某道路石灰改良膨胀土施工分析

1、某道路石灰改良膨胀土施工分析摘要：通过某道路工程实例，介绍了石灰改良膨胀土填筑路基的拌和施工工艺，有助于确立更为有效、经济的施方案。关键词：石灰改良膨胀土；市政道路；路基工程1.工程概况 我市某道路长约34km，规划路线宽80m，其中约13km长的线路广泛的分布着膨胀土，属于高塑性粘土，遇水膨胀，失水收缩。在这些膨胀土地段，有路基挖方和填方，其中挖方数量约185万方，填方数量约146万方，工程量很大。该路作为城市快速路，其断面型式为：中央8m绿化分隔带+216m快速道+245m分隔带+212m辅道+235m人行道。根据该路东半环膨胀土路基工程的具体情况，在路堤设计中，快车道、辅道路基路槽下80

2、cm范围内换填非膨胀土，为充分利用路段挖方，采用膨胀土包心方式填筑，土基采用厚度为30cm的石灰改性土加强处理。 2.石灰改性的机理综述 在膨胀土中加入石灰进行改性，主要是针对矿物中易亲水的蒙脱石、伊利石，使其与石灰发生化学离子交换，通过微结构的改变来改变工程性质。即膨胀土中加入石灰后，由于石灰水化产生大量钙离子，与蒙脱石，伊利石等活动性矿物层起吸附水作用。同时也把大量钙离子和溶液中析出的Ca(OH)2粒子吸附到颗粒周围，使矿物颗粒晶格边缘断链所产牛的电荷吸附钙离子来取得平衡。形成石灰的水化物在膨胀土矿物颗粒表面聚集，其作用过程与Ca(OH)2的硬化过程同时进行。 具有扩张型晶体的蒙脱石类矿物

3、，其离子交换量很大，易于和生石灰发生阳离子交换，从而限制了矿物的胀缩性；聚集和粘结在矿物表面的Ca(OH)2。经硬化结晶，形成一种防止膨胀上颗粒内水外散和外水内侵的固化层。其结果使膨胀土减弱亲水性，自身稳定性增加，石灰土试件达到一定的力学强度。 将加灰的膨胀土试件切开，用高倍扫描电子显微镜观察其断口，发现石灰的絮状水化物Ca(OH)2晶体粘满膨胀土基质矿物颗粒表面，在颗粒间起到了胶结作用。在断口上的矿物表面有Ca(OH)2附着层，也见到部分Ca(OH)2。因分散不好而形成窝团，多为粒状，部分结晶为片状和针状。通过分析发现，有主要成分为Al、Si和Ca的片状和棒状晶体，以及主要成分为Al、Si和

4、Ca和少量MgS的针状晶体，石灰的水化物Ca(OH)2与膨胀土中活性A1203及SiO2发生反应，生成的水化石榴石等矿物晶体穿插在基质中，提高了试件强度。 其中主要的反应有阳离子交换与絮凝作用反应、Ca(OH)2的结晶反应和碳酸化反应(生成碳酸钙)、灰结作用(产生硅酸钙和铝酸钙)等。利用生石灰改良含水量偏大的膨胀土也有比较理想的效果，生石灰在转化为熟石灰的过程中。要吸收大量水分，同时在反应过程中产生热量，使土体中水分蒸发，从而降低土体含水量，利于施工。但生石灰不易保存，施工时仍多以熟石灰(消解石灰)为主。 3.主要施工工艺 31施工工艺流程 工艺流程为：取土坑清表清除耕植土取士坑四周挖沟降水挖

5、掘机挖方焖灰砂化准备下承层上土整平打格二次布灰拌和灰剂量、古水量检测碾压压实度检凋。取土坑清除耕植土后。用挖掘机在取土坑四周挖深40m形成截水沟，在取土坑一角挖深45-50m积水坑，然后用水泵不停地抽取积水，从而不断降低取土坑地下水位达到降低土中含水量的目的。 高液限粘土经掺厌后。土的塑性指数、膨胀性在1-2天内迅速降低。土体迅速砂化。商液限膨胀土的特性得到了改变，减少了晾晒时间及拌和难度，为路基填筑施工的质量与进度创造广有利条件。 32路基填筑施工 321路基准备 1)施上前。应取土样，掺合料进行原材料分析试验，检验填料是否符合要求； 2)取土样及掺合料进行击实试验，以确定掺合料的最佳含量，

6、填料的最大干密度和最佳含水量； 3)对取土坑取出的膨胀土，应采取一定的措施，使其粒径控制在5cm内； 4)采取措施控制掺合科的质量，应过筛后使用； 5)膨胀土填料拌和要均匀。并使其含水量大于最佳含水量的3左右为宜。 322场地清理和原地面处理 施工前应将路基用地范围内的所有原地面表土、草皮、树木、树根及垃圾清除下净,并运至指定地点备用或废弃。同时均应协助有关部们将施工范围内的建筑物、地上地下障碍物、管线等全部拆除，对文物古迹应妥善保护。在膨胀土地区修道路，在路堤填筑前，必须对原地面进行处理。 323掺灰拌合施工 对掺灰拌合分两步进行：第一步，在取土坑附近取土掺灰。由于取土坑内天然含水量太大，我

7、们在取土场挖纵、横向排水沟和集水坑，将土壤中的水渗出并排出土场，降低水位，此时掺生石灰掺灰量为总掺灰量的40左右。可用挖掘机对其翻拌后打堆闷科，并有适当的闷料时间，闷料时间为4-6天；第二步，待石灰消解。土的塑性指数与含水量降低后，将拌和料运至路基上摊铺、粗平，每层上土前根据中线位置放出方格网，方格网大小根据运土车辆载霞能力确定，保证土层厚薄均匀，并达到松铺厚度，撒铺补足剩余石灰剂量。当含水量接近最佳含水量时，宜用消解石灰。 测量放样：每层填土放出路基中桩。测出原层面高程，根据测出高程计算路基宽度。洒上边线，路基每边超宽填50cm。 布灰、拌合：先用平地机大致粗平。补足剩余的60石灰量，石灰用

8、消解石灰。保证布灰均匀，为了避免出现素土夹层的大块集中区，碾压厚度控制在旋耕机一般旋耕深度(25cm)以内。用旋耕机粉碎后用路拌机充分拌和，拌和过程中测定含水量。拌和遍数一般在30遍。拌和过程中跟踪检查直至混合料拌和均匀，色泽一致。拌和机拌和过程中，一定拌入下层2-3cm，防止出现素土夹层。 324路基碾压 作改良处理的膨胀土石灰含量应达到标准要求，若不符合要求，应及时进行调整。明确碾压时含水量不得低于最佳含水量，可控制在大于最佳含水量2-3个百分点左右。如果含水量过高，应予以翻晒或掺外加剂改良。另外也可在取土场工作面下面挖沟，使地下水位降低，改变土料的含水量。若含水量过低，应将土料人工洒水，

9、但应预计润湿时间，绝不可洒水后立即碾压，以利膨胀土含水均匀。 填料摊铺后，待含水量适中，静压一遍，再用平地机细平，作出路拱及纵横坡，并使表面平整，无坑注现象。先用压路机压。然后用平地机整平，再振动压一遍，最后用压路机静压，静压4遍。 碾压时。行驶速度不宜超过4kmh，碾压时以纵向进退式进行，横向接头振动压路机要重叠04m-05m，对三轮压路机，一般重叠后轮的l/2，前后两相邻区段要纵向重叠lm-2m。两侧路肩应多压2-3遍。填筑交界处严格控制，采用台阶方式搭接，其长度不小于2m，压实应均匀，接茬紧密，避免发生不均匀沉降。 4.结语 规范规定强膨胀土不能用来路基填筑，当中弱性膨胀士被用作路堤填料时宜采取改性处理，即掺加外加刑改良膨胀土，也称膨胀土改良，是利用在膨胀土中掺加一定比例的石灰，水泥或其它固化材料，通过固化材料与膨胀土粘土矿物中易亲水的蒙脱石、伊利石和高岭七的物理化学作用