淺談膨脹土的承載比試驗(yàn)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(qiáng)的土質(zhì)，很容易受到環(huán)境濕熱變化的影響。在自然狀態(tài)下，膨脹土多是處于一種堅(jiān)硬狀態(tài)，呈現(xiàn)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(dāng)膨脹土的含水量穩(wěn)定時(shí)，公路地基不會(huì)受到變形造成建筑的破壞，膨脹土的膨脹率也會(huì)受到壓力變化的影響，當(dāng)受到的壓力越大時(shí)，膨脹率就會(huì)相對(duì)比較低。并不是膨脹土的強(qiáng)度越高，壓縮性能就會(huì)越低，就屬于性能比較好的地基。膨脹土的漲縮情況是不穩(wěn)定的，很容易對(duì)公路造成很大的影響，只有對(duì)膨脹土進(jìn)行改進(jìn)，才能應(yīng)用到公路工程施工中。要對(duì)膨脹土的承載比進(jìn)行試驗(yàn)，從中探索出最為適宜的膨脹土比例，將其應(yīng)用到公路工程的施工中。

1 有關(guān)膨脹土承載比的相關(guān)概念闡述

膨脹土是一種吸水會(huì)膨脹軟化，失水會(huì)縮短開(kāi)裂的粘性土，能夠進(jìn)行反復(fù)的變形，屬于一種可塑性比較強(qiáng)的土壤，當(dāng)土體的濕度提高時(shí)，體積膨大會(huì)發(fā)生一定的膨脹壓力，當(dāng)土體比較干澀時(shí)，體積會(huì)縮短出現(xiàn)裂痕，膨脹和縮短變形的過(guò)程都會(huì)受到環(huán)境的轉(zhuǎn)變而不斷產(chǎn)生，會(huì)使土質(zhì)的強(qiáng)度衰減。在 《公路路基施工規(guī)范》 中，對(duì)膨脹土的處置也進(jìn)行相關(guān)的規(guī)程，膨脹土主要是根據(jù)其液性和自由膨脹率進(jìn)行斷定，其中規(guī)定弱膨脹土能夠直接應(yīng)用到路基工程施工中，強(qiáng)膨脹土是不能應(yīng)用的，而中性膨脹土可以經(jīng)過(guò)改良之后應(yīng)用，對(duì)于其含水量和承載比進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)膨脹土的承載比實(shí)驗(yàn)是一種判定原料承載能力的實(shí)驗(yàn)方式，原料是否能夠抵擋荷載壓力而發(fā)生變形，利用一些碎石的承載能力來(lái)表示，承載比的試驗(yàn)主要是為了更好地了解路基的強(qiáng)度。在路基工程的施工過(guò)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(zhì)，是否適宜應(yīng)用到路基施工中。當(dāng)下對(duì)于膨脹土的改良主要是通過(guò)摻加白灰、水泥或者是粉煤灰等一些穩(wěn)定劑，保證膨脹土的穩(wěn)定性，在當(dāng)前的路基工程施工過(guò)程中，石灰是改良膨脹土最為有效的一種方法，可以經(jīng)過(guò)離子互換、凝聚等的化學(xué)作用加強(qiáng)膨脹土的強(qiáng)度和持久性。

2 膨脹土的危害

在當(dāng)前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速成長(zhǎng)的條件下，高速公路的修筑工程逐漸增多，膨脹土對(duì)于公路的風(fēng)險(xiǎn)和破壞比較多，逐漸引起各部門(mén)的高度關(guān)注，膨脹土路基變形問(wèn)題也成為主要的技術(shù)難題。根據(jù)多年來(lái)的公路施工總結(jié)出膨脹土對(duì)于路基的損壞主要體現(xiàn)在：一是路基含水量的不均勻變化很容易受到季節(jié)性降水量變化的影響，會(huì)破壞路面的完整性；二是路面的質(zhì)量控制不到位，路基在遇水之后會(huì)發(fā)生軟化，承受巨車輛承載壓力下會(huì)發(fā)生下沉，膨脹土本身是不容易被壓實(shí)的，在重大的車輛荷載壓力下，路基很容易產(chǎn)生開(kāi)裂和沉陷。

3 膨脹土的承載比 （CBR） 試驗(yàn)

公路路基承載比是進(jìn)行路基路面設(shè)計(jì)的主要參數(shù)之一，需要對(duì)其土質(zhì)、含水量和壓實(shí)度進(jìn)行測(cè)試等，土基的施工質(zhì)量也會(huì)影響到路面基層的質(zhì)量，要檢查土層的壓實(shí)度，需要把持好的路基每一層的壓實(shí)強(qiáng)度，膨脹土的漲縮性是浸水軟化的規(guī)范特征，膨脹量受到稠度狀態(tài)影響是比較大的，當(dāng)土體達(dá)到一種高稠度形態(tài)時(shí)，膨脹土的回彈量也就會(huì)達(dá)到一個(gè)比較高的值，同時(shí)膨脹率就會(huì)比較大，那么土體一旦浸水之后，其強(qiáng)度也就會(huì)有所下降。

在對(duì)膨脹土進(jìn)行試驗(yàn)的過(guò)程中，將膨脹土的特性根據(jù)自由膨脹率進(jìn)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(jù)膨脹土的相關(guān)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(zhì)要求，在實(shí)際的施工過(guò)程中，需要對(duì)施工工藝實(shí)行合理設(shè)計(jì)，能夠根據(jù)膨脹土的試驗(yàn)結(jié)果，確定施工中石灰的摻入量，能夠充分確保施工質(zhì)量，根據(jù)路基的實(shí)際承載性能，通過(guò)增加白灰對(duì)土質(zhì)實(shí)行改建。

根據(jù) 《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》 中的相關(guān)規(guī)定，膨脹土承載比的實(shí)驗(yàn)分為室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)之分，其中在進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，主要是對(duì)土質(zhì)的液限、塑性指數(shù)和自由膨脹率來(lái)進(jìn)行測(cè)量，弱膨脹土的應(yīng)用主要滿足含水量和承載比兩個(gè)要求。首先對(duì)室內(nèi)膨脹土進(jìn)行試驗(yàn)，通過(guò)選用最佳含水量的土質(zhì)進(jìn)行測(cè)量，將室內(nèi)膨脹土和石灰劑量為2%的石灰進(jìn)行試驗(yàn)，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(zhǎng)，超過(guò)了路基填筑的相關(guān)規(guī)范要求。通過(guò)試驗(yàn)，可以從中得出，石灰對(duì)于膨脹土的改良主要體現(xiàn)在劑量添加的多少，膨脹土的含水量增加，承載比就會(huì)有所下降。當(dāng)膨脹土在浸水之后，土體會(huì)發(fā)生很大的變化，原有的土體結(jié)構(gòu)就會(huì)被損壞，強(qiáng)度就會(huì)下降，所測(cè)得的CBR值就很小，當(dāng)土體在浸水之后，其強(qiáng)度衰減更為迅速，當(dāng)試件的干密度越大時(shí)，膨脹土的空隙度和含水量越小，土的膨脹潛能就會(huì)越大。

膨脹土的膨脹率與浸水CBR之間留存很好的負(fù)關(guān)聯(lián)性，當(dāng)膨脹率增進(jìn)時(shí)，承載比值就會(huì)減少，當(dāng)摻入白灰之后，承載比就會(huì)顯著增長(zhǎng)，有時(shí)甚至?xí)_(dá)到原本的50倍以上，白灰土的承載比會(huì)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(yīng)的承載比值就會(huì)提高。在膨脹土中加入一定量的白灰，膨脹土?xí)c石灰之間產(chǎn)生一系列反響，就會(huì)從基礎(chǔ)上改變?cè)型寥赖男再|(zhì)，就會(huì)下降膨脹性，增高承載比，這也就充分證明白灰能夠?qū)ε蛎浲劣泻艽蟮母牧甲饔?。?duì)于膨脹土的模擬研究，需要在實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)工程施工過(guò)程中，將質(zhì)量控制落到實(shí)處，需要充分考慮到膨脹土的壓實(shí)性和強(qiáng)度特征，才可以有效控制膨脹土的承載比。

4 對(duì)膨脹土承載比的改良

4.1 進(jìn)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(duì)于土層的深度需要根據(jù)膨脹土的強(qiáng)弱進(jìn)行篤定，如果強(qiáng)膨脹土的深度比較深，含水量不會(huì)受到外圍環(huán)境的影響，這就也是臨界深度。一些地區(qū)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(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析和思考，地面降水量大會(huì)影響到土體的含水量深度。例如，強(qiáng)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(shí)際的操作中進(jìn)行調(diào)查和分析。

4.2 改變膨脹土的承載比例

對(duì)于膨脹土的處置，還可以通過(guò)對(duì)原有膨脹土的性質(zhì)進(jìn)行改善，運(yùn)用白灰、水泥或者是一些固化原料改變膨脹土的性質(zhì)，能夠有效增強(qiáng)膨脹土的強(qiáng)度，增長(zhǎng)膨脹土的堅(jiān)固性。白灰通過(guò)鹽基交換和相互作用，形成一種新的礦物質(zhì)，能夠有效改善膨脹土的承載比例。在當(dāng)前的路基施工過(guò)程中，化學(xué)改性處理成為當(dāng)前應(yīng)用比較廣泛的一種方法，當(dāng)在實(shí)際的施工過(guò)程中，不能進(jìn)行換土處理或者是控制濕度的方式，就需要利用化學(xué)方式進(jìn)行處理。白灰的優(yōu)勢(shì)比較多，能夠消除膨脹土的脹縮性，提升膨脹土的強(qiáng)度，還具有較高的承載力和抗剪強(qiáng)度，在地基的施工中應(yīng)用廣泛。而由于石灰資源充足，成本相對(duì)比較低，對(duì)膨脹土的改善作用好，能夠有效提升公路工程結(jié)構(gòu)。

4.3 控制膨脹土的濕度

對(duì)于膨脹土的濕度控制，可以通過(guò)控制膨脹土的含水量變化來(lái)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(shí)際施工過(guò)程中，需要采取一定的措施進(jìn)行控制。在一般的路基工程施工過(guò)程中，都是采用膨脹土預(yù)濕法使膨脹土內(nèi)部的濕度保持平衡。膨脹土發(fā)生膨脹或者是收縮的過(guò)程，也是膨脹土與水發(fā)生一種物理化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，只有膨脹土內(nèi)的水分能夠保持不變，膨脹的變化過(guò)程也是有限的，對(duì)于路基的損壞性也就不大，利用CBR進(jìn)行測(cè)試，主要針對(duì)的是粘性土，在很大程度上適宜于哪種膨脹土還需要進(jìn)行分析，因此，CBR的試驗(yàn)測(cè)試是十分重要的，需要對(duì)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行更加詳細(xì)的規(guī)定，充分保證操作的規(guī)范性。在路基工程施工之前，需要充分做好對(duì)路基土壤承載力的測(cè)試，保證施工的穩(wěn)定性和質(zhì)量。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，膨脹土路基填筑工程施工過(guò)程中，需要能夠充分考慮膨脹土的壓實(shí)性和脹縮性，對(duì)膨脹土的承載力進(jìn)行測(cè)試，要能夠充分保證路基的穩(wěn)定性和土壤強(qiáng)度，根據(jù)路基膨脹土的強(qiáng)度進(jìn)行實(shí)際工程施工，要能夠保證路基的壓實(shí)度，減少濕度的散失，控制好土壤濕度的穩(wěn)定性，能夠充分保證路基施工工程的有效實(shí)施。

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