wA膨胀土路基石灰改良施工工艺研究

南京交通职业技术学院
毕业论文
目录
摘要 (1)
1前言 (1)
2膨胀土概述及石灰改良机理 (1)
2.1膨胀土的特性分析 (1)
2.2膨胀土的危害性 (2)
2.3 我国研究现状 (2)
2.4 石灰改良膨胀土的机理 (3)
2.4.1离子交换作用 (3)
2.4.2碳酸化作用 (3)
2.4.3凝硬反应 (3)
2.4.4胶结作用 (4)
3石灰改良膨胀土施工流程 (4)
3.1 施工准备 (4)
3.2 基底处理及焖灰 (4)
3.3 粉碎拌和 (5)
3.4 稳压整平 (5)
3.5 碾压 (5)
3.6 养生 (5)
3.7 接头处理 (6)
4施工中应注意的问题 (6)
5工程实例 (6)
结束语 (7)
参考文献 (7)
致谢 (8)
膨胀土路基石灰改良施工工艺研究
摘要：膨胀土路基在实际公路、铁路建筑施工中由于其固有的结构特性而容易导致险情发生,因此有必要对其施工工艺进行研究。

本论文简单的叙述了膨胀土的特性和研究现状，分析了其危害性着重的介绍了石灰改良膨胀土的机理以及其施工流程和注意事项。

关键词：路基；膨胀土；石灰改良；施工工艺
1前言
我国的国土辽阔且地质情况复杂，各省市的情况各有不同。

这对工程建设无形中增大了很大的难度。

本文利用河南省商丘市睢阳区南京西路新建工程对石灰改良施工工艺进行分析，该工程路基出现大面积的膨胀土。

膨胀土的特点是遇水后强度十分低，失水后强度十分高。

而石灰就有吸水的功效，为更好地发展城市经济，在选择改良方案上保证其效果的情况下应当考虑其经济效益，而采用石灰改良造价较低，对施工条件和施工环境要求较低，故石灰改良使用普遍。

本文就是从施工工艺着手研究，目的在于改进施工工艺，使得石灰改良这个方法更加高效。

2膨胀土概述及石灰改良机理
2.1膨胀土的特性分析
所谓膨胀土是一种对环境湿度变化敏感，由强亲水性矿物蒙脱石和伊利石等组成，具有多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘土。

在自然状态下膨胀土多呈现硬塑或坚硬状态，其颜色多为黄、褐、灰白等颜色。

在一般情况下，膨胀土强度较高，压缩性较低，容易被误认为是性能良好的地基土。

但当土中含水量变化时，膨胀土有发生胀缩变形的特性对建筑物具有相当大的破坏性。

因此，膨胀土是一种在公路建设中不可忽视的不良地基土。

2.2膨胀土的危害性
膨胀土是在自然地质过程中形成的一种多裂缝并具有显著膨胀特性的土体，由于其不良的工程性质，在工程界被认为是隐藏的地质灾害，对工程结构具有严重的破坏作用。

特别是对高等级公路路基工程和大型结构物所产生的变形破坏作用，往往具有长期、潜在的危险，由于对膨胀土膨胀能力估计不足而造成公路病害的损失是相当惊人的。

膨胀土地区的公路发生的病害主要有以下几个方面：
(1)沉陷变形。

膨胀土初期结构强度较高，施工时不易粉碎及压实，路堤建成后由于大气物理风化作用和湿胀干缩效应，土块崩解，在路面和路堤自重及汽车荷载作用下，路堤易产生不均匀下沉，路堤愈高，沉陷量愈大严重时可使路面变形破坏。

(2)滑坡。

滑坡具有弧形外貌，有明显的滑床，滑床后壁陡直，前缘平缓，主要受裂隙控制。

滑坡多呈牵引式出现，具叠瓦状，成群发生。

一般滑体厚为1～3m，多数小于6m。

滑坡与大气风化作用层深度、士的类型、土体结构较密切，而与边坡的高度无明显关系。

(3)溜塌。

边坡表层、强风化层内的土体吸水过饱和，在重力与渗透压力的作用下，沿坡面向下产生流塑状溜塌。

溜塌多发生在雨季，与边坡坡度无关。

(4)纵裂。

路肩部常因机械碾压不到，填土达不到要求的密实度，后期沉降量相对较大，加之路肩临空，对大气风化作用特别敏感，干湿交替频繁，肩部土体收缩远大于堤身，故在路肩上常发生顺路线方向的开裂，形成数十米至上百米的张开裂缝，缝宽约2～4m，大多距路肩外缘0．5～ 1．Om。

(5)坍肩。

路堤肩部士体压实不够，又处于两面临空部位，易受风化作用影响而导致强度衰减。

当有雨水渗入时，特别是当有路肩纵向裂缝出现时，在汽车动荷载作用下，很容易发生路肩坍塌。

塌壁高多在1．Om以内，严重者可大于1．Om，常发生在雨季。

2.3 我国研究现状
随着我国经济建设的发展，膨胀土的研究越来越引起国内岩土工程界的重视。

在20世纪50年代初期，我国在修建成渝铁路工程中，才首次遇到成都粘土膨胀性危害的问题，从而拉开了我国膨胀土研究的序幕。

20世纪70年代中期，
我国开展了大规模的膨胀土普查工作，建立了科学研究的试验基地，进行了卓有成效的研究，取得了一定的科研成果和工作经验。

1989年我国制定了《膨胀土地区建筑技术规范》，1990年在成都市召开了全国首届膨胀土科学研讨会，并出版了论文集。

会议对我国膨胀土的研究现状、膨胀土的工程性质和膨胀土处理技术及工程应用进行了广泛的研讨。

1994年在武汉召开了“中加非饱和土学术研讨会”标志着我国膨胀土理论研究已经达到了一个新的高度。

2.4 石灰改良膨胀土的机理
石灰石是一种无机的胶结材料，既能在空中硬化，也能在水中硬化。

石灰的性质取决于活性CaO和MgO的含量，其含量越高，活性越大，胶结能力越强。

石灰改良膨胀土的过程既有物理作用，又存在化学反应，两者共同作用促使土体性质发生根本变化。

2.4.1离子交换作用
石灰加入土中后，在水的参与下离解成Ca和OH离子，Ca与Na、K发
生离子交换，使胶体吸附层减薄，ζ电位降低，使膨胀土分散性，坍塌性、亲水性和膨胀性降低，塑性指数下降，使黏土胶体絮凝，土骨架形变降低，使石灰土获得初期的水稳定性。

2.4.2碳酸化作用
Ca(OH)
2和Mg(OH)
2
在土中还会不断和空气中的二氧化碳反应，生成具有较
高强度和水稳定性的CaCO
3和MgCO
3
坚硬固体颗粒。

由于CaCO
3
对土体的胶结作用
使得土体加固，形成石灰稳定土，此作用过程相当长，形成石灰土的后期强度。

2.4.3凝硬反应
石灰加入土中后，经过物理作用和化学作用，石灰改良土发生团聚，随之生成胶凝物，形成凝胶团聚结构。

随着龄期的增长，棒状及纤维状结晶体生成，并不断生长，形成了结晶体的网状结构。

随着龄期的继续增长，胶凝结构层加厚，结晶体的网架加密，形成了胶凝结晶的网状混合结构。

2.4.4胶结作用
这种作用对石灰改良膨胀土的强度提高其决定性作用。

在这个过程中适量的石灰和水可同土中大量存在的硅、铝或者同时作用，产生较强的黏结物质，还会提供一种高碱性的环境。

在这种高碱性的环境中，主要生成氢氧化钙和氢氧化铝，结果将使土的强度有大幅的提高，土的结构也发生大的变化。

火山灰反应是土中
反应生成的活性硅、铝矿物在石灰的碱性激发下解离，在水的参与下与Ca(OH)
2
含水的硅化钙和铝酸钙等胶凝物。

这些胶凝物逐渐由凝胶状态向晶体状态转化，使石灰改良土刚度不断增大，强度和水稳性不断提高。

3石灰改良膨胀土施工流程
3.1 施工准备
施工前照设计要求对原地面进行处理。

根据现场以及施工队工作情况对全线进行合理分割作业段，每一工作100~200m为宜。

对欲要使用的生石灰需要检测有效钙镁含量，一般钙镁含量大于等于70%。

根据填土高度、分层填筑厚度以及设计要求划分出每个段不同压实度和灰剂量部位的填筑层数。

配备机械为振动压路机YZ-18J型1台、振动压路机XS202J型2台、振动压路机徐工XS222J型1台、胶轮压路机XP260型(26T)1台，胶轮压路机YL16型(16T)1台，卡特挖机一台，三一挖机一台，现代-7一台，现代-9一台核查进场机械型号，明确进场的机械所对应的工作效果以及预期效果。

3.2基底处理及焖灰
因是设计变更缘故所以基底标高以及松坡高度无需再进行控制。

所以开始即对原有的基底用挖机进行翻挖，然后用旋耕机进行打碎。

利用震动压路机进行静压一遍。

然后进行焖灰，在整平土方上用石灰划石灰线格，根据每车生石灰的吨位，计算每车石灰的摊铺格数，由现场施工人员负责安排倒石灰，由平地机负责整平，在路线中央形成宽两米，高约20cm的长方体俗称“码方”。

用挖机配合人工进行布灰，均匀撒在整平后的土方上面。

焖灰时间要维持在24h。

3.3 粉碎拌和
利用大型旋耕机进行拌合，一般拌合深度要求达到25cm。

由两边向中间进行拌和粉碎，拌和时配备人工按照逐桩桩号对已粉碎过段落用铁锹进行挖开口径大约的30-40cm的孔直至挖到旋耕机未翻打到处，以便于机械手调节拌和深度。

于此同时应要捡出大于5cm的土块，特别是要捡出在膨胀土形成过程中生成的结核疆石，在此同时该路段要进行灰剂量检测，测定加灰是否足够。

3.4 稳压整平
利用震动压路机先对其进行静压一遍，利用平地机对其进行初评。

根据河南当地该土质特性控制松坡高度为4cm。

利用测量手段将其标高控制然后平地机进行终平。

3.5 碾压
碾压采用振动式压路机和18～21 三轮静态压路机联合完成。

整平完成后，首先用振动压路机由路边沿起向路中心碾压（超高段自内侧向外层碾压），有超高段落由内侧起向外侧碾压，碾压采用大摆轴法，即全轮错位，搭接15～20 厘米，用此法震压6～8 遍，下层压实度满足要求后，改用三轮压路机低速1/2 错轮碾压2～3遍，消除轮迹，达到表面平整、光洁、边沿顺直。

路肩要同路面一起碾压。

碾压时，如出现表层含水量太少而松散的现象，可适量补充洒水并在表层收干不沾轮后再碾压。

如出现“弹簧”等局部含水量过多现象，则挖出“弹簧”土，用合格土料回填并补充压实。

由于该土质经过风化容易起皮，故在三轮和震动配合碾压后计算依据最佳含水量按喷洒面积计算所需水量进行均匀喷水，利用皮轮压路机在后面进行収表。

碾压结束后对该路段进行压实度检测。

3.6 养生
不能及时覆盖上层结构层的灰土，养生期不少于7 天，采用洒水养生法，养生期间要保持灰土表面经常湿润。

洒水期间应该注重洒水的均匀性，必要时可以配备人工进行掌控喷洒。

养生期内应封闭交通，除洒水车外禁止一切车辆通行。

有条件的对7 天强度确有把握的，灰土完成后经验收合格，即可缩短养生期进
行下道工序施工，但一旦发现灰土强度不合格，则需返工处理。

3.7 接头处理
压完毕的石灰土的端头应立即将拌和不均，或标高误差大,或平整度不好的部分挂线垂直切除，保持接头处顺直、整齐。

下一作业段与之衔接处，铺土及拌和应空出2 米，待整平时再按松铺厚度整平。

桥头处亦按上述方法处理，铺土及拌和应空出2 米，先横拌2 遍再纵拌，待整平时再按松铺厚度整平。

4施工中应注意的问题
（1）施工期间为保证工程质量，所以要做好临时排水措施。

路基两侧设置好临时排水沟，设置必要的边坡急流槽，以保护边坡防止雨水冲刷。

（2）为了防止雨水大量渗入土层迫使石灰失效，所以如果基底碾压前降雨，则应快速整平碾压1遍。

（3）若每层土方碾压完毕并经验收合格后，应立即进行下层土方的填筑施工，以防碾压好的土层失水干裂。

（4）碾压成型的路基越冬时，要采取覆土保温措施，覆土厚度不小于25cm，压实度不小于80%。

过薄或不经压实的覆土经过风化后无法进行有效保护。

（5）施工工序应紧密衔接及时施工，避免接缝引起基底不够平整影响路面平整度。

施工中应严格控制灰剂量、石灰的均匀性，避免上层路面出现裂缝褶皱。

（6）在碾压前用平地机终平一次，使其总想顺从，路拱和横坡符合要求，终平应该仔细局部高出的刮出清扫到路外，低洼处不应进行修补等到下层进行补充。

（7）两工作段的搭接部分，应采用对接形式，碾压仍然用压路机沿着垂直路基中线方向横向碾压，然后再纵向碾压。

（8）养生期间切忌除洒水车外车辆在上面通行。

5工程实例
河南省商丘市睢阳区南京西路市政工程。

本工程西起梁园路,东至平原路,全长2985.514m。

其沿途相交道路11条，其中金桥路、平原路为现状路，其余均
为规划路。

道路红线宽度为60m，四幅路型式。

中分带宽为2m，路面横坡为1.5%。

在施工路基基底处理过程中，发现基底以下5-40cm处出现大面积膨胀土土层，压实度无法达到要求且土方表面出现起皮现象严重。

按照常规的作业无法达到设计要求的压实度，且碾压过后表面会出现翻浆，“弹簧”面积较大，上报业主需要进行设计变更，结合项目部和业主专家以及设计专家会审，该工程为市政工程等级较低排除成本较大的湿喷桩等方法，而灰土造价较低且工作性能较优可以达到解决问题的目的。

测定土质的含水量以及土质后决定对其进行8%的灰土处理，解决了该工程难题。

经过改良后该工程压实度和平整度均通过要求。

有效改善弱膨胀土的工程性质，完全满足路基填筑的要求。

掺加石灰之后，液塑限得到了很好的改善。

工程的膨胀土得到了根本性的改变，利用石灰改良施工条件简单方便造价较低避免了大量的资金投入。

使粘粒土的含量大大降低，同时CBR值的得到提高。

但是石灰施工的同时对周围的土地、空气污染较大。

由于市政工程周围居民较多为该地区的日常生活带来了不便。

结束语
膨胀土在我国遍布比较广泛，作为建筑行业的一名技术人员对于该土质的研究任重而道远。

通过对该施工工艺研究，为施工企业谋求了利润，有助于我国经济的发展，质量良好的交通工程便利了人民的生活，作为一名路桥人应不断的去探索去创新我们的施工工艺，谋求更加完美的施工工艺。

为社会主义现代化建设出力。

参考文献
[1]陈家饶《膨胀土路基石灰改良施工工艺研究》，《经营管理者》第17期2010.9.
[2]佟辉《高速公路路基膨胀土填筑工艺研究》，《长安大学》2012.10.
[3]徐淳美《膨胀土路基石灰改良施工工艺试验研》，《西安交通大学》2005.9.
致谢
感谢论文老师的指导和建议，使我的论文得以完成。

帮助我顺利完成了大学生活的最后一门课程。

下面是余秋雨经典励志语录，欢迎阅读。

不需要的朋友可以编辑删除！！
关于年龄
1.一个横贯终生的品德基本上都是在青年时代形成的，可惜在那个至关重要的时代，青年人受到的正面的鼓动永远是为成功而搏斗，而一般所谓的成功总是带有排他性、自私性的印记。

结果，脸颊上还没有皱纹的他们，却在品德上挖下了一个个看不见的黑洞。

2.我不赞成太多地歌颂青年，而坚持认为那是一个充满陷阱的年代。

陷阱一生都会遇到，但青年时代的陷阱最多、最大、最险。

3.历史上也有一些深刻的哲人，以歌颂青年来弘扬社会的生命力。

但这里显然横亘着一种二律背反：越是坚固的对象越需要鼓动青年去对付，但他们恰恰因为年轻，无法与真正的坚持相斡旋。

4.青年时代的正常状态是什么，我想一切还是从真诚的谦虚开始。

青年人应该懂得，在我们出生之前，这个世界已经精精彩彩、复复杂杂地存在过无数年，我们什么也不懂，能够站正脚下的一角建设一点什么，已是万幸。

5.中年是对青年的延伸，又是对青年的告别。

这种告别不仅仅是一系列观念的变异，而是一个终于自立的成熟者对于能够随心所欲处置各种问题的自信。

6.中年人的当家体验是最后一次精神断奶。

你突然感觉到终于摆脱了父母、兄长、老师的某种依赖，而这种依赖在青年时代总是依稀犹在的;对于领导和组织，似乎更贴近了，却又显示出自己的独立存在，你成了社会结构网络中不可缺少的一个点;因此你在热闹中品尝了有生以来真正的孤立无援，空前的脆弱和空前的强大集于一身。

7.中年人一旦有了当家体验，就会明白教科书式的人生教条十分可笑。

当家管着这么一个大摊子，每个角落每时每刻都在涌现着新问题，除了敏锐而又细致地体察实际情况，实事求是地解开每一个症结，简直没有高谈阔论、把玩概念的余地。

这时人生变得很空灵，除了隐隐然几条人生大原则，再也记不得更多的条令。

8.中年人的坚守，已从观点上升到人格，而人格难以言表，他们变得似乎已经没有顶在脑门上的观点。

他们知道，只要坚守着自身的人格原则，很多看似对立的观点都可相容相依，一一点化成合理的存在。

于是，在中年人眼前，大批的对峙消解了，早年的对手找不到了，昨天的敌人也没有太多仇恨了，更多的是把老老少少各色人等照顾在自己身边。

请不要小看这“照顾”二字，中年人的魅力至少有一半与此相关。

9.中年人最可怕的是失去方寸。

这比青年人和老年人的失态有更大的危害。

中年人失去方寸的主要特征是忘记自己的年龄。

一会儿要别人像对待青年那样关爱自己，一会儿又要别人像对待老人那样尊敬自己，他永远活在中年之外的两端，偏偏不肯在自己的年龄里落脚。

10、某个时期，某个社会，即使所有的青年人和老年人都中魔一般荒唐了，只要中年人不荒唐，事情就坏不到哪里去。

最怕的是中年人的荒唐，而中年人最大的荒唐，就是忘记了自己是中年。

11、中年太实际、太繁忙，在整体上算不得诗，想来难理解;青年时代常常被诗化，但青年时代的诗太多激情而缺少意境，按我的标准，缺少意境就算不得好诗。

12、一般情况下，老年岁月总是比较悠闲，总是能够没有功利而重新面对自然，总是漫步在回忆的原野，而这一切，都是诗和文学的特质所在。

老年人可能不会写诗或已经不再写诗，但他们却以诗的方式生存着。

看街市忙碌，看后辈来去，看庭花凋零，看春草又绿，而思绪则时断时续，时喜时悲，时真时幻。

13、老人的年龄也有积极的缓释功能，为中青年
的社会减轻负担。

不负责任的中青年用不正当的宠溺败坏了老人的年龄，但老人中毕竟还有冷静的智者，默默固守着年岁给予的淡然的尊严。

14、只有到了老年，沉重的人生使命已经卸除，生活的甘苦也已了然，万丈红尘已移到远处，宁静下来了的周际环境和逐渐放慢了的生命节奏构成了一种总结性、归纳性的轻微和声，诗的意境出现了。

15、中青年的世界再强悍，也经常需要一些苍老的手来救助。

平时不容易见到，一旦有事则及时伸出，救助过后又立即消失，神龙见首不见尾。

这是一种早已退出社会主体的隐性文化和柔性文化，隐柔中沉积着岁月的硬度，能使后人一时启悟，如与天人对晤。

老年的魅力，理应在这样的高位上偶尔显露。

不要驱使，不要强求，不要哄抬，只让它们成为人生的写意笔墨，似淡似浓，似有似无。

关于人生
1.我们对这个世界，知道得还实在太少。

无数的未知包围着我们，才使人生保留迸发的乐趣。

当哪一天，世界上的一切都能明确解释了，这个世界也就变得十分无聊。

人生，就会成为一种简单的轨迹，一种沉闷的重复。

2.人有多种活法，活着的文明等级也不相同，住在五层楼上的人完全不必去批评三层楼的低下，何况你是否在五层楼还缺少科学论证。

3.人生的道路也就是从出生地出发，越走越远。

一出生便是自己，由此开始的人生就是要让自己与种种异己的一切打交道。

打交道的结果可能丧失自己，也可能在一个更高的层面上把自己找回。

4.不管你今后如何重要，总会有一天从热闹中逃亡，孤舟单骑，只想与高山流水对晤。

走得远了，也许会遇到一个人，像樵夫，像路人，出现在你与高山流水之间，短短几句话，使你大惊失色，引为终生莫逆。

但是，天道容不下如此至善至美，你注定会失去他，同时也就失去了你的大半生命。

5.人生的过程虽然会受到社会和时代的很大影响，但贯穿首尾的基本线索总离不开自己的个体生命。

个体生命的完整性、连贯性会构成一种巨大的力量，使人生的任何一个小点都指点着整体价值。

6.如果有一天，我们突然发现，投身再大的事业也不如把自己的人生当做一个事业，聆听再好的故事也不如把自己的人生当做一个故事，我们一定会动手动笔，做一点有意思的事情。

7.杰出之所以杰出，是因为罕见，我们把自己连接于罕见，岂不冒险?既然大家都很普通，那么就不要鄙视世俗岁月、庸常岁序。

不孤注一掷，不赌咒发誓，不祈求奇迹，不想入非非，只是平缓而负责地一天天走下去，走在记忆和向往的双向路途上，这样，平常中也就出现了滋味，出现了境界。

8.就人生而言，应平衡于山、水之间。

水边给人喜悦，山地给人安慰。

水边让我们感知世界无常，山地让我们领悟天地恒昌。

水边让我们享受脱离长辈怀抱的远行刺激，山地让我们体验回归祖先居所的悠悠厚味。

9.第一根白发人人都会遇到，谁也无法讳避，因此这个悲剧似小实大，简直是天网恢恢，疏而不漏，而决斗、毒药和暗杀只是偶发性事件，这种偶发性事件能快速置人于死地，但第一根白发却把生命的起点和终点连成了一条绵长的逻辑线，人生的任何一段都与它相连。

10、谁也不要躲避和掩盖一些最质朴、最自然的人生课题如年龄问题。

再高的职位，再多的财富，再大灾难，比之于韶华流逝、岁月沧桑、长幼对视、生死交错，都成了皮相。

北雁长鸣，年迈的帝王和年迈的乞丐一起都听到了;寒山扫墓，长辈的泪滴和晚辈的泪滴却有不同的重量。

11、人格尊严的表现不仅仅是强硬。

强硬只是人格的外层警卫。

到了内层，人格的天地是清风明月，柔枝涟漪，细步款款，浅笑连连。

12、黄山谷说过：“人胸中久不用古今浇灌，则尘俗生其间，照镜觉面目可憎，对人亦语言无味。

”这就是平庸的写照。

如此好事，如果等到成年后再来匆匆弥补就有点可惜了，最好在青年时就进入。

早一天，就多一份人生的精彩;迟一天，就多一天平庸的困扰。

13、再高的职位，再多的财富，再大灾难，比之于韶华流逝、岁月沧桑、长幼对视、生死交错，都成了皮相。

北雁长鸣，年迈的帝王和年迈的乞丐一起都听到了;寒山扫墓，长辈的泪滴和晚辈的泪滴却有不同的重量。

14、人生不要光做加法。

在人际交往上，经常减肥、排毒，才会轻轻松松地走以后的路。

15、几乎每一个改革探索者都遇到过嫉妒的侵扰，更不要说其中的成功者了。

人们很容易对高出自己视线的一切存在投去不信任，在别人快速成功的背后寻找投机取巧的秘密。

关于文化
1.真正的文化精英是存在的，而且对国家社会非常重要。

但是这些年来，由于伪精英的架势实在是太让人恶心了，结果连真的精英的名声也败坏了。

真精英总是着眼于责任，伪精。