湖北中南路桥有限责任公司 湖北孝感 432000
摘要：无论在哪一个国家，在公路的建设施工过程中最令人头疼的一个问题就是膨胀土的出现，膨胀土它的分散性强、膨胀收缩能力强，它是一种特殊的粘土，同时这种类型的粘土容易产生很多裂缝，容易在多变的天气下固结或者发生收缩膨胀现象。但是在公路的建设过程中，我们又不得不在这种类型的粘土施工，无法绕开它的时候，我们就必须要采取相应的措施。如果我们不去进行相关的处理，直接在其之上建设公路，极容易产生坍塌、滑坡等破坏现象，这种现象会严重影响公路的行驶安全质量，严重的话会导致路面过度失稳带来一系列的安全隐患。
关键词：公路路基;膨胀土;掺灰处理;施工技术;
引言：处于我国南部的地区具有非常多的膨胀土，非膨胀土资源少之又少，由于当地的气候环境造成了这种现象，高温、多雨的天气使土壤的含湿量非常大，这对南部地区的公路系统建设有着很大的挑战，我们必须直面这个问题，挑战、解决这类问题。由于公路施工不能够有太多绕行，全部采取非膨胀土进行施工建设又不是很现实，所以经过综合研究讨论，采用掺灰技术比较科学合理。
1 膨胀土对公路建设的危害
膨胀土有很多的类型，其中大多数是红黏土类型，红黏土在一定程度上可以说是一种特殊的黏土。膨胀土是通常是由强亲水性矿物构成的，这种类型的构成以及矿物性质导致膨胀土容易在自然气候变换、自然地质活动中产生大量的裂缝，而且还具有很强的收缩膨胀性。膨胀土的物理性质极其不稳定，它容易吸水膨胀、脱水缩小变形，反复无常的吸水缩水会衰减它的侵水承载力导致干缩裂缝现象的发生。正是由于膨胀土的这些特性，另外再加之土壤的基本特性，容易受到地质水文、气候变化、化学因素等等因素的影响，以至于膨胀土易胀缩、易固结、易崩解、多裂性、易风化以及强度易衰减等诸多特殊性质，让膨胀土路段容易在公路建设施工过程以及开通营运阶段产生安全隐患，会造成较大的人员伤亡以及经济损失，所以必须要求对这种路段进行科学合理的地基处理。
2 膨胀土处理技术
2.1 换土法
所谓的换土法很通俗易懂，就是把施工路段的膨胀土挖出并且根据情况运走一定数量的膨胀土，用其他地区的非膨胀土、砂砾土或者是灰土进行坑道填充。这种方法有很大的局限性，要在适当的气候条件以及根据膨胀土的数量决定是否采用这种方法。另外，由于各个地区的温度、气候差别很大，导致各地域的膨胀土的临界深度和临界湿度也不尽相同。同时要考虑换土深度，换土深度是整个换土技术的关键部分，确定换土深度时需要考虑地面的降水影响致使土体水量剧烈波动变化的深度，根据从经验来谈，它的深度大概在一米到两米之间，最后根据调查研究后的临界深度来决定换土层的深度。这种技术的优点是它能够简单的解决这类问题并且彻底根除复发的可能性；它的不足就是膨胀土的分布太过于广泛，全部进行换土法不太现实，也无法实现全部换除，无论从经济还是施工进度来说，这样做是不现实的。
2.2 垫层法
垫层法和换土法的施工工序步骤本质上是相似的，垫层法只不过不是全部替换掉膨胀土，而是在其基础上铺设砂土层、碎石垫层来控制膨胀土由于种种原因而导致的变形、开裂现象，降低这种现象的发生来控制危害的发生。这种技术的主要作用就是降低地基胀缩变形和调节膨胀土地基沉降量，是这种垫层结构具有补偿能力。除此之外，砂土层、碎石垫层还能够防止地下水的毛细作用以此来控制地基的膨胀能力，同时这种垫层技术还能够提升膨胀土地基的承载能力，减少渗水湿化变形现象。
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2.3 改性处理法
这种技术的机理就是使用化学固化的工艺，也就是将石灰、水泥或者是其他固化原料加入到膨胀土层中，这些化学原料会与膨胀土颗粒产生复杂的化学反应改变膨胀土的水理性质，通过改变膨胀土的涨缩性来提高整个土体强度、稳定性。这项技术的优点在于石灰可以从根本上解决膨胀土的不良工程性质，在理论上可以在本质上消除膨胀土的涨缩性；另一方面，在施工场地进行膨胀土掺灰处理，施工简单方便，施工效率高，这项技术的关键在于固化材料的技术指标和施工工艺。
2.4 掺灰改良技术机理
掺灰固化技术属于改性处理法的范畴，石灰是一种无机胶合材料，它不受环境的影响，既可以在空气中凝结硬化，也可以在水中硬化。石灰的性质取决于氧化钙以及氧化镁的含量，这两种物质含量越高，石灰的活性就越高，其胶结能力就会越强。石灰改良膨胀土层的机理是：石灰中的钙离子和膨胀土表面的阳离子进行离子交换，是土颗粒之间的结合力增大，从而提高整个土体的强度，优化土体性质，使胶体颗粒快速凝结、稳定成型，能够早期形成足够的强度。改良膨胀土中氢氧化钙和氢氧化镁，生成碳酸钙和碳酸镁这两种比较坚硬的固体颗粒，这种结构具有很高的强度以及水稳定性，能够硬化土层，在其基础上形成石灰稳定土，，最终体现石灰土的后期强度。石灰中的氧化钙和膨胀土层中的二氧化硅、三氧化二铝发生化学反应，产生极强的粘结作用，使改良后的土层强度提高，并且保持长期的稳定性。
3 膨胀土路基掺灰施工技术及控制措施
膨胀土掺灰施工技术相比于其他的施工技术来说，就是在其基础上增加了加入石灰搅拌的过程，各种各样的搅拌工艺在改良膨胀土强度的质量上有着不同的效果，另外搅拌、拌和工艺对工程效率、造价水平、节能减排等层面都有着显著的成果，所以说施工人员一定要严格计算拌和参数，按照预先计算设计好的方案策略，把掺灰比例严格把控，分区域进行作业，把原料平均的铺设在指定位置，之后进行作业。
3.1 准备工作
施工前期，应该把生石灰完全消解，进行对氧化钙等一系列物质含量的检测，石灰的质量不得低于3级水平，并且按照计划确定平均用灰量。
3.2 规划区域
在整修好的地基上平均的划分区域，这样以便进行施工作业以及施工安排管理，在规划好的地基上按照平均用灰量进行铺设，把石灰平均地铺设在地基上，保证每个区域的用灰量。
3.3 搅拌作业
使用挖掘机设备在已经布设完工的石灰路面上取土，这时需要挖掘机驾驶人员和工程设计人员进行沟通，确保施工作业的深度、精度符合设计要求，通过这种方式完成第一次搅拌作业。
3.4 原料拌合
经过上述的搅拌，使用挖掘机把上述的拌合物挖出，卸土过程中要确保混合拌料能够沿着土堆锥顶自然下落，挖掘机可以通过适当的位置调整，完善拌料的拌和效果。之后把挖出的拌料进行拌合，要求的基本拌和次数为三次，可以根据现场的情况增加拌和次数，保证拌和任务的质量。之后要求技术人员对拌合完毕的拌料进行检验，检验其拌和深度、颗粒情况等是否满足我们初步制定的方案，如果不符合要求，需要重新进行拌和作业。
3.5 分层铺设、整平
按照设定的距离把拌和物平均分配到每一个施工点，之后使用设备进行初步平整，再用施工人员进行平整。平整任务完成之后，检查铺设层的厚度，如果不符合要求，可以进行去料或补料，再重复之上的步骤即可。
3.6 洒水晾晒及夯实
保证铺设面平整无误后，进行洒水作业，按照计划水量进行洒水。之后使用人工夯实四遍之上，直至满足设计要求为止。
4 结语
膨胀土是公路建设中的毒瘤，我们必须采取相应的措施使整个公路的工程质量达到我们的要求。我们不允许任何安全隐患隐藏在我们的身边，我们应该跟进先进的施工技术工艺，解决膨胀土带来的问题，确保膨胀土路段公路的工程质量。
参考文献：
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[3]宋亚. 合肥地区膨胀土的石灰改良试验研究[D].合肥工业大学,2016
论文作者:杨欢
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/8
标签：石灰论文; 作业论文; 公路论文; 土层论文; 深度论文; 强度论文; 地基论文; 《防护工程》2018年第16期论文;