蚌五高速中膨脹性路基填土的處理方法

摘要：介紹了膨脹土對路基的主要破壞形式，針對蚌埠-五河高速公路的膨脹土路基，采用摻加石灰改性的方法，結合室內試驗論證其可行性。

關鍵詞：膨脹土 路基 化學改良 蚌埠-五河高速公路

膨脹土是一種吸水膨脹軟化、失水收縮膨脹的特種粘性土，也是典型的非飽和土，其主要工程性質是具有多裂隙性、超強固結性、強親水性和反復脹縮性，其主要礦物成分是以強親水性礦物蒙脫石和伊利石為主。膨脹土的膨脹勢（等級）明顯依賴于土中的粘土礦物成分及其含量。由于膨脹土的這些特征，使得膨脹土地區的路基常遭受巨大的破壞。在設計階段沒有做出充分有效地處理措施，在工程建設中如果對膨脹土地基不夠了解，就會給工程帶來很大的危害。

1 膨脹土對路基的破壞

膨脹土對路基造成的破壞主要表現在：①作為路基土填料，在路基填筑后，可能在其表面產生滑動；②在上部路面、路基自重與汽車荷載的作用下，路堤易產生不均勻沉降，嚴重時可造成路面變形破壞，甚至屢修屢壞；③因土基含水量的不均勻變化引起土體的不均勻脹縮，易產生幅度很大的橫向波浪形變形。④路面水隨路面裂縫下滲至路基后，在行車荷載作用下形成泥漿，造成路面更大規模的破壞。

2 摻石灰對膨脹土性質的研究

蚌埠-五河高速公路工程位于淮河流域，項目區域內路基填料較缺乏，根據地勘揭露，路線經過區域膨脹土分布廣泛，多數路段為弱膨脹土，僅個別段落分布中等膨脹土。本文對該項目的所設計的兩個取土場的膨脹土路基填料進行了試驗分析，通過采取對土體摻加石灰進行化學改性處理，以滿足路基的填筑要求，并最終提出了路基填筑的合理方案。

2.1 實驗方法

實驗選取了蚌埠-五河高速公路淮河以北路段的3#與11#兩個取土場內的土樣。生石灰選自鳳陽縣武店鎮附近規模較大的輪窯廠，生石灰等級達一級標準。文中的摻灰率指生石灰質量與干土質量之比，實驗時按照比例稱取一定質量的生石灰將其消解后均勻摻入土中。對土樣進行了物理性質及膨脹性試驗，包括礦物成分、液限、縮限、顆粒大小分析與自由膨脹率試驗；對不摻石灰與摻石灰后壓制的試樣進行了不同齡期的脹縮性及力學試驗，包括膨脹力、無壓及有壓膨脹率、重型擊實試驗、收縮試驗、壓縮試驗及無側限抗壓試驗。

試驗方法按照《公路土工試驗規程》（JTJ 051-93）進行，膨脹土的工程地質分類及脹縮總率計算根據交通部《公路路基設計規范》（JTJ 013-95）進行。

2.2 土樣的物理性質及自由膨脹率

兩種土樣的具體試驗結果見表1。土樣的礦物成分經X射線衍射試驗分析只要為伊犁石與蒙脫石，3#土樣的自由膨脹率為75%，11#土樣的自由膨脹率為63%。根據《公路路基設計規范》（JTJ 013-95）判斷，3#土樣為中等膨脹土，11#土樣為弱膨脹土，但其各項指標已接近中等膨脹土。

2.3 摻石灰對土樣最佳含水率、最大干密度、脹縮性的影響

為得出摻加石灰前后土樣壓實性質的變化，對3#取土場的土樣不摻加石灰和摻加4%石灰的兩組土料進行了重型擊實試驗。在不摻灰的情況下土樣的最佳含水率為16%，最大干密度為1.82 g/cm3；摻灰改良后其最佳含水量不變，但是最大干密度卻降至1.77%。

為了得出摻加石灰后膨脹土的膨脹變化數據，對3#取土場的不摻灰土樣與摻灰土樣不同齡期的膨脹力、無壓膨脹率、50kPa壓力下的膨脹率的實驗。試驗結果數據見表2。

試驗結果顯示：在不摻灰的情況下，土體的膨脹力高達351kPa，無壓膨脹率為25%，50kPa膨脹率為2.9%。摻加4%石灰后土的各項性能均發生顯著變化，其膨脹力在7d時減至1.2kPa，28d時減至0，50kPa膨脹率減至負值，說明摻灰對消除膨脹性有的效果是明顯的。

根據《公路路基設計規范》（JTJ 013-95），對摻灰處理與不摻灰處理土樣的進行脹縮總率計算：

eps=ep50+Csl(W-Wm)

當W-Wm<0時，取W-Wm=0；Wm=KWp

3 施工注意事項

室內試驗數據已經證明了采用摻加生石灰對膨脹土路基改性處理的可行性，但是在施工過程中仍要注意一下問題：

①保證膨脹土路基土要具有一定的含水量，宜控制在土體最佳含水量以上3%左右；

②膨脹土路基施工應連續，避免路基長時間暴曬；

③選用優質生石灰，且要與土體充分拌勻；

④完善路基邊坡防護及排水措施；

⑤根據天氣狀況及時調整施工方案。

參考文獻：

[1]《公路土工試驗規程》（JTJ 051-93）.

[2]《公路路基設計規范》（JTJ 013-95）.