膨胀土路基填料的土工试验方法探讨

梁琼

摘 要：路基施工中的填料土种类较多，其中膨胀土因自身的干燥易开裂、吸水易膨胀特性而不能直接进行填充使用，所以在膨胀土工程施工中需要对其进行改良。本文将通过土工试验的方法研究膨胀土的物理学特性以及改良后工程性质的变化特征。

关键词：膨胀土；路基填料；改良；土工试验

伴随公路建设的快速发展，公路路基填筑材料的种类越来越多，我国部分地区的公路建设会遇到膨胀土地质，多数通过掺石灰法改良膨胀土特性，以达到路基填料的使用标准，为提高膨胀土路基填料使用性能，对其土方试验方法进行探究。

1 测定掺石灰计量的方法

采用掺石灰法处理膨胀土路基时，对现场压实土样参灰率进行测定是检测膨胀土施工质量的主要方法之一，是根据我国交通部门颁布的相关规章制度，利用乙二胺四乙酸二钠方法（简称EDTA二钠滴定法），对石灰或水泥稳定土中的石灰或水泥剂量进行测定。石灰土的掺石灰率测定试验，是在石灰土浸提液中滴入EDTA二钠，直至指示剂的颜色达到指示变色的终点，然后测量EDTA二钠的总耗量。结合几种给定石灰剂量数值的石灰土EDTA耗量标准曲线规律图，方可确定被测石灰土中所含的掺石灰率。但此测定方法用于施工现场路基压实土样的参灰率测定，其结果通常较低，因此，测定膨胀土路基填料掺石灰率试验时，多数采用室内土工试验的方法，通过观察不同龄期状态下的同种掺灰土试样测试结果，来获取准确的掺石灰计量。

2 现役期石灰改良后膨胀土路基的特征

通过室内土方试验方法获取膨胀土改良的相关参数值，在填充完路基工程之后，需要对其使用功能进行更深一层的研究，比路基建设时期相比较，路基进入服役期之后，还需要面对循环交通的荷载作用，一般情况下，严格按照相关施工标准进行的路基压实工艺施工，都能够满足路基的荷载层压能力，但是在路基在长期的交通荷载作用力下，会产生变形问题，甚至发生路基下沉现象。因此在采用石灰改良方法对膨胀土路基进行处理之后，需要对路基进行荷载力测试试验，主要通过建立路基断面三维原数值模型的方式，模拟计算交通荷载的周期特点，现役期路基的变形问题会随着公路交通的荷载力不断增加，根据路基的服役时间长短，会呈现出不同的稳定、缓慢、快速等特征，路基在运营期内服役3年，其沉降可以得到有效的控制。路基使用5年后，其变形量小于3.6mm，由此可见循环交通的荷载作用状态下，路基累积变形量相对较小，多数呈现稳定发展态势，足以说明，石灰改良后的膨胀土路基作为公路基层填充材料，可以满足公路长期服役的安全性要求。

3 试样饱和度对掺石灰膨胀土力学性质的影响

通过室内土方试验方法对掺灰土试样的饱和度进行不同龄期阶段的力学性质测试，用来研究膨胀土地基掺石灰压实之后的力学性质，试样饱和的抽气饱时间不同，所得强度也会不同。以掺灰率为4%的膨胀土填料为测试对象，对其进行两种不同时间段的抽气饱和试样试验进行对比。第一种试验方法按照《土方试验方法标准》进行操作，此方法需要在膨胀土试样制备完成之后，立即进行抽气饱和操作，后将其养护在水中，分为1天、7天、28天三种养护龄期，此试验方法称为“先抽气饱和试样”；第二种试验方法按照《公路路面基层的施工技术规范标准》进行操作，在完成试样制备之后，需要将其在特定温度下进行一段时间的保湿养护，在预定龄期前一天才能进行抽气饱和，此试验方法称为“后抽气饱和试样”。主要通过无侧限抗压强度、压缩两种方式进行项目试验对此，根据试验的对比结果，将相关数据进行整理可以得到两种方式下的抽气饱和时间龄期与无侧限抗压强度之间的关系曲线图。试验结果可以表明，先抽气饱和试样方法，因为具备足够水分，石灰与膨胀土之间可以进行充分的化合作用，可以有效的改善土质力学性质，提高压缩模量与强度。所以在实际膨胀土路基填料工程施工中，采用石灰法改良膨胀土性质，在保证路基压实度基础之上，适当增加压榨施工过程中的含水率，充分利用石灰和土料的化合作用，改善土质的力学性质，降低工程完工后因浸水问题引发的膨胀量问题。但需要注意含水率不宜过大，避免出现妨碍路基压实度现象，从而产生因压实干密度不达标而引发的收缩变形问题。

4 膨胀力测定和估算方法

采用固结仪对试样土膨胀力进行试验測定，用小铅丸取代试验砝码对试样进行施压测试，以便随时加减荷载力，试样注入水后会发生膨胀，应立即施加适量的平衡荷重，不让试样膨胀，在试验过程中需要不停加注水量，所以试样会不断膨胀，需要不断施加平衡荷重，直到试样达到某级荷载后，经过2h都不再膨胀，此级荷重即可达到稳定测试数值，最后利用总平衡荷重来计算膨胀力。目前不再使用人工方法添加铅丸，采用三轴仪加荷装置控制注水膨胀反应，无侧向变形基础上，对膨胀土试样进行注水，会产生膨胀力和无压膨胀率，膨胀力作为限制试样膨胀的内应力，无压膨胀率则是完全释放膨胀力，即试样压力值为零状态下的膨胀率。膨胀力和无压膨胀率与试样膨胀指数均有关，膨胀指数是膨胀变形和压力对数之间的比值，膨胀力Pe的数值测定方式较为复杂，需要利用专业设备，可以根据膨胀土试样的压缩减压试验方法获得膨胀指数CS与无压膨胀试验所测空隙比变化△e的估算公式如下：logPe=△e/CS，虽然这样的方式估算的数值较为粗略，但是可以有效的去除实测膨胀力试验带来的不便，可以满足实际工程应用需求。

5 土方试验结果总结

在已用膨胀土改良实践经验的基础上，结合室内土工试验方法，对不同参石量的膨胀土石灰改良方案进行分析，可以得知，膨胀土中掺入石灰之后其内部性能会发生一系列的物理和化学反应，从而形成胶凝状团聚物，使得膨胀土内部结构可以更加致密，不仅仅可以提高路基的抗剪强度和7天饱和无侧限抗压强度，还可以降低土质膨缩性，其改良方案可操性较高。此外采用两种抽气饱和试样方法进行压缩模量和无侧限抗压强度测试，可以得出试样含水率高低对路基的压实效果也有显著的影响。

结语

通过对膨胀土路基填料土工试验方法进行科学的分析及使用成效探讨，可以为膨胀土工程的设计与质量检测工作提供理论依据，因此，需要不断完善试验方法，简化操作步骤，提高试验结果的可靠性与实操性，为膨胀土工程施工奠定坚实的技术支撑。

参考文献

[1]武慧霞.浅谈膨胀土路基填料的土工试验技术[J].中国科技投资，2013（33）：293-293.