摘要：本文通過對膨脹土路基填料摻石灰處理后的物理力學性能及脹縮性試驗，得出了摻石灰對改善膨脹土路基填料工程性質的影響，為膨脹土作為公路路基填料施工提供依據。
　　關鍵詞：高速公路施工；膨脹土；改性試驗
　　1前言
　　洛（陽）一三（門峽）高速公路，是國家重點工程連云港至霍爾果斯國道在河南省境內的一部分，設計為雙向四車道，設計時速120公里/小時。隨著國家對土地使用政策的加緊，并考慮綜合工程造價問題，在該路施工時，土方設計總體調配方案為：以挖作填，就近取地，以節約耕地。附近若無合適填料時，通過試驗對例如過濕粘土，膨脹土等不良土質，進行改良，達到路基規范填料指標要求。洛三高速路義馬段，DK125→DK146，該段路基設計填方量大，現場附近多為膨脹土質。據地質勘探資料，現場多為棕色亞粘土和粘土，自有膨脹率為60%至80%，為中等膨脹土。經現場調查，附近無較合適的土源，這產生了膨脹土路基填料的改性問題。做為駐標段試驗監理，根據監理部和業主要求，筆者帶頭組成膨脹土改良試驗小組，通過對該段膨脹土摻石灰改良試驗，取得成功，為該段膨脹土路基填料的現場施工提供了依據。
　　2膨脹土的特性及處理方法
　　膨脹土指粘粒成分主要由親水性較強的蒙脫石或伊利石等礦物組成、脹縮性能較大的粘性土。膨脹土的特性主要是遇水膨脹，失水收縮。其脹縮性對工程危害很大。在實際施工時，如直接將膨脹土方作為路基填料施工，成型胡路基容易產生溜塌、滑坡等嚴重事故，還會產生收縮、開裂、松散等病害。實際施工中，由于膨脹土的液限、塑限及塑性指數較大，在天然含水量的情況下，常處于較堅硬狀態，壓縮性偏低。所以易被工程技術人員忽視，對工程存在潛在破壞性。因此，若采用膨脹土作為路基填料，必須采取防護措施或使膨脹土改性，以確保高速公路的安全運行。目前，處理膨脹土的主要方法是化學改性。摻石灰處理膨脹土時易行有效的方法。摻石灰處理后，能明顯降低膨脹土地脹縮性。降低脹縮性主要是通過減小土的塑性實現的。因為石灰與土混合后，通過粘土顆粒的絮凝，土的組織結構發生了變化。隨著石灰含量增大，人為的減少了顆粒含量，相應減小了膨脹與收縮。但石灰摻量有個多少的問題，當石灰含量超過一定值后，反而導致石灰強度降低，力學性變差。因此，所摻石灰的多少應通過實驗確定。
　　3摻石灰對膨脹土性質影響的試驗
　　（1）實驗內容：試樣取自洛陽—三門峽高速公路義馬段DK130+600處。對所取土樣進行液限、塑限、顆粒分析、自有膨脹率試驗。對摻石灰后的壓實試樣進行7天齡期的脹縮性及力學性試驗，試驗包括：重型擊實（50kPa）、膨脹、收縮率試驗，無側限抗壓強度試驗。
　　（2）試驗方法：試驗方法按照交通部《公路土工試驗規程》（JTJ051—95）進行。摻石灰率是指熟石灰與干土質量之比。熟石灰要求等級為三級（石灰中的CaO和MgO的含量高于55%）。具體要求為，土的液限用100g圓錐下沉20mm測定。重型擊實采用干土法；脹縮性及力學性試驗的土樣按擊實試驗最佳含水率和95%最大干密度制備；無側限抗壓強度在20°C±2°C條件下保濕養生6天，浸水1天。脹縮總率計算根據交通部《公路路基設計規范》（JTJ013—95）進行。土料的物理性質及自有膨脹率實驗結果見表1。
　　表1土料的物理性質及自由膨脹綠試驗結果

        
　　
　　8 2 55 39 23 80 
　　由實驗結果可知，該膨脹土的自由膨脹率為80%根據交通部《公路路基施工技術規范》（JTJ033—95）規定，判斷為中性膨脹土。
　　（4）摻石灰對最佳含水量和最大干密度的影響：不摻石灰和摻6%石灰土樣的重型擊實實驗結果見表2.
　　表2不摻石灰和摻石灰率為6%的土樣的重型擊實試驗結果
　      
　　19.5 1.76
　　1.69  
　　從表2可以看出，摻石灰后，最佳含水量略有增加，而最大干密度由1.76變成了1.69，摻石灰后的土樣的最大干密度明顯下降了。
　　（5）摻石灰對脹縮性質的影響：摻6%石灰的試樣脹縮性實驗結果見表3.
　　表3摻6%石灰的試樣的脹縮性試驗結果
　　
                     
　　
　　從表3可以看出，摻石灰重型擊實（50kPa）后的膨脹率為0.2，7天后變為0.1，幾乎等于零。可見，摻石灰后對消除膨脹土的脹縮性，效果非常明顯。
　　從表3還可以看出，摻石灰后的收縮系數和收縮率非常低，說明摻石灰不能消除膨脹性，對降低施工后的收縮變性也是有效的。
　　根據交通部《公路路基設計規范》（JTJ013—95），摻6%石灰的土樣的脹縮率計算結果見表4。
　　表4摻6%石灰的土樣的脹縮總率計算結果
　　
　　                 　　
　　表4可以看出，摻石灰6%處理后的土樣的脹縮總率為0.1，以滿足《公路路基設計規范》（JTJ013—95）規定，即摻石灰后脹縮總率不超過0.1為宜，可作為路基填料施工。
　　4現場試驗及總結
　　根據本次試驗成果數據，我們駐二標試驗監理組，在業主和洛三高速公路監理部中心實驗室等有關部門人員的參加下，在施工單位中鐵十五局集團第八分公司的緊密配合下，現場對二標段DK125+100—DK125+400路段進行膨脹土摻白灰試驗。事后總結了施工注意事項和要點：
　　(1)所用白灰最好為熟石灰，以避免生石灰熟化不透造成碾壓后膨脹，影響壓實質量；
　　(2)施工正式前，應首先算出施工路段的長度和所用白灰的總用量；
　　(3)膨脹土按松鋪系數掌握好上土厚度，用旋耕機反復打碎，不低于三遍，以便能和白灰拌合均勻；
　　(4)根據計算白灰用量，將白灰均勻灑在膨脹土表面；
　　(5)用旋耕機先旋一遍，然后用路拌機拌合，干時灑水，濕時晾干，掌握好含水量；
　　(6)用光輪壓路機先靜壓一遍，然后用振動壓路機碾壓；
　　(7)進行4-6天養生保護，尤其注意封閉，更禁止機動車在上面掉頭；
　　5經濟效益測算和有關評價
　　（1）經濟效益測算，二標段施工單位合同路基土石方單價為10元／立方，運距5公里.若到20公里外土源取土，成本會直接增加7.5元。現通過就近取膨脹土做填料，運距不到2公里，加上購買白灰和旋耕機等機械費用，成本會增加不到3元。二標填方近100萬方，施工下來，效益是相當客觀。
　　（2）有關評價，試驗取得成功后，我們將試驗總結向洛三高速公路前線指揮部和洛三高速公路監理部做了匯報。有關單位和部門給予了高度肯定和評價。業主稱贊到“監理單位不但做到了嚴格監理，更做到了熱情服務，值得其他監理單位學習。”。河南省交通廳工程質量監督站對此改良方案，給予了認定，要求河南境內施工的高速公路項目，遇到膨脹土施工問題時，可以采用摻加白灰改良方案。相關試驗數據可直接采用。洛三高速公路監理部給二標監理內部表彰，施工單位通過此改良方案，因為可以取得客觀的經濟效益，所以果斷實施，施工進度也大大提高。
　　6結語
　　中性膨脹土用作路基填料應作改性處理，否則其脹縮性不能滿足規范要求，造成隱患。摻石灰處理后可明顯改善膨脹土的脹縮性，其脹縮總率達到規范要求，可作路基填料使用。洛-三高速公路義馬段，經摻石灰改性的膨脹土填料路基，各項檢測指標都達到了規范要求。
　　通過摻石灰改善路基膨脹土性質的實驗是成功的，相關數據作為類似施工亦有一定指導意義。
　　參考文獻：
　　[1]孫維東,《土力學與地基基礎》.北京.機械工業出版社
　　[2]符芳,《土木工程材料》.南京.東南大學出版社
　　[3]《公路路基施工技術規范》JTGF10-2006.北京.人民交通出版社