淺談膨脹土的承載比試驗探索

白太君

中交一公局第四工程有限公司，廣西南寧 530000

膨脹土是一種可塑性很強的土質，很容易受到環境濕熱變化的影響。在自然狀態下，膨脹土多是處于一種堅硬狀態，呈現黃、褐等色，膨脹土具有吸水膨脹和失水縮短的屬性，膨脹土很容易受到壓力和含水量變化的一些外在因素的影響。當膨脹土的含水量穩定時，公路地基不會受到變形造成建筑的破壞，膨脹土的膨脹率也會受到壓力變化的影響，當受到的壓力越大時，膨脹率就會相對比較低。并不是膨脹土的強度越高，壓縮性能就會越低，就屬于性能比較好的地基。膨脹土的漲縮情況是不穩定的，很容易對公路造成很大的影響，只有對膨脹土進行改進，才能應用到公路工程施工中。要對膨脹土的承載比進行試驗，從中探索出最為適宜的膨脹土比例，將其應用到公路工程的施工中。

1 有關膨脹土承載比的相關概念闡述

膨脹土是一種吸水會膨脹軟化，失水會縮短開裂的粘性土，能夠進行反復的變形，屬于一種可塑性比較強的土壤，當土體的濕度提高時，體積膨大會發生一定的膨脹壓力，當土體比較干澀時，體積會縮短出現裂痕，膨脹和縮短變形的過程都會受到環境的轉變而不斷產生，會使土質的強度衰減。在 《公路路基施工規范》 中，對膨脹土的處置也進行相關的規程，膨脹土主要是根據其液性和自由膨脹率進行斷定，其中規定弱膨脹土能夠直接應用到路基工程施工中，強膨脹土是不能應用的，而中性膨脹土可以經過改良之后應用，對于其含水量和承載比進行試驗。對膨脹土的承載比實驗是一種判定原料承載能力的實驗方式，原料是否能夠抵擋荷載壓力而發生變形，利用一些碎石的承載能力來表示，承載比的試驗主要是為了更好地了解路基的強度。在路基工程的施工過程中，要利用膨脹土作為路基填料，就需要了解膨脹土的承載比性質，是否適宜應用到路基施工中。當下對于膨脹土的改良主要是通過摻加白灰、水泥或者是粉煤灰等一些穩定劑，保證膨脹土的穩定性，在當前的路基工程施工過程中，石灰是改良膨脹土最為有效的一種方法，可以經過離子互換、凝聚等的化學作用加強膨脹土的強度和持久性。

2 膨脹土的危害

在當前我國社會經濟快速成長的條件下，高速公路的修筑工程逐漸增多，膨脹土對于公路的風險和破壞比較多，逐漸引起各部門的高度關注，膨脹土路基變形問題也成為主要的技術難題。根據多年來的公路施工總結出膨脹土對于路基的損壞主要體現在：一是路基含水量的不均勻變化很容易受到季節性降水量變化的影響，會破壞路面的完整性；二是路面的質量控制不到位，路基在遇水之后會發生軟化，承受巨車輛承載壓力下會發生下沉，膨脹土本身是不容易被壓實的，在重大的車輛荷載壓力下，路基很容易產生開裂和沉陷。

3 膨脹土的承載比 （CBR） 試驗

公路路基承載比是進行路基路面設計的主要參數之一，需要對其土質、含水量和壓實度進行測試等，土基的施工質量也會影響到路面基層的質量，要檢查土層的壓實度，需要把持好的路基每一層的壓實強度，膨脹土的漲縮性是浸水軟化的規范特征，膨脹量受到稠度狀態影響是比較大的，當土體達到一種高稠度形態時，膨脹土的回彈量也就會達到一個比較高的值，同時膨脹率就會比較大，那么土體一旦浸水之后，其強度也就會有所下降。

在對膨脹土進行試驗的過程中，將膨脹土的特性根據自由膨脹率進行分類，其中弱或者是中等膨脹土的膨脹率在30%～74%之間。液限含水量在50%～ 70%之間，塑限含水量在30～40之間屬于高液限和高塑性的粘土，根據膨脹土的相關特性，能夠判定膨脹土的特征是，是否符合工程施工中的土質要求，在實際的施工過程中，需要對施工工藝實行合理設計，能夠根據膨脹土的試驗結果，確定施工中石灰的摻入量，能夠充分確保施工質量，根據路基的實際承載性能，通過增加白灰對土質實行改建。

根據 《公路土工試驗規程》 中的相關規定，膨脹土承載比的實驗分為室內和現場之分，其中在進行測試的過程中，主要是對土質的液限、塑性指數和自由膨脹率來進行測量，弱膨脹土的應用主要滿足含水量和承載比兩個要求。首先對室內膨脹土進行試驗，通過選用最佳含水量的土質進行測量，將室內膨脹土和石灰劑量為2%的石灰進行試驗，膨脹土的浸水承載比在3%以下，而含2%的膨脹土承載比有所增長，超過了路基填筑的相關規范要求。通過試驗，可以從中得出，石灰對于膨脹土的改良主要體現在劑量添加的多少，膨脹土的含水量增加，承載比就會有所下降。當膨脹土在浸水之后，土體會發生很大的變化，原有的土體結構就會被損壞，強度就會下降，所測得的CBR值就很小，當土體在浸水之后，其強度衰減更為迅速，當試件的干密度越大時，膨脹土的空隙度和含水量越小，土的膨脹潛能就會越大。

膨脹土的膨脹率與浸水CBR之間留存很好的負關聯性，當膨脹率增進時，承載比值就會減少，當摻入白灰之后，承載比就會顯著增長，有時甚至會達到原本的50倍以上，白灰土的承載比會隨著膨脹率的增加而不斷減小，在膨脹土研究中，膨脹率的下降，相應的承載比值就會提高。在膨脹土中加入一定量的白灰，膨脹土會與石灰之間產生一系列反響，就會從基礎上改變原有土壤的性質，就會下降膨脹性，增高承載比，這也就充分證明白灰能夠對膨脹土有很大的改良作用。對于膨脹土的模擬研究，需要在實際的現場工程施工過程中，將質量控制落到實處，需要充分考慮到膨脹土的壓實性和強度特征，才可以有效控制膨脹土的承載比。

4 對膨脹土承載比的改良

4.1 進行換土操作

換土操作是膨脹土承載比改良的重要措施和方法，將原本的膨脹土挖除之后，換成一些砂礫土，對于土層的深度需要根據膨脹土的強弱進行篤定，如果強膨脹土的深度比較深，含水量不會受到外圍環境的影響，這就也是臨界深度。一些地區由于氣象條件存在一定的差異，那么膨脹土的臨界深度也就是不同的，換土的深度也是需要根據實際情況進行分析和思考，地面降水量大會影響到土體的含水量深度。例如，強膨脹土深度為2m，中、弱膨脹土的深度為1～1.5m之間，需要在實際的操作中進行調查和分析。

4.2 改變膨脹土的承載比例

對于膨脹土的處置，還可以通過對原有膨脹土的性質進行改善，運用白灰、水泥或者是一些固化原料改變膨脹土的性質，能夠有效增強膨脹土的強度，增長膨脹土的堅固性。白灰通過鹽基交換和相互作用，形成一種新的礦物質，能夠有效改善膨脹土的承載比例。在當前的路基施工過程中，化學改性處理成為當前應用比較廣泛的一種方法，當在實際的施工過程中，不能進行換土處理或者是控制濕度的方式，就需要利用化學方式進行處理。白灰的優勢比較多，能夠消除膨脹土的脹縮性，提升膨脹土的強度，還具有較高的承載力和抗剪強度，在地基的施工中應用廣泛。而由于石灰資源充足，成本相對比較低，對膨脹土的改善作用好，能夠有效提升公路工程結構。

4.3 控制膨脹土的濕度

對于膨脹土的濕度控制，可以通過控制膨脹土的含水量變化來控制膨脹土造成的地基變形，能夠減少路基的含水量受外界天氣的影響，在實際施工過程中，需要采取一定的措施進行控制。在一般的路基工程施工過程中，都是采用膨脹土預濕法使膨脹土內部的濕度保持平衡。膨脹土發生膨脹或者是收縮的過程，也是膨脹土與水發生一種物理化學反應的過程，只有膨脹土內的水分能夠保持不變，膨脹的變化過程也是有限的，對于路基的損壞性也就不大，利用CBR進行測試，主要針對的是粘性土，在很大程度上適宜于哪種膨脹土還需要進行分析，因此，CBR的試驗測試是十分重要的，需要對測試的結果進行更加詳細的規定，充分保證操作的規范性。在路基工程施工之前，需要充分做好對路基土壤承載力的測試，保證施工的穩定性和質量。

5 結語

綜上所述，膨脹土路基填筑工程施工過程中，需要能夠充分考慮膨脹土的壓實性和脹縮性，對膨脹土的承載力進行測試，要能夠充分保證路基的穩定性和土壤強度，根據路基膨脹土的強度進行實際工程施工，要能夠保證路基的壓實度，減少濕度的散失，控制好土壤濕度的穩定性，能夠充分保證路基施工工程的有效實施。

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