原设计作为弃方的膨胀土作为改良进行利用，在施工过程中加强管理，保证了石灰改良膨胀土的施工质量。由于就地取材降低了工程造价，同时工程进度也得到了保证，对环境保护也起到比较好的效果。在施工中总结了一些比较好的经验和做法也可为其他项目作为参考。目前项目已经通车，路基稳定，边坡绿化效果也比较好

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.公路路基施工技术规范（JTG F10-2006） [S].北京：人民交通出版社，2006.

[2]中华人民共和国行业标准.公路土工试验规程（JTG E40-2007） [S].北京：人民交通出版社，2007.

[3]中华人民共和国行业标准.公路路面基层施工技术细则（JTG T F20-2015）[S].北京：人民交通出版社，2015.

收稿日期：2018-07-05

作者简介：张军超（1975—），男，河南许昌人，本科，工程师，研究方向：公路桥梁。