膨胀土加固改良技术
改良膨胀土路基施工关键问题初探
改良膨胀土路基施工关键问题初探摘要：我国的膨胀土分布广、面积大，在高速公路路基施工中，常常会遇到膨胀土。
石灰改良膨胀土技术作为路基土质改良方法之一，近年来应用十分广泛。
本文分析了膨胀土改良机理和改良膨胀土路基施工技术，并重点探讨了改良膨胀土路基施工关键问题。
关键词：改良膨胀土；路基施工；关键问题一、膨胀土改良机理膨胀土是一种具有膨胀性矿物成分包含蒙脱石及伊利石、高岭石、绿泥石等亲水性的高塑性粘土。
膨胀土应是土中粘粒成分只要由亲水性矿物组成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形的粘土。
具有较大往复膨胀变形的高塑性粘土。
由于膨胀土的液限、塑限、塑性指数较大，压缩性偏底，在天然含水量的情况下较坚硬，容易被施工人员忽视，一但遇水就膨胀，强度骤减；失水就干缩，形成裂隙，对工程建设潜在着严重的破坏性，很容易产生流坍、坍塌、滑坡、开裂、膨胀、松散、剥落等病害。
且治理难度相当大。
因此在施工阶段就应采取措施，防止病害的发生。
石灰改良膨胀土技术作为路基土质改良方法之一，近年来应用十分广泛。
石灰作为膨胀土的改性材料有很多优点:改性效果明显，消除胀缩性和提高强度两者兼得；尤其是石灰改良膨胀土作为一种稳定固化土，具有较高的承载力、抗剪强度和良好的水稳定性，一般主要用于承受抗弯作用的道路和机场跑道的基层和底基层，以及建筑物的地基处理。
由于石灰资源丰富，成本较低，且石灰改良土可显著提高土工结构的可碾压含水量，有效缩短施工周期。
因此，石灰改良膨胀土做路基填料，在近几年来高速公路填筑工程中得到了广泛应用。
二、改良膨胀土路基施工技术（一）基底处理将路基范围内原地面表层的种植土、草皮都予以清除，清除深度不小于15cm，如遇树根，应全部挖除并将坑穴填平；基底清理完毕后应立即压实；在深耕（＞30cm）地段，必要时应先将土翻松、打碎，再整平、压实。
为确保基底的强度和稳定性，用轻型动力触探仪或K30进行基底承载能力合格性检验；做好临时排水系统，保证施工期排水畅通。
外加剂改良膨胀土试验研究
外加剂改良膨胀土试验研究贾延安 1张洋 1黄闪闪 1郝朝伟 2*1.安徽省公路桥梁工程有限公司 安徽合肥 230031；2.交通运输部公路科学研究院 北京 100088摘要： 以江淮地区弱膨胀土为研究对象，选取胀缩总率为评价指标，研究水泥、石灰、玄武岩纤维和固化剂4种改性材料对膨胀土改良效果的影响，并对水泥、石灰改良膨胀土的抗剪强度进行了研究。
试验结果表明：随着外加剂掺量提高，改良土的胀缩总率逐渐减小，且趋势减缓。
同等掺量下，石灰改性效果优于水泥，固化剂和玄武岩纤维改性效果不明显。
随着外加剂掺量增加，改良土的黏聚力和内摩擦角逐渐增大，趋势减缓；同等掺量下，石灰改性土的抗剪性能优于水泥改性土。
关键词： 膨胀土 外加剂 膨胀潜势 抗剪强度中图分类号： TU411文献标识码： A文章编号： 1672-3791(2024)04-0139-04Experimental Study on the Improvement of Expansive Soil withAdmixturesJIA Yan'an 1ZHANG Yang 1HUANG Shanshan 1HAO Chaowei2*1.Anhui Road and Bridge Engineering Co., Ltd., Hefei, Anhui Province, 230031 China;2.Research Institute ofHighway, Ministry of Transport, Beijing, 100088 ChinaAbstract: Taking weak expansive soil in the Jianghuai area as the research object and selecting the total swelling-shrinkage percentage as the evaluation index, this paper studies the impact of the improvement effect of the four modified materials of cement, lime, basalt fiber and curing agent on expansive soil, and also studies the shearing strength of cement and lime improving expansive soil. The test results show that with the increase of admixture con⁃tent, the total expansion and contraction rate of improved soil decreases gradually with a slowing trend, that under the same dosage, the modification effect of lime is better than that of cement, and the modification effect of curing agent and basalt fiber is not obvious, that with the increase of admixture content, the cohesion and internal friction angle of improved soil gradually increase with a slowing trend, and that under the same dosage, the shearing perfor⁃mance of lime-modified soil is better than that of cement-modified soil.Key Words: Expansive soil; Admixture; Expansion potential; Shearing strength1 背景介绍膨胀土是一种遇水膨胀、失水收缩，并能反复胀缩变形的特殊黏性土，其主要由强亲水性黏土矿物成分如蒙脱石和伊利石等组成，具有较强的胀缩特性和裂隙性。
工程地质知识：膨胀土地基处理之土质改良法.doc
工程地质知识：膨胀土地基处理之土质改良法
土地改良法分为物理改良法、化学改良法以及综合改良法。
其中，物理改良法是在膨胀土中添加其他非膨胀性固体材料，通过改变膨胀土原有的土颗粒组成级配，从而减弱膨胀土的胀缩能力，达到改善其工程特性的。
化学改良法包括使用：
1.石灰，石灰能有效抑制膨胀土的胀缩趋势，又具有经济与实施方便的优点，在工程界应用十分普遍。
2.水泥土，是用土料、水泥和水经过拌和的混合物，应用于膨胀土地区的衬砌尤其广泛。
水泥土与石灰土的不同之处在于，前者的早期效应比后者明显，且水泥可产生更大的凝聚作用，引起的凝聚反应使黏土层之间的胶结力增大，从而使土处于更加稳定的状态，其强度和耐久性比石灰土提高幅度更大，但就膨胀而言，石灰是更好的稳定掺合剂，水泥用于加固膨胀土的掺入量一般为4%6%。
3.ncs固化剂，施工实践表明，ncs固化剂具有较强的吸水性和显著提高土体强度的作用，以及固化土具有较好的水稳定性和冻融稳定性，在天然含水量较高的地区，采用6%10%的ncs固化剂处理膨胀土，其收缩性小于石灰土，与采用石灰土处理土基及用石灰土作底基层相比，提高了路基、路面的整体强度，且在工程的管理、运输使用和配制混合料等方面都比常用的消石灰或生石灰方法简便，可以明显提高工程质量和加快施工进度，并易于控制密实度及均匀性，对施工操作人员与周围环境污染影响甚微，值得推广应用。
4.压力喷注灌浆，压力喷注灌浆加固膨胀土是通过灌浆压力作用，
充分利用膨胀土中存在的大量裂隙，将化学改良剂或胶凝材料配制成一定浓度的浆液注入土体的裂隙和孔隙中，使浆液与土发生一系列的物理化学反应，达到土体改性、加固、抑制膨胀性的目的。
高含水膨胀土基础改性处理施工工法
高含水膨胀土基础改性处理施工工法高含水膨胀土基础改性处理施工工法一、前言高含水膨胀土是指在湿润条件下，土壤中含有较高含水量，其含水量超过了土壤颗粒自身吸水能力，导致土壤体积膨胀的现象。
这种土壤具有较强的膨胀性和收缩性，对建筑物的基础稳定性和工程施工的安全性造成了严重威胁。
为了解决高含水膨胀土地基的问题，需要采用一种有效的改良工法，对土壤进行改性处理。
二、工法特点高含水膨胀土基础改性处理施工工法的特点主要表现在以下几个方面：1. 综合改良效果明显：该工法采用多种改良措施的组合，综合改良效果明显，能够有效降低土壤的膨胀性和收缩性。
2. 工程施工工艺简单：采用的改良方法和施工步骤相对简单，适应范围广，操作容易，能够提高施工效率。
3. 施工过程环境友好：改良过程中所使用的材料环保性好，对环境污染小，符合可持续发展的要求。
4. 工程成本较低：相对于其他改良工法，该工法所需的材料成本较低，能够有效降低工程的总体成本。
三、适应范围高含水膨胀土基础改性处理施工工法适用于以下情况：1. 地下水位较高的区域；2. 地表容易积水的地区；3. 有大规模厂房、仓库等建筑的场所；4. 城市基础设施建设中需要改造的老基础；5. 对地基稳定性要求较高的工程。
四、工艺原理该工法的实际工程应用是基于以下原理：1. 通过加入改良材料，改变土壤中含水量和颗粒间的结构，减少土壤的膨胀性；2. 采用适当的施工技术，使改良材料均匀混合在土壤中，实现土壤的均质改良；3. 通过材料的化学反应作用，形成稳定的改良产物，提高土壤的抗膨胀和抗剪切强度。
五、施工工艺高含水膨胀土基础改性处理施工工法包括以下几个施工阶段：1. 前期准备：了解工程地质状况、水文特征、土壤性质等，制定合理的施工方案和工艺流程。
2. 土壤采样和试验：对土壤进行采样，并进行试验分析，确定土壤的膨胀性和收缩性特点，为后续的改良工作提供依据。
3. 改良材料准备：根据工程要求和土壤性质选择改良材料，进行必要的加工和处理。
浅谈膨胀土改良方法
浅谈膨胀土改良方法摘要：膨胀土一直以来就是困扰水利工程施工的一项世界性难题。
由于地质条件的不同，膨胀土的处理改良方法也各不相同。
本文是在大量膨胀土改良相关文献的基础上，概括总结了近年来膨胀土改良的常用方法，对石灰、粉煤灰及阳离子添加剂等改良方法进行了详细的阐述，并指出了当前膨胀土处理方面所存在的问题。
关键词：膨胀土；改良；方法0引言膨胀土是土中粘粒成分，主要由亲水性矿物（如蒙脱石、高岭石等）构成，同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。
其性质极不稳定，常使建筑物产生不均匀的竖向或水平的胀缩变形，造成位移、开裂、倾斜甚至破坏，危害性很大。
目前，膨胀土改良方法的研究主要有物理方法改良、化学方法改良、生物技术改良等。
1 物理改良方法1.1 包边法包边法填筑膨胀土路堤是在堤身两侧用正常土包边，直接用开挖膨胀土填芯的一种经济环保的路基修筑方法。
膨胀土遇水后强度大大降低，但是在干燥时膨胀土有较高的强度，所以只要控制水分不进入膨胀土区域即可保证膨胀土强度的稳定性和安全性，从而保证路基的稳定和安全营运。
1.2 掺纤维法掺纤维改良膨胀土是往膨胀土中加入人工纤维，其改良机理是由于基体吸水膨胀时，纤维和基体的界面产生切应力，从而限制膨胀土体的进一步膨胀变形，对土体起到约束作用。
利用土中添加纤维起加筋作用，能有效抑制膨胀土的膨胀，减少膨胀土的膨胀力和膨胀率，显著提高土体无侧限抗压强度、凝聚力和内摩擦角。
纤维对膨胀土收缩性质有明显改良，可显著降低纤维土的收缩性。
1.3 风化砂改良法将风化砂按照一定的配合比例掺入膨胀土中，经过拌合之后形成改良土样，根据改良理论和实验研究，综述掺砂改良膨胀土的机理主要有：（1）增大了膨胀土中粗颗粒含量，达到减小膨胀量的效果；（2）改变了膨胀土的密实特性，增大空隙率，减小膨胀土的膨胀量；（3）增大了膨胀土颗粒与颗粒之间的摩擦力，利用颗粒与颗粒之间的摩擦力抵消一部分膨胀力，达到降低膨胀量的效果；（4）增大初始含水率，使膨胀土在施工时处于一个高含水率状态，从而达到降低膨胀量的效果。
化学改良膨胀土原理
化学改良膨胀土原理
咱来说说化学改良膨胀土的原理哈。
你可以把膨胀土想象成一个特别调皮、情绪很不稳定的家伙。
它为啥这么不稳定呢？是因为它里面的一些成分，就像它身体里的小怪兽，在遇到水或者其他情况的时候就开始捣乱。
化学改良呢，就像是给这个调皮的膨胀土请了个厉害的“驯兽师”。
比如说往里面加石灰，石灰就像一个严厉又有办法的驯兽师。
石灰进到膨胀土里面，就开始和土里面那些捣乱的成分，像蒙脱石之类的矿物质打交道。
石灰里的钙离子就会跑过去，和这些捣乱分子结合起来，就好像给这些小怪兽戴上了紧箍咒，让它们不能那么随心所欲地膨胀和收缩了。
还有像水泥这种东西，它进到膨胀土里，就像一个建筑大师。
水泥里面的各种成分就像建筑材料一样，和膨胀土混合起来，重新构建了土的结构。
原本松散、容易变形的结构，就被水泥加固得更结实了，就像给一座摇摇欲坠的小房子重新打了地基、加固了墙壁一样，让它不再轻易因为水分的变化而膨胀或者收缩啦。
另外一些化学试剂呢，它们有的会改变膨胀土的酸碱度，让这个环境变得不适合那些让土膨胀的反应发生，就像改变了小怪兽们生活的环境，让它们没那么活跃了。
化学改良膨胀土就是用各种化学物质的特殊能力，把调皮捣蛋的膨胀土变得规规矩矩的。
高等级公路路基膨胀土土性改良及施工技术的研究
高等级公路路基膨胀土土性改良及施工技术的研究1. 膨胀土的特性和影响因素1.1 膨胀土的形成和成因膨胀土是指具有水分吸收能力并在吸湿后体积膨胀的特殊土壤，其主要成因为土壤中含有膨胀性矿物，如膨润土矿物和石膏等。
它通常会出现在干燥的气候条件下，因为在湿润条件下，膨胀土的水分会蒸发，体积也会随之收缩。
膨胀土也是公路建设过程中常见的问题，因为它的性质很容易导致公路路面变形和破裂。
1.2 影响膨胀土体积变化的因素膨胀土受多种因素影响，包括土壤类型、含水量、温度、固结程度、膨胀土含量等。
在高等级公路建设中，需要特别注意以下因素：•湿度和含水量：膨胀土的湿度和含水量对体积的影响非常大。
当含水量超过一定程度时，其膨胀程度会明显增加。
因此在工程设计和施工中需要控制膨胀土体积含水率的合理范围。
•温度：温度变化也会影响膨胀土的体积变化。
例如在冬季，由于土壤温度下降，其含水量也会下降。
在春季太阳升起时，土壤则会相应地膨胀。
•固结程度：当膨胀土处于较高的固结程度时，其体积膨胀程度就会降低。
•土壤类型：不同的土壤类型受水分的吸收程度和膨胀程度也是不同的。
2. 膨胀土的改良方法针对膨胀土的特性，有很多常见的改良方法，包括：2.1 膨胀土与其他土壤混合将膨胀土和不易膨胀或不膨胀的土壤混合，可以减少膨胀土的膨胀量，并提高其承载力和稳定性。
混合土的比例需要根据实际情况进行考虑，通常可以采用试验方式来调整比例。
2.2 石灰土法使用石灰来改良膨胀土也是一种常见的方法。
石灰可以中和膨胀土中的酸性物质，提高土壤的PH值，并改善土壤的结构，降低膨胀土的膨胀性和水分敏感性。
这种方法的主要弊端是需要较长的固化时间。
2.3 水泥法水泥法是使用水泥来加固膨胀土的一种常见方法。
在工程中，采用稳定液的方式将水泥和膨胀土均勻混合，可以极大地改善土壤的稳定性和强度。
但是需要注意的是，水泥含量不能过高，否则会影响膨胀土的水分吸收性。
3. 技术要点在实际的施工中，为了确保改良效果，需要注意以下技术要点：3.1 施工前的试验在施工前需要对膨胀土进行试验，得出其物性参数和水分敏感性等数据，以确定具体的改良方法和参数。
公路路基路面设计中膨胀土的处理方法
公路路基路面设计中膨胀土的处理方法公路路基路面设计中，如果遇到膨胀土地质条件，需要采取一系列的措施来处理。
一、土壤改良措施膨胀土的最关键问题就是其含水量的变化会引起土体体积的变化，因此需要采取土壤改良措施来稳定土壤的含水量。
常用的土壤改良方法有以下几种：1. 混凝土道面：在膨胀土道基表面加设一层混凝土道面，可以有效避免水分的渗透和土壤膨胀。
混凝土道面施工时应注意与土壤层之间要设置一层防水隔离层，防止水分渗透到道基土中。
2. 分层法：将膨胀土分成面积较小的块状或条状土坯，再覆以合适的填料并经过压实处理。
3. 增加外荷载：通过向膨胀土上施加一定的外部荷载，利用外力作用使土体压实，从而减小土体的膨胀变形。
4. 路基加宽：通过加宽路基的方法，增加路基稳定性，减小土体的变形。
5. 加固桩：在膨胀土地基中打入加固桩，用于增加土体的稳定性，减小路基的变形。
以上土壤改良措施可以单独应用，也可以组合使用，具体选择哪种措施，需要根据膨胀土地质情况的具体要求来决定。
二、排水措施排水是膨胀土处理中的重要环节，通过科学的排水措施，可有效减少土壤中的水分含量，从而减缓土体的膨胀变形。
常见的土壤排水措施有以下几种：1. 排水沟：沿路基设置排水沟，通过排水沟将水分引到指定地点进行排泄。
2. 排水管网：在路基中设置排水管网，通过排水管将路基中的水分引到沟渠或汇集地点进行排泄。
3. 排水井：设置一定数量的排水井，用于路基内部的排水处理。
排水井应合理布置，并与排水管道相连，利用重力作用将水分引导到指定地点。
4. 压实排水法：采用较重的均质料进行路基的压实，形成一个基本不渗水或渗水较小的路基结构，从而减少土体中的水分含量。
5. 土工格栅：在路基中设置土工格栅，通过土工格栅的渗水性能，实现土壤中水分的排泄。
三、监测和维护在公路路基路面设计中，对于膨胀土地质条件，需要进行持续的监测和维护工作。
定期进行路基的检查，如发现异常情况及时处理，保持路基的稳定性。
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膨胀土加固改良技术研究综述
摘要：本文较系统的综述了目前国内外膨胀土加固改良研究的发展现状，从物理方法，化学方法以及力学方法三个方面对膨胀土治理的技术进行了详细的总结，并提出了膨胀土治理研究几个发展方向。
关键字：膨胀土，加固治理，物理力学，化学治理
为减轻膨胀土所诱发的工程灾害和损失，各种加固改良膨胀土的技术方法逐渐被提出并在膨胀土地区得到推广应用。
根据加固机理，目前对于膨胀土的治理方式主要可划分为以下几类[1]：
1、物理加固技术
“物理加固”的含义通常是指热力加固和电动加固方法，winterkom通过将土体短期和长期的加热和冷冻，以探究温度效应对膨胀土性质进行改良作用，结果表明，通过加热可以显著提高土体的承载力，减小其水敏性，膨胀性和易压缩性，并且一定程度上减小了土体侧向压力和易崩解特征。
电力加固方法主要是驱除土体中的水分，通常采用发生电流使土颗粒发生运动。
电动加固法可分为三种类型：电渗法，电固化，电化学法。
尽管电力学方法目前更多的是应用于加固软土或非膨胀性土体，但从该加固方法的原理可以看出，其同样适用于膨胀性粘土的加固处理。
2、力学加固方法
kota认为采用机械夯实方法加固膨胀土要求土体本身在击实过
程中发生的位移变形量不能过大。
力学加固膨胀土中行之有效的一个方法是在土层中插入某种特殊材料，这些材料结构和膨胀土产生复合作用，提高膨胀土力学强度和抗变形能力。
目前普遍采用的力学加固材料有：塑料或刚性板，复合纤维材料，土工格栅和土工薄膜等。
实践表明，由于各种辅助力学结构物和加固材料的抗衰能力有限，且由于温度，气候等外界影响因素的综合作用下，力学加固长期效果往往并不稳定。
3、化学加固方法
化学方法通常从以下三个方面达到加固效果：1、促进土颗粒相互致密连接，从而阻止水分对于土体的侵害，2、降低土颗粒的亲水性，减小粘土颗粒表面吸附结合水层从而使土体始终处于较低的含水状态，3、生成复杂的无机化合胶结物质，提高土后期强度和长期耐久性。
3.1 石灰改良土
rao讨论了石灰加固膨胀性黑棉土在循环干湿效应下的表现，结果表明，经历一定的水分干湿变化后，部分加固效果开始丧失，且灰土内粘粒含量随着循环次数逐渐增加，促使土体进一步发生崩解。
george测试不同养护温度下石灰土的力学性质，认为适当提高养护温度可获得较好的加固效果，并提出该温度不宜小于50℃。
muzahi在控制温度条件下，对不同添加剂量石灰与膨胀土内部作用机理进行了试验分析，结果表明，添加5%的石灰剂量时，阳离子交换作用在土体内短期就可充分发生，且该剂量下，室内测试灰
土各项指标均得到很好的提高，当石灰剂量超过5%时，在膨胀土内将进一步发生火山灰反应，生成各种钙硅铝水化物，且随着养护时间的增加，土体强度得到进一步提高。
3.2水泥加固处理
水泥加固膨胀土存在如下弊端[2]：1、水泥在土体内水化作用要吸取大量水分，从而易引起土本身干燥收缩，当水泥添加量增大，土体出现明显的干缩裂隙，裂隙的存在损害了土结构和强度稳定性；2，水泥初凝和终凝时间都很短，对于土搅拌和加固施工带来很多很大的困难.
3.3 粉煤灰和工业废渣类加固剂
cokca[3]比较了石灰和粉煤灰加固膨胀土的效果，认为掺加量20%的粉煤灰对于塑性指数和膨胀势的降低程度相对于石灰添加量在8%左右。
粉煤灰土的强度很大程度受养护时间，温度的影响，此外，土体内某些特殊成分含量可直接导致其加固效果丧失，puppala[4]报道当膨胀土中硫元素含量过高时，将在粉煤灰土中，生成膨胀性的矿物组分，从而破坏了加固持久性和长期稳定强度。
国内，惠会清，冯美果，陈善雄[5-6]等对粉煤灰改性各地区膨胀土的工程力学性质做了较详细的研究，得到许多有价值的成果。
4 结语
膨胀土治理的总体原则是：掌握土体膨胀变形的根本原因，通过各种手段，阻止土体与水分的结合。
基于这一原则，较之物理加
固方法，通过添加有机或无机类化学成分，从根本上改变土体亲水性能，无疑是主要的发展趋势。
膨胀土治理的成效，除了加固方法的选用合理外，还要关注施工方法和技术的合理性。
如何通过改进室内加固效果测试评价机制，以获得工程实际现场条件下的各项最优化参数，并且建立完善的标准工艺流程，是膨胀土治理的一个关键问题。
此外，加固方法的经济性，以及加固方法的时效性和长期稳定性，也是膨胀土加固处理研究中的重要发展趋势。