碎石化技術論文模板(10篇)

導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇碎石化技術論文，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

篇1

1引言

近年來，20世紀90年代初期修建的水泥混凝土路面，隨著使用年限的增長和重載車輛的反復行駛，水泥混凝土路面損壞嚴重，出現了斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯臺、唧泥等病害現象，路面技術狀況日趨下降，直接影響行車安全和舒適性。面臨舊水泥混凝土路面維修改造新技術新課題研究，采用傳統的加層式、破碎后加鋪基層和挖除式重建等方式，施工周期長，投資大，環境污染嚴重，影響車輛通行安全。根據省公路局要求，對104國道臨海境1687K＋000-1693K＋000路段和35省道臨石線臨海境8K＋700-9K＋900路段實施舊泥混凝土路面共振碎石化技術試驗段，共振碎石化技術具有施工周期性短、環境污染少、有效防止或延緩瀝青混凝土面層出現的反射裂縫等病害，采用共振碎石化技術實施的“白改黑”路段建成通車后，效果良好，有效地改善了路容路貌。

2試驗路段概況

104國道1687k+000-1693k+000路段和35省道臨石線8K＋700-9K＋900路段，分別于1991年11月和1992年9月建成通車，2006年104國道平均日交通量6323輛／日、35省道臨石線9926輛／日，原路面結構組合為22cm水泥混凝土路面+20cm水泥穩定基底+15cm級配碎石底基層，水泥混凝土設計抗折強度4.5Mpa。水泥混凝土路面破損嚴重，主要表現為碎板、斷板、縱橫向裂縫、角隅斷裂、錯臺、脫空、唧泥、接縫料散失等。據調查統計104國道水泥混凝土路面破板率平均達到50.49％；臨石線水泥混凝土路面破板率平均達到49.3％。近幾年多次進行挖補，局部路段已采用挖除碎板重新修筑水泥板，部分路段采用了瀝青混合料修補板塊、瀝青混合料修補板塊長度數十米至百米左右不等，但板塊修補效果不佳，影響行車安全。現路面結構改為舊水泥混凝土路面使用共振碎石化后，碾壓密實，作為路面基層，直接鋪筑4㎝細粒式瀝青混凝土＋5㎝中粒式瀝青混凝土＋6㎝粗粒式瀝青混凝土路面結構。

3共振碎石化施工工藝

3.1機械設備選擇

共振破碎機械，選用美國共振機器公司生產的RB500系列共振破碎機，設備具有獨特的共振技術可以持續產生高頻低幅的振動能量，通過破碎錘頭傳遞到水泥板塊里。在特制振動梁偏心軸驅動下，產生振動諧波，支點與配重點振幅為零，破碎頭以高頻低幅（2㎝）敲擊路面，混凝土路面產生裂紋，并隨著振動迅速有規律地擴展到材料邊界，由于沖擊力很小，且裂紋只擴展到邊界，所以對基層沒有任何損害。壓實機械選用重型鋼輪壓路機。

3.2技術特點

共振碎裂技術產生的高頻低幅振動能量，通過破碎錘頭傳遞到水泥板塊里，使舊水泥混凝土板塊表面4-6㎝深度范圍碎裂成3㎝以下粒徑的碎石層。由于共振破碎機動量高，和板塊接觸時間短，將水泥板塊表面的“裂紋”瞬間均勻地“擴展”到板塊底部，作用于水泥板塊內部的高頻振動力使得整體碎裂均勻，碎塊大小和方向極其規律，水泥板塊產生斜向裂紋，與路面呈30-40度夾角。水泥板塊表層粒徑較小，較松散；下層粒徑較大，嵌鎖良好，使碎石層下部形成“裂而不碎、契合良好、聯鎖咬合”的塊體結構，具有良好的“拱效應”，能將豎向壓力變為水平推力，利于從根本上減小或避免反射裂縫的發生，對基層、路基及周圍的結構設施無損傷。

3.3施工程序

舊水泥混凝土路面共振碎石化技術施工程序：路況調查——清除瀝青修補層——灑水濕潤——試振——檢測驗證——共振碎石化——清除表面粗粒料——壓實——技術指標檢測——鋪筑瀝青混合料——壓實——保養——開放交通。

3.4試振

舊水泥混凝土路面共振破碎質量主要受到破碎機施工速度、振幅、破碎順序、破碎施工方向以及不同基層強度、剛度條件、對破碎機調整要求等，均對破碎程度、粒徑大小排列和形成的破裂面方向影響。為了確保共振破碎質量，實施共振破碎豢必須進行破碎試振。試振后，通過開挖坑穴，檢驗破碎粒徑分布情況，以及均勻程度，確定破碎機施工參數及施工組織措施等。

3.5破碎施工順序

破碎前，應對破碎車道水泥混凝土路面表面灑水濕潤，防止破碎時揚塵飛揚，污染環境。破碎順序一般由水泥路面外側車道開始，從邊緣向中間破碎，每次間隔20cm進行往復破碎。如果縱向車道作了縱向切割，也可由中向邊順序破碎。破碎一個車道的寬度，實際破碎寬度應超過一個車道，與其相鄰車道搭接至少15cm。

3.6壓實

壓實前，應清除舊水泥混凝土路面接縫內大于5cm的碎石塊，并對凹陷的路段采用級配碎石粒料回填。然后采用光輪壓路機碾壓密實。

3.7技術指標檢測

舊水泥混凝土路面實施共振碎石化后，采取外觀鑒別和實地檢測相結合的方法，選取具有代表性的路段挖坑穴抽樣檢驗、檢測，一般每隔250m處距路邊2.5m位置處開挖1㎡左右的坑穴，深度至路面基層頂面，分析共振破裂效果。鑒別板塊內是否產生斜向受力和嵌緊結構，判斷、分析、評價共振碎裂技術作用力擴展到板塊的何位置完成了能量的傳遞，以及對板塊周圍的結構物和基層是否會造成損壞。同時，定點檢測沉降量，回彈彎沉值測定、破碎狀況檢測、縱橫坡度檢測等。結果表明：共振破碎使舊水泥混凝土路面縱、橫坡度發生變化較小；沉降量和側向位移相對較小；回彈彎沉值測定舊水泥混凝土路面回彈彎沉值小，共振碎石化碾壓后回彈彎沉值大，符合充當基層的回彈彎沉值，鋪筑瀝青混凝土路面后路表回彈彎沉值測定小于路面容許彎沉值，符合設計要求。

4效果分析

篇2

K1747+000及K1747+607-K1742+583段由于交通量增長快，水泥混凝土路面在交通荷載和各種自然因素長時間綜合作用下，出現了各種結構性損壞，道路服務水平下降，依靠日常修補已不能解決問題，急需對該路段進行大中修。根據公路工程建設需要及黃巖區公路管理段要求，將上述兩路段的水泥路面采用共振碎石化處理技術，對舊水泥路面進行破碎，將該破碎層直接作為基層，在其上加鋪瀝青混凝土面層。共振碎石化處理技術采用的共振設備是利用振動梁帶動工作錘頭振動，調整振動頻率使其接近水泥面板的固有頻率，激發其共振，然后將水泥面板擊碎，共振破碎力發生在整個水泥板塊厚度范圍內，能使板塊均勻破碎，并且使上部的破碎粒較小，下部的破碎粒較大，這樣給結構帶來了更大的好處，具有較好的透水能力，更好地消除反射裂縫，提高路基的承載力。另外該技術施工周期短、對交通影響小，可減少舊水泥路面塊的清除、堆置等費用及建筑垃圾問題，節約投資，加快進度，有利環保。該“白改黑”項目經共振碎石化技術處理及加鋪瀝青混凝土路面建成后，大大改善了路況，確保行車的舒適和安全，社會反響較好。經過工程實際應用，我們總結了一些舊水泥混凝土路面共振碎石化的技術措施、施工工藝和質量控制方法，可為今后類似項目的公路拓寬改建工程提供參考和指導。

二、共振碎石化設備

1、設備概況

共振碎石化主要采用的設備為RB500（主要技術參數見下表），主要用于公路、機場等水泥路面的改造工程，目前，是美國水泥路面改造工程的主力機型和碎石化技術的最成功示范機型。RB500系列共振式碎石機可輕而易舉地一次性破碎厚度達660mm的水泥板塊，破碎厚度隨水泥板塊厚度而調節，破碎粒徑主要分布在8-20cm左右，并滿足上小下大、碎塊相互嵌鎖、紋理傾斜等工程要求，施工振動沖擊小，效率高，是水泥路面碎石化改造工程中最理想的施工機械。

RB500系列共振式碎石機的主要技術參數

2、工作原理及特點

工作原理：RB500型共振式破碎機利用振動梁把發動機的強大功率轉換為工作錘頭的振動，錘頭與路面接觸。通過調節錘頭的振動頻率，使其接近水泥面板的固有頻率，激發水泥面板在錘頭下局部范圍內產生共振，使混凝土內部顆粒間的內摩擦阻力迅速減小而崩潰，共振效果如右圖所示。

特點：

（1）破碎后的碎石尺寸理想、均勻

工程經驗表明，碎石尺寸與反射裂縫和結構強度之間存在右圖所示的關系。由圖可見，碎石尺寸在3-8英寸（8-20厘米）之間時，可取得較為理想的效果。碎石尺寸過大，容易造成應力集中，引起反射裂縫的概率急劇增大；碎石尺寸過小，則會使路面的承載力過渡減小。

（2）破碎后的粒度上部較小，下部較大

小粒度可更好地消除反射裂縫，同時下部的較大粒度提高了路基的承載能力。另外上小下大的粒度結構也有利于路面滲水的橫向排除和阻止下滲。

（3）破碎后的碎石紋路規則排列，并與路面成35-40º夾角

有夾角的紋理結構可使碎石塊之間相互嵌合，經壓實后相互嚙合的更緊，從而使碎石層起到更好的礫石穩定層的作用。如上圖所示。

（4）破碎深度可控制，不沖擊路基，保證路基下的管線設施完好無損

（5）可使鋼筋混凝土中的鋼筋完全與混凝土剝離

鋼筋串起大大小小的混凝土塊，必然會造成局部應力集中，引起反射裂縫。

（6）振動影響小，施工適應范圍大，破碎深度大

RB500型的破碎深度可達660毫米。完全滿足一般機場跑道、停機坪和一些港口碼頭水泥面板的破碎改造任務。

（7）施工效率高

共振破碎機的生產率可達每天8360平方米。由于其工作點很窄，在公路上施工時，可單車道施工，不用封閉全部交通，每天可完成2公里左右的碎石化工作。

三、共振碎石化技術適用條件及適用范圍

1、舊路路況評定等級

舊路需達到一定的損壞狀況（如下表），采用碎石化技術才有必要且經濟效益明顯。

（1）損害等級被評定為次或差；

（2）接縫傳荷能力被評定為次或差。

路面損壞狀況與接縫傳荷能力分級標準

另有兩個標準可作為參考：＞20%的接縫損壞需要修復；＞20%的混凝土板需要進行更換或補塊。

2、舊路土基及埋設的交通附屬設施的要求：

碎石化技術不適應于承載能力差的路段，如濕軟路基；若埋設有重要管線或管道，可能會對管線造成危害，破碎前應仔細評估。

3、對周圍環境的適應情況：

碎石化所產生的應力波能量較大且波及范圍廣，因此，可能對沿線的建筑造成損害；在城市水泥道路擴建中，其產生的噪音、振動、揚塵現象，也應考慮。

4、舊路出現以下損害時，特別適合于共振碎石化法：

有裂縫、堿集料反應、凍融破壞，出現這些損害，其他恢復、修補方法已經不大適應，因為這些病害會持續發生、發展，只有將水泥板碎石化處理，才可能根除這些病害。

裂縫，是因為粗集料的凍融膨脹應力而引起，一般在三年后出現。路面基層和底基層的水逐漸累積，集料含水量會趨于飽和，濕度很大的寒冷天氣，混凝土板接縫處的粗集料會發生凍脹現象，之后凍融循環，接縫處慢慢產生剝落和碎裂等病害，逐漸在接縫處及附近形成裂縫。

堿集料反應，是一種因水泥混凝土中的某些集料所含的細小成分活性物質，與混凝土中的堿氫氧化物發生化學反應而產生的一種工程病害，通常發生兩種化學反應：堿-硅反應ASR（Alkali-Silica Reaction）和堿-碳酸反應ACR（Alkali-Carbonate Reaction）。發生堿集料反應，水泥板通常會產生網裂，并且在接縫處伴隨剝落現象，粗集料發生結構破壞，與周圍的水泥之間也出現裂紋、破碎，這樣，路面板整體結構性破壞，承載能力下降。

5、碎石化技術適用于所有水泥混凝土面層類型的破碎，包括公路和機場水泥道面。

6、碎石化道路不適用于：

①橋涵路段；

②地基軟弱地段；

③碎石化施工可能危害埋設的地下管線路段；

④對噪音分貝控制要求高的路段，如政府機關、學校、醫院、軍事重地等路段。

四、碎石化施工中的注意事項

1.若外側車道邊緣有路緣石或其他設施、內側車道靠中央分隔帶邊緣阻礙共振機械的施工，即沿著車道縱向破碎時，內外側車道邊緣會有50～80cm的路面破碎不到（錘頭不能作水平移動），此時，可使用單頭破碎機進行破碎。

2.破碎施工順序一般是由外側車道開始，如果中間車道作了縱向切割，也可由中向邊的順序破碎，破碎施工速度控制在1.6～2.7km•車道/天，每一道破碎寬度約0.2m，一條車道（約3.5～3.75m）破碎完需要18～20道（一個來回定義為2遍）。破碎一道，會對相鄰約5cm區域造成一定的碎裂，因此，為了提高破碎效率以節省時間，為了防止過度破碎連續破碎兩遍的區域，可以在破碎一道后，緊接著破碎第二道時，第二道破碎區域可間隔開第一道破碎區域2～4cm。

3.破碎一個車道的過程中，實際破碎寬度應超出一個車道，與相鄰車道搭接部分，寬度至少15cm。

4.施工中，駕駛操作員應隨時注意觀察機械工作情況、錘頭破碎效果，應根據實際情況調整破碎參數，以盡可能達到較好的破碎效果。因此，對操作人員的要求很高，必須是經驗豐富的駕駛員，據本試驗路段的現場施工破碎狀況，駕駛員往往根據破碎時的聲音來判斷錘頭工作效果，從而做出可能的調整。

5.對于舊路是連續配筋混凝土路面或局部地段是鋼筋混凝土路面，首先考慮對道路進行縱向切割，其次要考慮調整碎石化機械的參數，如增加振動能等。要求破碎后鋼筋和混凝土基本分離開。

6.因為碎石化施工不可避免的會產生一定的噪音，因此，要注意破碎時間的選擇，8.要在道路沿線居民休息時間內施工，盡量安排在節假日或周六周日內進行。

7、破碎路面遇到井蓋時，大約距離井蓋外側邊緣30―60厘米提升破碎頭，然后越過井蓋，大約距離井蓋外側邊緣30―60厘米的位置落下破碎頭再進行破碎，以保證不影響井蓋的質量。

8.對于碎石化施工場地周圍的構造物及建筑物，在碎石化施工期間應派人進行實時觀察，發現開裂現象應立即停止施工，并向監理單位、業主報告，調查分析其原因后采取措施保護構造物或建筑物。

破碎基本參數：激振力8.89KN左右，破碎應力52MPa左右，振幅1～2mm，振動頻率42～46HZ，破碎速度適宜1.6km•車道/天，不要超過2.7km•車道/天。

特殊路段的處理：

（1）碎石化水平安全距離

不同類型的構造物，碎石化水平安全距離見表

碎石化破碎水平安全距離

對于不符合上述安全距離但又必須施工的路段，可采取：開挖寬0.5m深1.5m左右的隔振溝進行隔振；降低碎石化機械的行駛速度，減小振沖力；或采用常規處治方法，如灌漿加固處治后加鋪瀝青面層。

（2）不良地段

對于軟土、含水量過大等不良路段，應減小振沖力，降低行駛速度，或采用浮力輪胎，或采取其他常規處治措施；

對于碎石化過量路段，地基土可能出現“彈簧土”現象，應將相關“彈簧土”挖出，并換填碎石、砂礫或水泥混凝土等，并用傳統壓路機壓實至路面高度后再用碎石化機械破碎。

對于存在脫空的路段（包括水泥板底基層脫空和基層底土基脫空），若脫空區域較小，則碎石化機械應放慢行進速度，降低振動能量（激振力）再進行破碎；若脫空區域過大，則應先進行灌漿處理（灌漿一般采用水泥基材），然后再一并與其他路段進行碎石化處理。如果碎石化后，原脫空出對應路段存在明顯的局部凹陷部位，則應先進行水泥穩定碎石補強后再度碎石化，直至滿足要求。

五、舊水泥混凝土路面碎石化后的整備工藝

1.路面破碎完，清除舊水泥混凝土接縫時間的松散填料以及較大粒徑的碎石塊，采用密級配碎石粒料回填；對于破碎后有大約5cm的凹地，同樣應采用級配碎石粒料回填。

2.對破碎層的保護

①交通的控制

對破碎層，控制其上的交通，盡量不通行車輛，更不讓車輛隨意在破碎層上剎車與啟動，對施工車輛在其上的通行，也要進行必要的監管。

②雨水的防治

因雨水會嚴重影響破碎層及其下基層的承載能力，加鋪好瀝青面層后，滯留的雨水會加速路基路面的損壞，因此，對破碎層，應充分做好防止雨水的工作。如果破碎后不能馬上進行碾壓攤鋪，遇上雨水天氣，要注意破碎層的遮蓋。

3.對鋼筋的處理

如果破碎板層發現有鋼筋外露，外露部分需剪除至與碎石化層頂面齊平，碎石化層中的鋼筋可以保留在原處。

4.碾壓

采用不小于9噸的雙鋼輪振動碾壓機壓實2～5遍，碾壓速度不得大于1.83m/s，可先灑水然后壓實，以增強壓實效果。碾壓可足以將表面細碎粒壓入表面裂縫，進一步提高破碎混凝土的模量，使破碎混凝土嵌入路基中可能存在的空隙中，并壓出一致平滑的表面用于攤鋪瀝青。壓實后，任何有垂直移動超過2cm的局部地方，都要考慮開挖移除，并用級配碎石粒料回填。另外，也要注意，不要過量壓實，以防“粉碎效應”。

六、施工質量控制及驗收標準

采用舊水泥混凝土碎石化加鋪技術的質量目標是：消除舊水泥路面及路基結構性病害，破碎并穩固水泥混凝土板，使破碎層粒徑較小且級配良好，形成高強度的嵌鎖結構，為瀝青加鋪層提供穩固的施工平臺，有效減少或消除反射裂縫，同時不至于產生過量車轍，提高改建路面的使用壽命。

碎石化層破碎質量驗收標準

1.粒徑。碎石化層破碎粒徑大部分在15.2cm以內，破碎粒徑大于20.3cm的含量不超過2%，粒徑集中在1.5～7.6cm；破碎層粉塵含量（小于0.075mm）不大于7%。

2.級配。碎石化層0～10cm以內，級配控制在級配碎（礫）范圍以內；0～18cm以內，級配接近級配碎（礫）石。

3.回彈模量。碎石化層模量（靜態）應大于500MPa，但宜小于1500MPa。模量的檢測，可以采用承載板法，通過在破碎前對舊路基層頂面第一次測試，然后在破碎后相鄰位置（同一測點周圍1m2的范圍）做第二次測試，兩次測算結果計算出碎石化層模量值（靜態），為了減小因舊水泥混凝土板厚度所帶來的計算誤差，可同時進行鉆芯取樣做厚度檢測；碎石板層模量，還可以通過FWD測試，反算出動態模量，再根據比例關系計算靜態模量。

4.碾壓遍數。碎石化層碾壓不宜超過5遍，宜根據破碎程度控制在2～4遍內。

5.碎石化層碾壓后，不允許有鋼筋外露，不允許有瀝青接縫料、補塊等存在；攤鋪前不允許碎石化表面出現凹陷深度超過2cm。

碎石化對周圍環境造成的影響控制

1.碎石化施工的時間應與周圍居民的睡眠時間錯開。

2.碎石化施工過程中，若揚塵現場明顯，應灑水控制。

3.碎石化以后，不得對埋設管線造成碎裂，不得引起周圍建筑的開裂。

篇3

中圖分類號：C951文獻標識碼： A

1 前言

舊路再生利用技術就是將廢舊的水泥混凝土路面材料和瀝青路面材料再生循環應用于公路基礎設施建設和養護，變廢為寶，避免廢舊材料堆放對土堆的占用和對環境的污染。按照路面材料的不同，舊路再生利用技術可以分為水泥混凝土路面再生技術和瀝青路面再生技術。

2國內外研究現狀

2.1水泥混凝土路面再生技術

1.國外研究現狀

國外從二戰結束后相繼開展了對廢舊水泥混凝土的研究利用。日本政府在1977年制定了《再生集料和再生混凝土使用規范》，并相繼在各地建立了以處理混凝土廢棄物為主的再生加工廠，生產再生水泥和再生集料;美國從20世紀90年代開始應用舊水泥混凝土路面沖擊打裂技術和就地碎石化技術，目前已經有超過20個州在道路建設中采用再生骨料；26個州允許將再生骨料作為基層材料；4個州允許將再生骨料作為底基層材料；有15州制定了關于再生骨料和再生骨料混凝土的相關規范。

2.國內研究現狀

我國水泥混凝土路面研究及應用起步較晚，1995年才從南非藍派公司引進沖擊式壓路機，2002年才從美國引進水泥混凝土路面就地碎石化技術。但是在交通運輸部西部交通建設科技項目“水泥混凝土路面再生利用關鍵技術研究”的帶動下，已經突破了舊水泥路面檢測技術、破碎施工工藝、材料再生利用、路面結構設計等關鍵技術難題，形成了適合我國舊水泥路面改造及材料再生利用的成套技術。研究成果已在廣西、湖北、廣東、陜西、吉林、四川、河北、河南、貴州等地水泥混凝土路面改造工程中應用，經濟效益和社會效益顯著。表明我國成功掌握并廣泛推廣了水泥混凝土路面再生技術。

2.2 瀝青混凝土路面再生技術

1.國外研究現狀

美國最早從1915年開始進行瀝青路面再生利用研究，到上個世紀80年代末，美國再生瀝青混合料的用量幾乎為全部路用瀝青混合料的一半，80%的舊瀝青混合料得到再生利用。日本由于其能源匱乏，一直很重視瀝青路面再生技術的研究，從 1976 年開始路面廢料再生利用率已超過70%。西歐國家也十分重視這項技術。歐洲瀝青路面協會EAPA成員國的廢舊瀝青路面材料已 100%通過再生方式得以重復利用。聯邦德國是最早將再生料應用于高速公路路面維修的國家。芬蘭幾乎所有的城鎮都組織舊路面材料的收集和儲存工作，過去的再生材料主要用于低等級公路的路面和基層，近幾年已開始應用于重交通道路上。

2. 國內研究現狀

我國對瀝青路面材料的再生利用研究相對較晚。上個世紀 70～80年代，我國曾在不同程度上利用過廢舊瀝青混合料來修路，再生后的材料一般只用于輕交通道路、人行道或道路的墊層。從上個世紀 80 年代后期開始，伴隨著我國高等級公路的大規模建設，新建公路路面幾乎不再考慮使用廢舊路面材料，路面再生技術的研究基本處于停滯狀態。近幾年，伴隨著我國大量高等級公路進入大修、重建階段，廢舊路面材料的再生利用問題重新得到重視和廣泛關注。2004年交通運輸部開展了“瀝青路面再生利用關鍵技術研究”，同時在 2006 年啟動了《公路瀝青路面再生應用技術規范》 的編制工作。目前，“瀝青路面再生利用關鍵技術研究”已經通過科技鑒定，《公路瀝青路面再生應用技術規范》（JTG F41-2008）已經頒布執行，標志著我國已經形成一套比較完整的再生實用技術，并且達到了規范化和標準化的程度。

3湖北省公路再生技術應用

3.1應用歷程

湖北省是國內較早開展路面再生技術應用的省份：2005年，湖北省引入門板式打裂壓穩技術，對舊水泥混凝土路面再生利用做了一些有益的探索，并先后在G105國道黃梅段、G316國道棗陽段、G106咸寧至崇陽段、省道皂毛線、仙監線、漢宜線、咸寧城區出口路等水泥路面改造工程中應用。2006年至2008年，武漢市公路管理處先后在漢南區省道漢沙線、蔡甸區G318國道、新洲區G106國道、新洲區G318國道，江夏區省道武赤線，進行了18.5公里的瀝青路面就地冷再生應用試驗。2008年至2009年，各地開始積極嘗試其它公路再生技術：襄陽、隨州等地結合水泥路面大修工程，開展了水泥混凝土路面就地碎石化再生利用技術的研究和應用工作。赤壁市引進廢舊瀝青混合料廠拌熱再生設備，推廣應用瀝青路面廢舊材料廠拌熱再生技術。2013年，在G207國道開展瀝青路面就地熱再生試驗。

3.2應用現狀

經過最近幾年的快速發展，湖北省公路再生利用已經取得以下成績：

1.三種再生技術廣泛應用。目前湖北省主要應用的再生技術有以下三種：水泥路面就地碎石化再生利用、瀝青路面廠拌熱再生、瀝青路面就地冷再生。襄陽、隨州、孝感等路基較好、水泥路面較多的地區，水泥路面就地碎石化再生利用非常廣泛。武漢、荊門、荊州等地，瀝青路面就地冷再生技術應用比較廣泛。赤壁市將高速公路銑刨下來的廢舊瀝青混合料廠拌熱再生后，用于路面刷黑。

2.兩項技術成果通過鑒定。武漢市公路管理處和交通運輸部公路科學研究院合作完成的“瀝青路面就地冷再生技術研究與應用”在2009年4月通過湖北省交通運輸廳科技成果鑒定。隨州市公路管理處和交通運輸部公路科學研究院合作完成的“水泥混凝土路面碎石化作柔性基層技術研究”在2011年9月通過。

3.舊路再生理念深入人心。通過推廣路面再生技術，各地公路部門實實在在感受到路面再生技術“降低施工成本、縮短施工工期、緩解資源緊張、保護生態環境”的好處，“推廣再生技術，保護生態環境”的理念已經深入人心，“交流再生技術，促進共同進步”的氛圍已經逐漸形成。

3.3主要問題

1.一些低等級路面還無法采用再生利用技術

由于資金有限，湖北省在“十五”之前修建的部分省道采用的是路基直接加鋪混凝土面板的形式，路面基層剛度不夠，無法采用路面再生技術，必須首先補強路面基層剛度后，才能在后續大修過程中應用路面再生技術。

2.一些高等級路面還未推廣適宜的再生利用技術

湖北省在“十一五”期間修建的一些高等級瀝青混凝土路面已經進入路面性能快速衰減期，急需對瀝青面層進行再生利用，以恢復原有性能。目前適應于瀝青面層再生利用的瀝青路面廠拌冷再生技術和瀝青路面就地熱再生技術在我省還未大規模應用，隨著大量高等級瀝青混凝土路面進入大修期限，必須盡快開展瀝青路面廠拌冷再生技術和瀝青路面就地熱再生技術的推廣工作。

4發展建議

4.1 繼續推廣已有路面再生利用技術。在全省范圍內進一步推廣瀝青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生技術。結合大中修工程，開展不同地形條件和不同路面結構下瀝青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生利用的試驗，建立一套瀝青路面就地冷再生、水泥路面碎石就地再生標準施工流程，從而提升我省瀝青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生技術的應用范圍和工藝效果。

4.2 積極推廣新型路面再生技術。瀝青路面就地熱再生能夠快速有效解決瀝青路面淺層病害，瀝青路面廠拌冷再生能夠解決瀝青路面中下層病害，并且具有舊料摻量多、抗車轍、低能耗、低排放的特點。這兩項工藝是目前最適用于高等級瀝青路面材料再生利用的技術。必須結合瀝青路面大中修工程，及早開展瀝青里面就地熱再生技術和瀝青路面廠拌冷再生技術的應用試驗，為以后大規模的瀝青路面材料再生利用積累經驗。

參考文獻：

[1]公路瀝青路面再生技術規范（JTG F41-2008）[S]

[2]公路水泥混凝土路面設計規范（JTG D40-2011）[S]

[3]車勝創. 沖擊式壓實機的應用研究與發展前景[J].筑路機械與施工機械化，2006，3：11-12.

篇4

Abstract: this paper through the absorbs the domestic and foreign existing advanced achievements and experience, around the old cement concrete road reconstruction work to specific engineering for example, puts forward that add a store of the modification process all stages of the points, to solve the actual problem, to improve road of cement concrete pavement in the use of quality.

Keywords: cement concrete pavement, add a store transformation, broken petrochemical, durability, AASHTO

中圖分類號：TU37文獻標識碼：A 文章編號：

1前言

就路面結構而言，水泥混凝土路面約占我國高速公路的路面類型的23%。水泥混凝土路面以其特有的使用性能和良好的耐久性在公路上占有重要的地位。目前我國的水泥混凝土路面有相當一部分正面臨著修復、改造工作。

舊水泥混凝土路面的修復、改造工作中，在舊水泥混凝土路面上鋪設加鋪層，是一項有效的技術措施。盡管我國的水泥混凝土路面加鋪改造已經在全國各地區進行了一些實踐并積累了一定經驗，但在實際工程設計中，由于設計者的經驗、工程投資限制等因素，使最后設計出的路面結構偏于保守而不經濟，或為了節約工程造價而使路面結構不安全，提前產生病害。

本文就泰安水泥混凝土路面的加鋪改造工作的開展進行了歸納總結，為其他水泥混凝土路面加鋪改造工作提供參考依據，使加鋪改造工作規范化進行，減少不必要的工作量。

2目前常用的水泥混凝土路面加鋪改造方法

目前國內外常用的加鋪改造措施主要有兩種：第一種為加鋪瀝青混凝土面層，即“白+黑”路面；第二種為加鋪水泥混凝土面層，即“白+白”路面。瀝青加鋪層是一種典型的補強方法，這種形式的路面結構能吸收兩種材料的優點“剛柔相濟”，大大改善了路面的使用性能。然而由于材料的差異，會導致反射裂縫的出現。因此，采用何種加鋪改造方法需要根據路面破壞情況進行具體分析，不能照葫蘆畫瓢，更不能生搬硬套。

3加鋪改造過程

3.1調查工作

通過大量的水泥混凝土路面路況調查，對路面進行全面的檢測，調查清楚路面病害的類型及成因，然后對其現狀進行分析和評定，掌握路況發展變化趨勢，為改造設計提出針對性的處理意見和對策。

（1）調查工作

在全面普查的基礎上，選擇有代表性的舊水泥混凝土路面典型路段，對交通荷載組成、氣象數據(包括歷史數據)、原路面結構和材料組成、結構強度、破損狀況以及養護歷史等數據進行調查，同時以FWD測定彎沉反算模量和取芯測定抗壓強度與模量方式，收集路面結構設計參數。

（2）實施碎石化或人工破碎技術后的調查工作

調查目前實施碎石化、人工破碎技術的舊水泥混凝土路面各路段的力學參數和施工參數，包括碎石化后的頂面當量回彈模量、破碎水泥混凝土回填前、后路基的回彈模量等數據。

3.2初選舊水泥混凝土路面改造方案

（1）舊水泥混凝土路面破損較輕，改造后原有路面的交通量等級不變，考慮采用直接加鋪瀝青混合料的改造方案。

① 高粘瀝青混合料“白+黑”方案。

方案1：舊水泥混凝土路面病害處治+碎石封層+高粘瀝青混合料（AC-16或AC-20）+SMA瀝青混合料或其他瀝青混合料加鋪層。

此方案具有良好的防反射裂縫和抵抗車轍能力，因此以該方案評價高粘瀝青混合料在舊水泥混凝土路面改造中的應用效果。

② 橡膠瀝青混合料“白+黑”方案。

方案8：舊水泥混凝土路面病害處治+碎石封層+橡膠瀝青混合料（AC-25或AC-20）+SMA瀝青混合料或其他瀝青混合料加鋪層

舊水泥混凝土路面病害處治后，其上加鋪橡膠瀝青混合料（AC-25或AC-20），然后加鋪SMA瀝青混合料或其他瀝青混合料。該方案主要考慮橡膠瀝青混合料良好的防反射、抗開裂和抗車轍能力，同時具有良好的經濟性。

③ 應力吸收瀝青層“白+黑”方案

方案2：舊水泥混凝土路面病害處治+應力吸收瀝青層+1~2層瀝青混合料加鋪層

（2）舊水泥混凝土路面破損程度為中等，或承載能力不足，或改造后交通等級明顯提升的，考慮對原有路面進行打裂壓穩處理后，再加鋪瀝青混合料面層或水泥混凝土面層的改造方案，若舊水泥混凝土路面等級為二級或二級以下，也可以將舊路打裂壓穩的處理措施改為舊路病害處治，再進行加鋪；若舊水泥混凝土路面破損嚴重、無法直接利用，則將舊水泥混凝土路面碎石化處理后，再加鋪瀝青混合料面層或水泥混凝土面層。據此提出以下幾種改造方案：

① 設置貧混凝土補強層的“白+黑”方案

方案3：舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩或碎石化后，加鋪級配碎石層和貧混凝土補強層，再加鋪2層瀝青混合料，如圖所示。

② 普通水泥混凝土或連續配筋水泥混凝土“白+白”方案

方案4：舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩或碎石化后，加鋪3-5cm瀝青混合料層或加鋪水泥處治碎石，其上鋪筑普通水泥混凝土面層或連續配筋水泥混凝土面層。

③ 高性能水泥混凝土“白+白”方案

方案5：舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩或碎石化后，加鋪3-5cm瀝青混合料層或加鋪水泥處治碎石，其上鋪筑高性能水泥混凝土面層。

利用摻加高效減水劑和礦物細摻料的高性能水泥混凝土，可實現舊水泥混凝土路面改造的耐久性、工作性和較高的強度要求。

④ 復合結構“白+黑+白+黑”方案

方案6：舊水泥混凝土路面病害處治或打裂壓穩或碎石化后，鋪瀝青混合料層，其上鋪筑普通水泥混凝土，再加鋪瀝青混合料面層

（3）初選改造方案及原材料試驗

結合舊路的檢測評定，考慮本地區施工水平以及各方案的適用性和經濟性，從充分利用原有路面殘余承載能力、減少廢棄物的角度出發，在擬增加的備選改造方案中初步篩選出幾種適合本地區的改造方案。

室內試驗主要包括：

① 瀝青的針入度試驗、粘度試驗及PG性能分級等試驗；

② 集料的密度、級配和力學性能等試驗；

③ 瀝青混合料車轍試驗、彎曲試驗、凍融循環劈裂試驗等路用性能試驗，以及路面結構設計所需的動態模量主曲線試驗和疲勞性能試驗；

④ 無機結合料穩定類混合料的回彈模量和抗折強度等試驗；

⑤ 無粘結材料的回彈模量等試驗；

⑥ 水泥混凝土的彈性模量、抗折強度、劈裂強度、熱膨脹系數等試驗。

室外試驗主要包括：

① FWD測定彎沉反算路基模量；

② 碎石化后的頂面當量回彈模量；

③ 破碎水泥混凝土回填前、后路基的回彈模量測定等工作。

根據試驗結果的統計分析，提出本地區改造方案材料設計參數的取值范圍。

3.3利用AASHTO力學經驗法進行驗證

目前我國路面設計方法采用累計當量軸載作用次數的方法，不能如實反映路面的交通特征和路面結構的受力狀況。相比之下，AASHTO提出的力學-經驗法更具優勢：

利用AASHTO力學-經驗法及試驗確定的路面結構材料物理、力學參數，逐一對初選改造方案進行力學性能分析，并進行路面損壞發展趨勢的分析和預測。對于“白+黑”路面，預測溫度開裂、疲勞開裂、車轍和平整度指數等病害和指標的發展規律；對于“白+白”路面，預測開裂、錯臺和平整度指數等病害和指標的發展規律；通過預測分析結果確定各個改造方案路面結構及厚度范圍。

（2）試驗段鋪筑和傳感器埋設

選取幾種代表性的改造方案，鋪筑試驗段。以在試驗段結構層內埋設應力、應變和溫度傳感器等手段，實測路面結構內部溫度、應力和應變的數據，分析氣溫變化條件下路面結構內部溫度場的時空變化規律，以及路面結構在外荷載作用下的力學響應隨溫度、車速、荷載大小及作用位置、路面結構組合的變化規律，結合AASHTO力學-經驗設計方法的性能預測，并通過試驗段病害發展規律調查以及彎沉、平整度等的跟蹤檢測，評價改造方案的效果，修正設計指標。

4結論

本文以具體的加鋪改造工程為例，從路面調查開始，到初擬改造方案，經過室內試驗及AASHTO計算驗證的手段，確定改造方案，對舊水泥混凝土路面加鋪改造過程進行歸納總結，為其他水泥混凝土路面加鋪改造工程的開展提供可靠的依據。

參考文獻：

[1] 姚祖康.水泥混凝土路面設計[M].合肥：安徽科學技術出版社，1999

[2] 薛忠軍，張肖寧，王佳妮，詹小麗.舊水泥路面改建、加鋪決策體系初步研究[J].中外公路，2008,28(3)

[3] 劉滎,劉效堯.黃曉明.《水泥混凝土路面改建技術》[M] 北京：人民交通出版社，2006

篇5

某高速公路吉林段全長45.544公里，全線共有大橋9座、中橋10座、小橋4座、涵洞108道、高架橋3座、隧道2處、分離立交橋5座，工程總預算16.72億元。項目采用雙向四車道的高速公路標準建設，快大茂至赤柏段設計時速100公里，雙向6車道，路基寬32米；赤柏至下排段設計時速80公里，雙向4車道，路基寬24.5米。

2高速公路施工材料

2.1瀝青

依據所屬氣候分區及瀝青面層各層的功能性要求，本項目中的采用的瀝青分別為：全線上面層瀝青馬蹄脂碎石（SMA-16、SMA-13）采用SBS-1-C改性瀝青，K15+622.032～K20+336段下面層瀝青混凝土（AC-20）采用90號A級瀝青、柔性基層瀝青穩定碎石（ATB-25）采用70號A級瀝青，K20+336～K61+302段中面層瀝青混凝土（AC-20）、下面層瀝青混凝土（AC-25）采用70號A級瀝青。

瀝青的儲存方面應該滿足以下條件：按照瀝青的來源、及標號將其分別存放，不得存放在一起。在使用瀝青的時候，儲罐的存儲的溫度應該高于 110℃，并低于 170℃。生產中的基質瀝青應與改性劑的配伍性，其質量要滿足《公路瀝青混凝土路面施工技術規范》中表3.2.1-2中A級道路石油瀝青的相關技術指標要求。

2.2粗集料、細集料

1）粗集料：通沈高速公路SBS改性瀝青混凝土路面的粗集料所選用的石料應該具有粗糙的表面、接近于立方體的形狀等特點，并要求有足夠高的強度，及較好的耐磨耗性。粗集料必須選用反擊式破碎機加工的碎石，碎石符合抗滑表層對粗集料的技術要求。2）細集料：選擇石灰巖磨制的機制砂為細集料，這有利于提高改性劑瀝青混合料的高溫穩定性。機制砂應潔凈、干燥、無風化、無雜物，機制砂采用專用制砂機在石料廠加工，且有適當的顆粒級配。

2.3配合比設計

該高速公路項目中對VMA的要求為大于17%，因此，依據表中的結果可以排除4.0%和4.5%兩種油石比。項目中對VCAMIX的要求是小于VCADRC，級配B的VCADRC在確定級配的過程中通過計算得到的值為43.8%。因此，實驗數據顯示，各種油石比均能滿足此要求。

2.4填料

礦粉在改性瀝青混合料中起著舉足輕重的作用，改性瀝青吸附在礦粉的表面才能與粗、細集料相互粘附結合為一體。技術指標：瀝青混合料的填料必須采用專業球磨機加工優質石灰石磨細的礦粉，并且原集料中不得混雜其他雜質。礦粉必須保持干燥、潔凈、并且能夠自由地從礦粉倉中流出，尤其需要注意的是不能使用回收粉塵。

3瀝青路面公路施工質量控制

3.1改性瀝青SMA混合料的拌制

1）拌和設備在每天的拌料開始前應進行檢查，應特別注意儀表實際數據和顯示數據是否匹配。2）冷、熱料倉的進料速度必須匹配，根據配合比確定的集料規格，確保振動篩的篩孔尺寸及安整角度，以及篩層數量。3）混合料貯存倉要保證一定的混合料存儲量，混合料裝車時裝車應以一次裝滿一車為標準，而不能隨拌隨裝。混合料應根據實際情況確定拌和的多少，因為混合料不能隔日使用。4）礦料加熱溫度在190 ℃～200 ℃；礦粉和纖維不加熱；混合料出廠溫度控制在170 ℃～180 ℃，如果混合料的出廠溫度高于195 ℃，則該混合料會變成廢料。可根據出料冒煙的情況來初步判斷溫度，當冒出白煙時，溫度合適，當冒出大量青煙時，應引起警覺，這就有可能是溫度過高引起的。

3.2改性瀝青SMA混合料的運輸

1）必須保證便道暢通無阻，以加快運輸車輛的行駛速度，從而使運輸時間縮短。2）裝料時所采用的裝料車應使用自卸式的，且載重量在20 t以上的。為了盡量避免裝料時的混合料離析現象，確保裝料車分三次、并按照“品”字陣型裝料。裝料完成后，需使用帆布和棉被覆蓋。3）必須保證運輸車輛的可運行時間大約其故障時間。如果運輸車輛的保溫設備在混合料的運輸過程中出現故障，必須能夠盡快修復，以維持恒溫。

3.3改性瀝青SMA混合料的攤鋪

1）一律采用不小于15米的浮動基準梁自動找平裝置或無接觸自動找平裝置來自動控制厚度及平整度。自動找平裝置要嚴格按照規程安裝，安裝誤差不超過允許誤差。2）攤鋪機在攤鋪時，必須緩慢、均勻、連續不間斷地攤鋪，攤鋪速度從攤鋪開始至攤鋪結束是一個不變數，攤鋪過程中不允許隨意變換速度或中途停頓。攤鋪速度不可超過2.5 m/min 攤鋪速度。3）要求在攤鋪前至少有3臺以上的運料車等候。但不得超過五臺，以避免待攤時間長，降低溫度。必須做到寧可料車等攤鋪機，不能攤鋪機等料車。

3.4改性瀝青SMA混合料的碾壓和接縫

1）為了取得良好的性能，應采用剛性碾對SMA路面進行碾壓。碾壓終了溫度應不低于 90 ℃；碾壓速度不能超出3 km/h。2）施工時應沿路面縱向進行碾壓，碾壓順序應低速從攤鋪路幅的低邊向高邊行進，相鄰碾壓區域的重疊部分應大于等于50 cm。3）在對某些攤鋪機和壓路機難以正常操作的部位進行施工時，除了要求的攤鋪機以外，還要使用小型機械或人工操作輔助施工，并要快速進行。這些無法依靠攤鋪機和壓路機操作的部位包括：涵洞、橋梁和通道的接頭處，以及緊急停車帶、匝道等。

3.5瀝青路面各結構層混合料的施工溫度

在影響改性瀝青性能的各種外在因素中，最重要的就是溫度因素。為了加速混合料的溶化，需要提高溫度。另外，在改性瀝青混合料研磨的過程中，各種材料之間的摩擦也會是溫度上升。但是改性瀝青會在高溫條件下氧化，導致抗老化性能降低。同時，溫度越高SBS改性劑就越容易溶化，并能是瀝青加快溶化速度。路面施工中要嚴格按照表3.16的混合料施工溫度要求范圍來控制，以保證路面的施工質量。

4結束語

工程竣工之后，評定路段應當選取全線中的1 km～3 km路段；每一側車道應當按照規定的頻度進行檢查，測點的選取應當遵循隨機的原則；瀝青面層必須進行全線自檢，嚴格比較單個測定值與規定的質量指標或允許偏差，計算出合格率；最后結果表明SBS改性瀝青在該高速公路瀝青路面建設取得了滿意的效果，該工程竣工驗收合格。希望能為以后的項目施工提供參考。

參考文獻

篇6

 

技術標準（含規范、規程、規定）是工程勘測、設計、施工、養護、管理的技術依據，是保證工程安全、耐久和衡量工程質量的重要尺度。

我國地域遼闊，氣候、水文地質南北東西差異較大，在國家標準、行業（部頒）標準、協會標準的基礎上編制地方標準更符合地域工程實際，是十分迫切的、必要的。

我國地方標準規范編制工作，開展較早的是城鄉建設系統。交通地方標準編制起步較晚，近幾年，部分省（市）已出臺一些內容較有特點的地方標準（含規程、技術要求、指南），如江蘇省交通廳編寫的《高速公路養護質量檢驗評定》（DB32/T944-2006）、《高速公路大中修工程質量檢驗評定》（DB32/T945-2006）;上海市公路管理處編寫的《公路瀝青路面預養護技術規程》（SZ-G-D01-2007）；河南省交通廳主編的《河南省高速公路技術要求》、《河南省公路養護管理決策支持系統》；新疆交通廳主編的《鹽漬土地區公路設計與施工技術指南》；吉林省交通廳主編的《公路工程抗凍性設計與施工技術指南》；廣東省交通廳編寫的《路面典型結構（系列）》等。

2008年山東省交通廳將我省交通基礎設施建設地方標準編制列入行業“四化管理”重要實施內容，以貫徹落實科學發展觀，將近年來我省交通創新成果迅速轉化為先進生產力，展示我省交通最新技術水平和技術成就。

現將本人在編制辦工作實踐的體會和收獲小結如下。

1.地方標準工作是創新成果轉化為先進生產力的重要途徑

我省交通基礎設施建設，自改革開放以來取得了長足發展，尤其是山東的公路勘察設計、建設、養護、管理的綜合技術二十多年來一直居于國內領先水平，許多科研、工程重大創新成果，已積累和奠定了編制地方標準的技術基礎。。

1.1《大粒徑透水性瀝青混合料設計及施工技術指南》（省公路局主編）

針對我國傳統的半剛性基層的干縮和溫縮裂縫引起瀝青面層的反射裂縫，同時，由于半剛性基層材料抗沖刷能力較差，而密實型的瀝青混凝土又不具備層間排水功能，在荷載和水的共同作用下極易產生常見的、多發的路面早期病害，為探索高等級瀝青路面早期結構性破壞的關鍵因素，我省于2001年即立項進行研究，在國內率先開發了具有排水和應力吸收作用的新型路面結構材料-大粒徑透水性瀝青混合料LSPM（Large Stone Porous asphalt Mixture）和基于LSPM的新型路面結構，其具有良好的透水性，抗車轍，抗反射裂縫和抗疲勞性，既能發展半剛性基層強度高、造價低的優勢，又能克服其易開裂、易發生水損害的缺陷，大大延長了路面的使用壽命。通過7年的試驗觀測，取得了良好的效果，積累了豐富的基礎資料。

1.2《舊水泥混凝土路面碎石化應用技術指南》（省公路局主編）

我省約有7000公里水泥混凝土路面，全國30余萬公里。隨著使用年限的增長和超載車輛的破壞作用，出現了不同程度的各種類型的路面結構損傷破壞，傳統的改造技術（重鋪、沖擊壓穩后補強），造價高、環境污染嚴重，且反射裂縫消除不理想。碎石化改造技術隨著多錘碎石化設備MHB（Multiple-Head Breaker）的引進使用，破碎的舊水泥混凝土板塊具有明顯不同的顆粒組成，形成咬合嵌擠狀態，其硬度均勻性好，可改善加鋪路面的受力狀態，避免產生反射裂縫。通過大量試驗研究和工程實踐，已形成一系列成套的應用技術。

1.3《斜拉橋換索設計與施工指南》（省交通規劃設計院主編）

斜拉橋是大跨徑橋梁主要橋型之一，其設計基準期為100年，而斜拉索的設計壽命只有25~50年。我國上世紀已建成的40余座斜拉橋中，65%已全部或部分更換了拉索，今后仍將有大量斜拉索需要更換。換索工程涉及量測與評價技術、結構分析計算，材料防護、伴生的梁塔加固，換索工藝及施工控制等多專業。由于至今國內外尚無此領域方面的規范，致使部分換索工程索力紊亂，梁塔次生內力變化異常，主梁線型起伏，嚴重影響著結構的正常使用壽命和耐久性。1995年，省交通規劃設計院、原省公路工程總公司和原省交通工程總公司承擔了我國乃至亞洲首座斜拉橋（濟南黃河公路橋）換索工程，在精心設計、合力攻關和嚴細監控下，取得了國內首創工程實踐經驗。經過近十多年來國內換索工程中關鍵和先進技術經驗積累形成的指南，將有效地指導換索設計和施工。

1.4《預應力混凝土連續梁式橋養護指南》（省交通規劃設計院主編）

預應力混凝土連續梁式橋（包括連續梁、連續剛構、剛構-連續組合體系）約占我國大橋、特大橋數量的2/3，是大橋、特大橋的主力軍。然而該橋型中相當數量的橋跨結構在運營不足十年內即出現大量裂縫和跨中下撓，提前進入維修加固期。而目前橋梁養護部門結構病害診斷技術力量薄弱，檢測手段落后，考慮結構損傷影響的承載力評估方法還不完善，維修加固技術深度不夠，且往往忽略了橋梁帶載加固受力的特點，缺乏預防性養護理念，甚至失養，致使運營不足十年即衰變成三、四類橋。本指南在總結東明黃河大橋等多座橋的養護、維修加固技術的基礎上，并從設計源頭解析，提出檢查評估、養護維修加固及運營管理技等技術要求和規定，內容涵蓋了國內近年來科研成果，較現行橋梁養護規范更具有先進性、針對性和可操作性。。

2.地方標準建設是可持續發展重要技術載體

標準規范要認真執行國家的有關技術方針政策和法律法規，引導行業健康、可持續發展，以滿足設計建設和養護需求，同時應提升至資源節約、環境友好，體現以人為本的高度。我省近二十年來修建高速公路的實踐中已積累了大量典型示范設計工程示例，為可持續發展奠定了基礎。

2.1《山東省高速公路人本化設計》（省交通規劃設計院主編）

根據工程的實際，合理運用各項技術指標并創造性地進行公路總體設計，使線形幾何設計、路基路面設計、橋梁及路線交叉設計、交通工程與沿線設施更加符合人的行為習慣、生理結構、心理情況、思維方式等，在原有設計基本功能的基礎上，對設計進行優化，科學確定技術標準、靈活合理地運用技術指標及其組合，避免隨意性，給司乘人員以安全、舒適、方便、環保的出行環境和條件。是設計中的人文關懷，是對人性的尊重。

2.2《山東省高速公路節約土地設計指南》（省交通規劃設計院主編）

高速公路設計應貫徹“節約用地”的設計理念。在高速公路設計中，根據公路在路網中的地位和功能，科學、準確的調查和預測公路交通量，合理確定公路等級、設計速度和路基寬度等技術標準。合理布設路線，盡量避繞基本農田或者高產田、充分利用老路進行改造、合理運用技術指標、合理控制互通立交和服務區規模等，以達到合理利用土地資源，減少公路用地，實現公路用地集約化的目標。

2.3《山東省廢胎橡膠粉瀝青及瀝青混合料設計施工技術指南》（山東高速工程咨詢公司主編）

篇7

關鍵詞：道路工程；舊瀝青混凝土路面；抽提試驗；加鋪層；典型結構

Key words: road engineering；old cement concrete pavement；extraction test；overlay；typical structure

中圖分類號：U41文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2010）34-0056-03

0引言

路面結構檢測與評價是制定道路養護維修和改（擴）建計劃的依據，利用它可以正確判別路面狀況是否適應目前的交通狀況和使用要求，研討和尋求路面破壞的機理與原因，確定路面需要采取的改（擴）建措施，并指導改（擴）建設計。因此，對現有路面的使用性能進行客觀、準確的評價是道路改（擴）建設計中一項必不可少的基本工作，也是道路經濟分析重要組成部分，對于分析路面病害的成因，改進和提高工程項目設計、建設質量有著重要的指導意義。

1項目概況

西安市北橫線二級公路改建工程，起點位于高陵縣涇河工業園區涇渭路與陜汽路交叉十字，終點位于渭南辛市鎮西接G108 K1228+520處。全長61.140公里。全線路面結構包括瀝青混凝土路面（34.754km）和水泥混凝土路面（15.636km）。為了選擇合理可行的路面設計方案，按調查需求和路面狀況的不同，分別選擇不同的調查內容和調查深度，采用不同的評定指標和標準。在路面檢測與評定過程中，本著全面調查與局部檢測相結合，外業實地調查與內業數據整理相結合，現場測定與查閱資料相結合，既有廣泛性又相對集中的原則，路況調查分全面普查與典型路段調查兩方面進行，并對路面設計、施工、養護等相關資料進行較為詳細的調查。試驗方法和測點頻率按相應規范確定，并考慮測點、溫度、天氣、季節變化的影響，檢測數據要進行統計分析，使檢測結果全面、真實、客觀地反映路面實際情況，為路面設計提供可靠的資料與科學依據。由于本項目檢測涉及到路面病害、路面結構參數，所以采用人工現場調查的方式，分別對每個路段的各類病害進行現場識別和記錄，及時填寫路況調查原始記錄表。

2舊瀝青混凝土路面路況調查與評定

2.1 路面破損狀況瀝青混凝土路面檢測內容[1,2]主要包括路面破損狀況、結構承載能力，此外還對舊瀝青路面混合料進行了抽提試驗。

2.1.1 檢測方法、頻率瀝青路面破損狀況應結合病害類型、輕重程度和出現密度或范圍，采用人工目測和儀器測定。以公里為單位，逐公里人工檢查。路面破損狀況通常由損壞類型、嚴重程度和損壞密度等三個方面表征。一般采用路面狀況指數PCI對路面損壞狀況進行評價。扣分法是確定PCI的常用方法（見下式）。

PCI=C-DPωω

PCI=C-DPF（t，d）

式中：C――初始評分數，常用百分制C=100；

i，j――相應為損壞類型數（共n種）和嚴重程度等級數（共m種）；

DPijk――i種損壞、j級程度和k范圍的扣分值；對于損壞面積的計算規定如下：縱、橫向裂縫，其破損面積為：裂縫長度（m）×0.3（m）；車轍破損面積為：長度（m）×0.4（m）。

ω，ω――各種損壞類型和嚴重程度的權函數；

F（t，d）――多種損壞的修正函數，是累計扣分數t和扣分次數d的函數。

扣分法能夠精確計算和折算多種損壞所導致的路面總體損壞程度，在理論上是比較完整的，但是扣分值和修正值的準確估計是該方法的困難之處。而且扣分值或者扣分曲線只是針對一特定系列的損壞類型和嚴重程度，如果損壞嚴重程度的臨界值改變，那么必須修改扣分曲線或者扣分值。直接建立PCI與路面綜合破損率的經驗關系是另一種評價路面狀況的常用方法。通常表現為：

PCI=f（DR，IRI，…）

PCI=100-15.0DR0.412

式中：DR為綜合破損率。

PCI是評價路面質量的重要指標之一，瀝青路面使用質量的評價標準[1]見表1。

2.1.2 檢測結果此次檢測以各路段為單位，除K54+570～K55+275完全砂石化路路段之外，其他舊瀝青混凝土路面各路段的路面狀況指數（PCI）、路面綜合破損率（DR）檢測與評定結果見表2及圖1。

由表2及圖1可知：除K54+570～K55+275完全砂石化路路段之外，其他路段舊瀝青混凝土路面的路面狀況指數PCI、路面綜合破損率DR評價結果為“優”，由于高陵涇開區經西安北橫線至渭南關中環線公路全線瀝青路面剛剛罩面不久，所以舊瀝青路面的路面狀況指數PCI、路面綜合破損率DR評價結果與實際情況是相符的。

2.2 結構承載能力

2.2.1 檢測方法、頻率路面結構的承載力是指路面在達到預定的損壞狀況之前能承受的行車荷載作用次數[1，3]。對于瀝青路面，通常采用路表面無破損彎沉測定方法評定路面結構的承載力，即依據彎沉值的大小確定其剩余壽命。所謂路面的剩余壽命是指路面在達到預定的損壞狀況之前還能使用的年數和能承受標準軸載累計作用次數。依據剩余壽命的長短，可以判斷路面結構的完好程度及損壞發展的速率，可以確定是否需要采取改建加鋪措施、確定采取什么樣的加鋪型式并進行加鋪層設計。

結構承載能力一般通過路段代表彎沉與設計彎沉的關系變化進行評價[1，3]。我國對現有路面的承載能力可用結構能力指數SAI（Structure Adequacy Index）作為評價指標。SAI主要與設計彎沉值ld、路段代表彎沉值l0和年平均日交通量AADT有關。路面ld與l0的比值被稱為路面強度系數SSI（見下式）。

SAI=f（l，l，AADT）

SSI=l/l

不同的公路路面結構強度等級對應不同的SSI和SAI（如表3所示）。

利用瀝青路面設計彎沉公式，可以確定當l0與ld相等時路面所能承受的標準軸載累計作用次數Ne（見下式）。通過交通調查，可分析得到彎沉評定之前路面己經承受過的標準軸載累計作用次數N0，以Ne與N0相比，便可確定路面的剩余壽命（以標準軸載作用次數計）。按當時的交通量和對今后交通量增長的預估，便可估計出路面剩余壽命，相反由剩余壽命可判斷路面結構的潛在承載能力。

Ne=

式中：AC――公路等級系數，二級公路為1.1，三、四級公路為1.2；

AS――面層類型系數，瀝青混凝土面層為1.0，熱拌和冷拌瀝青碎石、瀝青貫入式路面（含上拌下貫式路面）、瀝青表面處治為1.1；

AB――路面結構類型系數，半剛性基層瀝青路面為1.0，柔性基層瀝青路面為1.6。

路面結構承載能力同路面損壞狀況之間存在一定內在關系。承載能力足夠的路面，出現的裂縫和變形損壞很少；而承載能力不足的路面，經常伴隨嚴重的開裂和變形。因此路面破損狀況的評價指標PCI可以與路段代表彎沉建立回歸關系式，即PCI=f（l0）。通過路面損壞狀況來評價路面的結構承載能力，免去了彎沉測定。但是這種損壞狀況評價帶有主觀性，所建立的關系式具有地區局限性。此外，它只能判斷路面承載能力是否足夠，而無法估計路面剩余壽命。

2.2.2 檢測結果此次檢測以各路段為單位，除K54+570～K55+275完全砂石化路段之外，其他舊瀝青混凝土路面各路段的路面強度系數SSI檢測與評定結果見表4及圖2。

由表4及圖2可知：K15+850～K19+050路段路面強度系數SSI評定為“良”，K0+000～K2+070、K2+070～K2+720、K2+720～K3+993、K35+453～K39+780路段評定為“中”，K4+560～K15+720、K30+818～K34+020、K56+147～K61+080路段評定為“次”，此外其他路段均評定為“差”。由此可見，由于路面結構承載力普遍不足，全線舊瀝青混凝土路面急需加鋪改造。

2.3 舊瀝青路面混合料抽提試驗

2.3.1 試驗方法采用瀝青混合料中瀝青含量試驗[5,6]（即離心分離法）方法。

2.3.2 試驗結果分析離心分離法適用于舊路調查時檢測瀝青混合料的瀝青含量，用此法抽提的瀝青溶液可用于回收瀝青，以評價瀝青的老化性質[6]。該項目對以下三處舊瀝青路面混合料進行了抽提試驗：①北橫線42#孔K57+600、44#孔K60+646；②北橫線28#孔K38+150、31#孔K43+370、30#孔K41+757；③北橫線36#孔K48+603、38#孔K51+913。由抽提試驗所得舊瀝青路面混合料的級配曲線見圖3，瀝青含量、油石比見表5。

由圖3和表5可知：通過與AC-16C級配范圍相比較，路段1的舊瀝青路面混合料級配曲線在AC-16C級配范圍之內，路段2、路段3的舊瀝青路面混合料級配曲線均超出了AC-16C級配范圍。由此可見，為了適應區域經濟發展對公路交通的迫切要求，西安市北橫線公路舊瀝青混凝土路面急需加鋪改造。

3舊瀝青混凝土路面加鋪層結構推薦

3.1 不同類型舊瀝青混凝土路面加鋪層結構經濟性分析表6為不同類型舊瀝青混凝土路面加鋪層結構經濟比較，本表僅做較為粗略的經濟分析，即僅考慮西安市北橫線二級公路改建工程的工、料、機等直接費用，其他間接費用均未考慮在內。根據該項目改建工程的具體情況，主要的比較指標有每公里加鋪層造價、設計使用壽命期內年平均造價兩項，以此來對比評價各加鋪層結構的經濟性。

3.2 舊瀝青混凝土路面加鋪層結構推薦通過前面對西安市北橫線二級公路舊瀝青混凝土路面性能的檢測及分析，并綜合考慮不同類型舊瀝青混凝土路面加鋪層結構[7,8]的經濟對比分析，推薦該項目舊瀝青混凝土路面加鋪層結構如下（見表7）。

參考文獻：

[1]JTJ 073.2―2001，中華人民共和國交通運輸部：公路水泥混凝土路面養護技術規范[S].

[2]JTG F80/1―2004，中華人民共和國交通運輸部：公路工程質量檢驗評定標準[S].

[3]JTJ 059―95，中華人民共和國交通運輸部：公路路基路面現場測試規程[S].

[4]JTG D40―2004，中華人民共和國交通運輸部：公路瀝青路面施工技術規范[S].

[5]JTG D50―2006，中華人民共和國交通運輸部：公路瀝青路面設計規范[S].

篇8

隨著社會的進步，我國的道路交通事業保持高速發展態勢，交通量明顯增大，車速顯著提高，噪聲的污染問題已經嚴重影響到了人們的生活質量，成為社會發展不可忽視的一大危害。大量研究表明，開級配排水式磨耗層（OGFC）以其較高的空隙率，在降噪方面作用明顯。本文通過對OGFC的基本降噪原理深入研究，結合瀏陽試驗路段的具體測試，探討OGFC路面的實際降噪效果并提出改進措施，以滿足人們對更高的生活質量的需求。如何有效地采取措施降低路面噪聲，對于現實生活具有重要意義。

1.路面噪聲的成因

道路交通噪聲主要由車輛的動力裝置及其相關構件引起的動力系統噪聲、傳動系統噪聲以及路面噪聲三部分組成。其中動力系統噪聲主要包括排氣噪聲，冷卻風扇噪聲、發動機噪聲。傳動系統噪聲主要是齒輪傳動所引起的機械噪聲。

輪胎與路面相互作用產生的噪聲稱之為路面噪聲。隨著車速的提高，噪聲貢獻率最大的因素不斷改變。當車輛處于低速行駛狀態時，車輛的的動力系統噪聲作用最顯著。但隨著車輛發動機改進及城市道路路況的不斷改觀，車速顯著提高，路面噪聲占車輛行駛噪聲的比例顯著增大。當車速達到50km/h時，路面噪聲就顯得比較突出；當車速超過60km/h時，路面噪聲會超過其他噪聲源，成為汽車行駛的主要噪聲源。因此，路面噪聲是道路交通的主要聲源之一。

路面噪聲一般分為兩個方面，一方面是輪胎與路面相互接觸產生直接噪聲；另一方面是輪胎振動引起車體激振而產生的間接噪聲。

直接噪聲：

（1）直接振動噪聲：輪胎材料的非均勻 性導致的胎面振動噪聲

（2）摩擦噪聲：輪胎與路面接觸產生滑動摩擦，輪胎被壓縮的胎 面與路面之間摩擦產生噪聲

（3）空氣泵吸噪聲：輪胎花紋與路面接觸區域前后的空氣抽吸作用產生

（4）空氣動力性噪聲：輪胎轉動和直線運動產生的空氣湍流振動

（5）磨損胎面噪聲：輪胎磨損后，胎面與路面接觸面減小，造成輪胎緩沖及抗摩擦能力減弱，導致摩擦增大，噪聲升高

（6）間接噪聲：間接振動噪聲：路面的平整度及粗糙度引起了諸如輪胎振動、路面振動以及輪胎激振車體而間接振動產生的噪聲

（7）降雨條件下輪胎下水膜存在導致車體滑動噪聲及飛濺噪聲

2.OGFC路面噪聲的降噪機理

OGFC路面內部有大量孔隙，孔隙間相互連通成整體結構。由于孔隙數量多，車輛通過局部孔隙可看作瞬時通過，并將輪胎下部及邊緣空氣快速壓縮至孔隙內部，從而大大減小了空氣泵吸效應。車輛產生的噪聲輻射到路面材料表面。聲能量的一部分被反射，另一部分則沿著孔隙內部傳播，聲能引起空氣振動并與孔隙內部邊壁發生摩擦，聲能逐漸衰減最后轉化成熱能被消耗掉。

3.OGFC路面的降噪效果及分析

長沙至瀏陽的干線公路S103原為一條二級公路，現進行大修，加鋪瀝青面層，本次以K67+000～K68+000為試驗路段，鋪筑上面層。空隙率控制在20%，厚度4cm，采用中粒式OGFC-13，集料采用四檔輝綠巖材料和石灰巖礦粉，結合料采用中石化SBS改性瀝青。配合比設計完成后的瀝青混合料經過強度、水穩性、高溫穩定性及路用性能試驗，各項指標均滿足排水路面技術要求。

試驗路鋪筑后，研究人員參照《機動車輛噪聲測量方法》（GB1496-79）， 采用TES-1352H型噪聲計，先后四次去現場測試噪聲值，試驗車型是普通大眾轎車，測試數據如下表所示：

表一 （2015年1月）

路面類型 50Km/h 70Km/h 90Km/h 110Km/h

密級配 77.9 80.3 82.4 85.5

OGFC-13 72.1 73.2 74.2 76.4

降噪值（dB） 5.7 7.1 8.2 9.1

表二 （2015年4月）

路面類型 50Km/h 70Km/h 90Km/h 110Km/h

密級配 76.5 81.6 83.1 84.6

OGFC-13 73.3 76.4 76.8 77.6

降噪值（dB） 3.2 5.2 6.2 7.0

表三 （2015年7月）

路面類型 50Km/h 70Km/h 90Km/h 110Km/h

密級配 78.6 80.2 82.4 85.6

OGFC-13 75.6 76.4 78.0 80.2

降噪值（dB） 3.0 3.8 4.4 5.4

表四 （2015年10月）

路面類型 50Km/h 70Km/h 90Km/h 110Km/h

密級配 79.6 80.7 84.3 88.2

OGFC-13 76.3 77.1 80.1 83.5

降噪值（dB） 3.3 3.6 4.2 4.7

由圖表得出以下結論：

（1）汽車以不同速度行駛，無論行駛在密集配路面還是OGFC路面，車速高時比車速低時產生更大的噪聲值

（2）對比兩種路面的噪聲值發現，汽車在OGFC路面產生的噪聲值低于密集配路面，說明OGFC路面具有一定的降噪效果

（3）研究發現，汽車在不同時間以同種速度行駛在密集配路面上所產生的噪聲值范圍比在OGFC路面上所產生的噪聲值范圍更窄，分析認為：隨著時間的延續，OGFC路面降噪效果存在一定的波動性，這個波動性的發生與路面材料孔隙的填塞程度及連通孔隙空間結構的變化密切相關

為了更加直觀看出降噪效果變化狀況，分別繪制降噪值變化及降噪百分比變化趨勢圖，圖表如下所示：

（4）無論汽車以何種速度行駛，OGFC路面都能夠適當降低噪聲值， 降噪范圍在3.0～9.1dB之間，均值達5.3dB

（5）隨著車速的提高，降噪值相應增大，說明車速越高OGFC路面降噪值越大；去除個別數據誤差可以發現：汽車在70Km/h后，降噪值與車速基本呈線性關系，且隨著時間的延續，線性斜率逐漸降低并趨于穩定。

（6）汽車在不同時間以同種速度行駛，隨著時間的延續，降噪值呈遞減狀態，且初期遞減較快，后期變化不大。現場觀察發現，輪跡帶及路邊孔隙均有部分小顆粒碎石堵塞，且輪跡帶比路邊堵塞更加嚴重，這與試驗路鋪筑后并未采取任何疏通措施有關。分析認為，由于輪跡帶區域堵塞基本趨于飽和而路邊基本無明顯堵塞，所以降噪值基本趨于穩定。

（7）在以上四條曲線中，除去10月份車速為50km/h時的數據有波動外，四條曲線均呈下降狀態，相關性較好，降噪百分比在任意車速下隨著時間延長均有所降低。車速為110km/h時，降噪效果從最初1月份的10.64%下降到最后僅為5.33%，變化幅度最大。對比表六和表五發現，降噪值與降噪百分比呈正相關。降噪值越高，降噪百分比越大，說明行車速度越大，路面降噪效果越明顯。

（8）在同一月份，車速高時比車速低時的降噪百分比大。雖然車速以等差數列試驗，但所產生的降噪百分比并不呈等差數列。從圖表可以看出，在1、4、7月份中車速為70km/h比車速為50km/h時的降噪百分比提升明顯，而在90km/h和110km/h時提升相對較小。

（9）試驗后期的10月份，四種車速的降噪百分比基本接近，這說明路面降噪效果已經不如初期那么明顯。這與路面吸聲效果降低且孔隙堵塞基本趨于穩定有關。

4.OGFC路面降噪的改進措施

（1）OGFC路面已在國內外大量應用，但在國內還沒有形成呈體系的設計方法。研究發現，一般具有孔隙率較大、公稱粒徑較小、構造深度較大同時兼顧好耐久性相關指標的路面，降噪效果最好

（2）路面材料的通透性影響降噪效果。關于路面厚度對吸聲系數的影響，呼安東等、尹義林等均采用了駐波法對不同厚度的瀝青混合料配制的試件進行了測試，結果表明：大空隙低噪聲瀝青路面厚度選取4cm時降噪效果最佳。本次試驗路面厚度同樣借鑒了這個研究成果，降噪效果良好。

（3）國內外相關研究表明，在瀝青混合料中摻入改性劑能夠明顯改善瀝青路面的吸聲性能。常見的瀝青改性劑有橡膠類、樹脂類及共聚物類。李鐵山通過比較橡膠瀝青、SBS改性瀝青及橡膠高粘高彈改性瀝青配制的OGFC路面，得出了橡膠高粘高彈改性瀝青路面降噪效果顯著好于橡膠瀝青路面及SBS改性瀝青路面，而且具有較好的路用性能。

結語

通過對瀝青路面的實際降噪效果進行測試和分析，發現OGFC路面可以降低一定程度的噪聲值，降噪效果比較明顯。但是OGFC路面降噪值存在一定的波動性，降噪效果隨時間并不呈明顯的相關性，所限于實驗數據的數量，可以在后期的持續觀測中得到更加明顯的結果。同時對降噪的影響因素進行了分析，提出了在瀝青混合料的空隙率、集料粒徑、路面厚度及外摻改性劑四個方面的改進措施，有利于OGFC路面在南方潮濕多雨條件下的持續應用。

致謝

論文是依托湖南省交通科技計劃項目 “南方多雨條件下防滑降噪瀝青路面耐久性能研究”完成的，項目編號為201303。非常感謝湖南省交通廳的大力支持。

篇9

Abstract：With the increase of project construction of expansive soils, the engineering hazard of expansive soils is more prominent, which resulted the hazards of the expansive soil in the project geotechnical have become a technology problem of global, calls for an immediate solution. This paper reviews the study of expansive soils, focuses on the properties of physical and mechanical of expansive soils, composition and structure, expansion mechanism, identification and classification, permeability, improved methods and the development trend. The overview basically reflects the current status of expansive soils, can provide a relevant reference for future theoretical analysis and experimental research of the expansive soils.

Key words：Expansive soil；Research advance；Review

中圖分類號：TU475文獻標識碼：A 文章編號：

引言

膨脹土是指吸水后顯著膨脹、失水后顯著收縮的高塑性粘性土。隨著工程中膨脹土問題的逐漸增多，膨脹土對工程的危害已成為當今巖土工程界急需解決的全球性技術難題之一。20世紀30年代，國外首先開始注意到膨脹土的破壞現象。50年代末，美國首次全國性的膨脹性粘土學術會議在科羅拉多州召開。60年代到70年代后期，英國、美國、羅馬尼亞、前蘇聯及日本都相繼在正式的土工規范及鐵路規范等文件中增列了有關膨脹土的條文內容。我國于20世紀50年代初，在修建成渝鐵路工程中，首次遇到成都粘土膨脹危害問題，從而拉開了我國膨脹土研究的序幕。到了60年代，國內已經開始從膨脹土的結構、礦物成分、分類及膨脹基本特性等方面開展了詳細研究工作。70年代中期，膨脹土的普查工作已在國內大規模的進行。80年代后期，國內膨脹土的研究重點主要集中在鐵路路基處理上，并于1987年制定了《膨脹土地區建筑技術規定》[1]。迄今為止，國內外已召開過多次國際膨脹土研究與工程會議及國際非飽和土研究與工程會議，國外許多國家也都相繼制定了膨脹土地區建設的規范文件[2]。有關膨脹土的結構特征、力學特性、變形特點等問題都取得了一定的突破。膨脹土的研究逐漸從一個國家或地區的研究逐漸發展成為世界性共同研究的課題。本文主要在前人研究基礎上對膨脹土的研究現狀作簡要概述。

膨脹土的分布及成因類型

1.1膨脹土的分布

膨脹土在我國及世界范圍內的堆積歷史都較為悠久。跨越了第四紀、新第三紀及其以前若干時期。目前，已發現多達40余個國家存在膨脹土堆積，其中我國是世界上膨脹土分布最廣，面積最大的國家之一。自50年代以來，我國先后發現膨脹土危害的地區已達20余個省、市、自治區。分布范圍主要集中于珠江、長江中下游、黃河中下游及淮河、海河流域的廣大平原、盆地、河流階地以及平緩丘陵地帶。

1.2膨脹土的成因類型

據國內外大量膨脹土研究成果，膨脹土的類型主要有以下幾種類型：

（1）殘積(風化)型膨脹土

殘積(風化)型膨脹土不僅是工程問題和地質災害最嚴重的一種膨脹土，同時也是熱帶、亞熱帶氣候區特別是干旱草原、荒漠區最主要的膨脹土類型。殘積型膨脹土具有高空隙性、高含水量和強烈脹縮的特點，這種不良特性來自化學風化作用，可使母巖結構破壞，礦物化學分解，堿及堿土金屬和碳酸鹽淋失，導致結構物不均勻開裂變形、結構破壞等。根據母巖成分不同形成的膨脹土有:a）玄武巖、輝長巖形成的含蒙脫石的殘積膨脹土；b）泥灰巖、鈣質泥巖殘積膨脹土；c）泥質巖殘積型膨脹土。

（2）沉積型膨脹土

工程實踐和理論研究表明，并非所有的粘土都具有顯著的膨脹性，而僅僅是有效蒙脫石含量大于8%～10%的高塑性粘土才具有顯著的膨脹性。由于蒙脫石是微堿性富含Mg的地球化學環境下的產物，因此富含蒙脫石及其混層礦物的沉積型粘土主要形成和分布在半濕潤、半干旱的暖溫帶和南北亞熱帶半干旱草原氣候環境的沉積盆地中，其形成方式可以是湖積、洪積、坡積或冰水沉積。

（3）熱液蝕變型膨脹土

地下熱水和溫泉分布區由于熱水和溫泉與巖石的相互作用，導致巖石中長石等礦物分解轉化為蒙脫石而形成膨脹土，但并非各種巖石都可以產生蒙脫石化作用，通常僅是中基性火成巖，如玄武巖、輝綠巖、安山粉巖等。因此，熱液蝕變型膨脹土這種類型并不普遍，我國僅在內蒙古阿巴嘎旗第四紀玄武巖和溫泉發育區有灰綠色熱液蝕變型膨脹性粘土的分布。國外在近代火山活動頻繁、溫泉熱水發育的地區較多。

膨脹土的結構

結構是影響膨脹土工程性質的另一個重要因素。膨脹土的結構包括宏觀結構和微觀結構，其中宏觀結構的主要特征是膨脹土的多裂隙性。多裂隙所構成的裂隙面及軟弱面是宏觀結構對膨脹土工程性質影響的最直接原因[3]。由于裂隙的存在破壞了土體的完整性，從而使強度評價產生困難。同時由于裂隙具有不均一性和變動性，使膨脹土表現出不同的強度特性[4]。耿建彬[5]將裂隙的形成和發育分為原生裂隙和次生裂隙，并研究了影響次生裂隙形成發育的因素。易順民[6]結合分形幾何和裂隙結構，探討了膨脹土裂隙研究的定量化模式。膨脹土的微結構是膨脹土在一定的地質環境和條件下，由土粒孔隙和膠體結構等組成的整體結構。對膨脹土微觀結構的研究，有助于了解膨脹土的力學特性。隨著X-射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)等測試技術的發展以及數字化圖像處理技術的應用，使人們對土的微觀結構的認識更深一步,發展到定量研究階段。Delage[7]認為對非飽和土力學性質的理解需要用可靠的概念模型來實現。第一種概念模型涉及到非飽和土的微結構，第二種模型即非飽和土的彈塑性模型。Delage等在對壓縮淤泥的微結構研究中注意到各種狀態下壓縮土的結構特征，以及含水量變化對土結構的影響。Alonso[8]等在研究膨脹土的結構特性后提出雙結構模型，指出微結構對應飽和的內部凝聚孔隙，它主要受黏土與水的物理化學相互作用，并認為微結構具有可逆性。劉松玉[9]用分形理論研究了膨脹土的微觀結構，并建立了相應的數學模型。對膨脹土的微結構的研究有助于我們對土的力學性質、脹縮機理的深入理解和認識，但還需要深入研究土體微結構變化對工程性質的影響。

膨脹土的判別分類

在膨脹土地區進行工程建設，必須正確識別膨脹土與非膨脹土，并對膨脹土進行分類，即將工程性質基本相似的膨脹土劃分為同一類別，以便為工程的設計與施工提供合理的參數和科學依據。

膨脹土在世界各地都有分布，成因類型多種，關于膨脹土的判別，國內外尚不統一，就我國也有多個標準，如：公路工程地質勘察規范(JTJ064-98)、公路路基設計規范(JTG D30-2004)、公路土工試驗規程(JTJ051-93)、巖土工程勘察規范(GB 50021 2001)、膨脹土地區建筑技術規范(GBJ112-87)等。

上述各規范對膨脹土的規定互有出入，即使公路部門執行的公路標準也還存在如何執行的問題。雖各標準界限和強調重點有所不同，但各標準都是以自由膨脹率δep為初判的標準，以脹縮總率（eps或ep50)為終判標準[10]，見表2、表3。各種規范(規程)對膨脹土的定義和判定標準不盡相同，說明各行業標準有所差異。膨脹土的含義、命名、判別方法及工程性質評價仍主要以《膨脹土地區建筑技術規范》(GBJll2-87)為依據。在此基礎上，許多學者對判別指標的選取及評判方法進行了相關研究，取得一定的成果，如楊世基指標[11]等。

表2 膨脹土的初判標準

規范、標準代號 膨脹土等級 自由膨脹率δep /% 說明

I 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ、V 強 ＞90 I 、Ⅱ 、Ⅲ強調“高塑性，高液限”， IV 、V 強調綜合判斷.

中 65～90

弱 40～65

表3 膨脹土的終判標準

規范、標準代號 判斷計算式 脹縮總率eps或ep50 說明

I 、Ⅱ 、Ⅲ 脹縮總率 eps:>4% 強 主要考慮士的可能含水量變化

eps /% eps:2～4% 中

eps:0.7～2.0% 弱

Ⅳ、V 地基脹縮變形量Sc /mm Sc: >70 mm 強 除考慮含水量變化外，還考慮地基的工作應力

Sc:35～70 mm 中

Sc:

注：ωn均為地基收縮過程中可能產生含水量的下限值；ω為土的天然含水量山；λn為收縮系數，通過收縮試驗確定；ep50為50 kPa 壓力下的膨脹率；σepi為第i層土在地基應力作用下的膨脹值(mm)；∆ωi為第i層土可能發生含水量變化值(以小數表示)。

膨脹土的物理力學性質

4.1 膨脹土工程特性

（1）脹縮性。脹縮性指膨脹土吸水后體積膨脹，失去水分后體積收縮的特性。如膨脹受阻產生膨脹力可使路面隆起，失去可使路面下沉或土體干裂。膨脹土不同于其它粘土的脹縮性，反復的干縮濕脹導致土體的有效凝聚力下降，使得土體的強度降低。

（2）多裂隙性。膨脹土中的裂隙，主要可分為垂直裂隙、水平裂隙與斜交裂隙三種類型。這些裂隙將土體層分割成具有幾何形狀的塊體，如菱塊狀、短柱狀等，破壞了土體的完整性。膨脹土路基邊坡的破壞，大多與土中裂隙有關，且滑動面的形成主要受裂隙軟弱結構面控制。目前有兩種觀點闡述膨脹土的裂隙性，一是認為裂隙的產生由于膨脹土的脹縮特性導致，由于反復的吸水膨脹、失水干縮，反復周期變化，導致土體結構松散，而結構的松散使得雨水進入，又為脹縮創造了條件。另一觀點認為，裂隙性引起的應力集中和吸力下降等原因造成了土層軟化，引起土體的破壞。

（3）遇水崩解性。膨脹土浸水后體積膨脹，在無側限的條件下則發生吸水濕化。不同類型的膨脹土崩解性不同，強膨脹土浸水后，幾分鐘很快就完全崩解；弱膨脹土浸水后，則需要經過較長的時間才能逐步崩解，且不完全崩解。

（4）超固結性。膨脹土大多具有超固結性，天然空隙比較小，干密度較大，初始結構強度較高。超固結膨脹土路基開挖后，將產生土體超固結力釋放，邊坡與路面出現卸載膨脹，并常在坡腳形成應力集中區和塑性區，使邊坡容易破壞。超固結性是膨脹土的一個重要特征，這個特征越來越受到重視，并被認為是導致邊坡漸進性破壞的一個重要原因。

（5）強度衰減性。膨脹土強度為典型的變動強度，具有峰值極高而殘余強度極低的特性。由于膨脹土的超固結性，其初期強度高，隨著土體受脹縮效應和風化作用時間的增加，抗剪強度將大幅度衰減。強度衰減的幅度與速度和土體的物質組成、土的結構和狀態、風化作用以及脹縮性的大小有關。

（6）易風化特性。膨脹土受氣候因素影響，極易產生風化破壞作用。路基開挖后，土體在風化作用下，很快產生碎裂、剝落和泥化等現象，使土體結構破壞、強度降低。按其風化程度不同，一般可將膨脹土劃為強、弱、微三層。

4.2膨脹土物理特性

膨脹土按粘土礦物分類，可以歸納為兩大類，一類以蒙脫石為主，另一類以伊利土和高嶺土為主。蒙脫石粘土在含水量增加時出現膨脹，而伊利土和高嶺土則發生有限的膨脹，引起膨脹土發生變化的條件，有一下幾方面：

（1）含水量。膨脹土具有很高的膨脹潛勢，這與它含水量的大小及變化有關，如果其含水量保持不變，則不會有體積變化。在工程施工中，建造在含水量保持不變的粘土上的構造物不會遭受由膨脹而引起的破壞。當粘土的含水量發生變化，立即就會產生垂直和水平兩個方向的體積膨脹，含水量的輕微變化，僅1%～2%的量值，就足以引起有害的膨脹。

（2）干容重。粘土的干容重與其天然含水量是息息相關的，干容重是膨脹土的另一重要指標。γ=18.0KN/m3的粘土，通常顯示很高的膨脹潛勢。這表明著粘土將不可避免地出現膨脹問題。

（3）滲透性。飽和滲流是非飽和土力學的重要組成部分，也是水文地質、地下水資源與環境和農田水利等學科領域共同關心的問題。Richards[12]將Darcy定律推廣應用到非飽和滲流中，建立起水相滲流所滿足的控制方程，即通常稱為的Richards方程以后，人們才開始了非飽和滲流的研究。基于Richards控制方程的飽和-非飽和滲流得到了深入的研究，并成功地應用到許多實際工程中。早期對非飽和滲流的研究主要是定性研究和在理論上求精確解或級數解。Coleman和Bodman[13]最早研究了入滲后土壤剖面含水率分布，他們將含水率剖面分為四個區，即飽和區、過渡區、傳導區和濕潤區，這使人們對入滲過程有了初步的定性認識。20世紀60年代，隨著計算機的出現，基于Richards方程的非飽和滲流數值模擬得到了前所未有的發展，早期主要用有限差分方法求解Richards方程，后來隨著有限元方法的迅速發展成熟，后者逐漸取代了前者成為非飽和滲流數值模擬的主要方法。高驥等[14]對堤壩中由于洪水暴漲暴落產生的動態滲流作了飽和-非飽和數值模擬研究，在有限差分方法中采用了全隱式交替方向迭代法以及添加附加項來模擬飽和-非飽和滲流。

（4）液限、液性指數。液限、液性指數（不叫液限指數）以及塑限、塑性指數在土力學中是評價粘性土的主要指標。同一種粘性土隨其含水量的不同而分別處于固態、半固態、可塑狀態及流動狀態。

土由半固態轉到可塑狀態的界限含水量稱為塑限，由可塑狀態到流動狀態的界限含水量稱為液限。土的塑限和液限都可通過試驗得到。塑性指數和液性指數可以根據土的塑限和液限通過計算求得：

塑性指數=液限含水量－塑限含水量，液性指數=（土的天然含水量－塑限含水量）/塑性指數。根據塑性指數可以對粘性土進行分類，根據液性指數可以判斷土物理狀態，土的液性指數越小，土越硬。

（5）黏粒含量。膨脹土按黏土礦物分類，可以歸納為兩大類，一類以蒙脫石為主，另一類以伊利土和高嶺土為主。蒙脫石黏土在含水量增加時出現膨脹，而伊利土和高嶺土則發生有限的膨脹。膨脹土的黏土礦物成分是決定其工程特性的主要內在因素。已有的研究表明，當黏土礦物中蒙脫石的含量達到5%時，即對土的膨脹性與強度產生影響，若蒙脫石含量超過20%，即土的工程性質主要由蒙脫石所決定，一般蒙脫石含量在12%以上的土，則具有較強的脹縮性[15]。

4.3膨脹土的基本力學性質

（1）變形與固結特性。膨脹土主要表現為吸水膨脹軟化，失水干縮，即產生強烈的脹縮變形。膨脹土的變形可分為兩大類：1）外加荷載作用下的壓縮變形；2）外加荷載與入滲或浸水共同作用下的濕脹、濕化變形，或外加荷載與蒸發、風干、水位下降共同作用下的干縮變形。膨脹土的變形特性是膨脹土研究的重要研究內容之一，也是相關工程防治的關鍵，必須依據大量的室內試驗和工程實例，分析并建立反映濕脹、濕陷、干縮特性的非飽和膨脹土的新型本構模型，才能較準確地描述膨脹土的變形特性。黃庚祖[9]通過膨脹土膨脹變形試驗研究了膨脹變形的定性規律；徐永福[21]根據膨脹土的膨脹變形試驗，提出膨脹土膨脹變形的模型，并利用這個模型解釋了膨脹土的膨脹變形特征、通過統計各地區膨脹土的膨脹變形資料，得到膨脹變形與含水量和壓力之間的定量關系、用輕便固結儀對寧夏膨脹土進行研究，得出膨脹量是含水量的線性函數，膨脹量的對數和壓力的對數呈線性相關的規律。

（2）強度特性。膨脹土的強度特性較之普通的粘土要復雜得多。它既是膨脹土體抵抗破壞能力的表征，也是計算路塹、渠道、路堤、土壩等斜坡穩定性，以及支擋結構物土壓力的重要參數。通常情況下膨脹土的峰值抗剪強度相當高，但從失穩的膨脹土邊坡反算出的抗剪強度卻遠遠低于其峰值。

膨脹土膨脹性

膨脹土脹縮性能及其指標

在工程地質中，這種粘土的膨脹現象很普遍，我們通過土工實驗，得出粘土的力學指標，以供土質力學上的計算。通常對膨脹土的力學分析，主要是對其膨脹潛勢和膨脹壓力的研究后得出的。

（1）膨脹潛勢，膨脹潛勢就是在室內按AASHO標準壓密實驗，把試樣在最佳含水量時壓密到最大容重后，使有側限的試樣在一定的附加荷載下，浸水后測定的膨脹百分率。膨脹率可以用來預測結構物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環境條件，如潤濕程度.潤濕的持續時間和水分的轉移方式等。因此，在工程施工中，改造膨脹土周圍的環境條件，是解決膨脹土工程問題的一個出發點。自由膨脹率Fs是指膨脹土經過粉碎風干后，一定體積的的松散土粒在水中沒有任何限制條件下充分吸水產生自由膨脹，體積增大，試樣穩定后的體積增量與初始體積之比。自由膨脹率與液限呈線性關系。線膨脹率δep是指膨脹土試樣在無荷載(有荷載)有側向限制條件下吸水后沿垂直方向膨脹的增量與初始試樣高度之比。

（2）膨脹力，膨脹力就是膨脹壓力。通俗的講，就是試樣膨脹到最大限度以后，再加荷載直到回復到其初始體積為止所需的壓力。對某種給定的粘土來說，其膨脹壓力是常數，它僅隨干容重而變化。因此，膨脹力可以方便的用作衡量粘土的膨脹特性的一種尺度。對于未擾動的粘土來講，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時土的膨脹壓力可以直接用來論述膨脹特性。膨脹力Pe指土體的體積膨脹受到限制時吸水后所產生的最大應力，膨脹土的膨脹力與原始含水量(或飽和度)和干容重之間有密切關系，即膨脹力隨原始含水量的增大而減少，隨干容重的增大而增大。膨脹力與膨脹率有近似線性關系。

（3）收縮含水量，收縮含水量ωs指土體失水收縮穩定后的最低含水量，也就是土體在水分被蒸發散失時體積產生收縮并到達恒定而不繼續縮小時的界限含水量，一般稱為縮限。

（4）收縮量，收縮量是指一定體積的膨脹土體在水分蒸發過程中其體積的縮小量值。在工程中，常采體縮率和線縮率表征。

綜上所述，膨脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個內在的因素外，壓力與含水量的變化則是兩個非常重要的外在因素。準確地了解膨脹土的特性及變化的條件，就有可能估計到建造在這個地基上的路基及構造物將會產生怎樣的變形，從而采取相應的地基處理措施。

膨脹土膨脹機理

膨脹土的礦物學理論研究者從礦物晶格構造出發，認為膨脹土的膨脹取決于膨脹土的礦物成分及其結構以及顆粒表面交換陽離子成分[2]等，膨脹土物理化學理論中以滲透理論、雙電層理論應用較普遍，此理論認為膨脹土膨脹的主要原因是膨脹土顆粒表面產生了復雜的物理化學作用。膨脹土的膨脹性主要取決于礦物表面結合水層與擴散雙電層的厚度(Grime R E；Lounghmm F C；華東水利學院土力學教研室)。膨脹土膨脹的物理力學理論包括有效應力理論、毛細管理論和彈性理論等[16]，該理論認為膨脹土的膨脹是在一定的外力作用下由膨脹土與水相互作用產生的物理力學效應引起的。

在這些理論中，應用較普遍是晶格擴張理論和雙電層理論，晶格擴張理論認為膨脹土晶格構造中存在膨脹晶格構造，水易滲入晶層間形成水膜夾層，從而引起晶格擴張，使土體體積增大。但晶格擴張理論僅僅局限于晶層間吸附結合水膜的楔入作用，而沒有考慮粘土顆粒間及聚集體間吸附結合水的作用。事實上，粘土膨脹不僅發生在晶格構造內部晶層之間，同時也發生在顆粒和顆粒之間以及聚集體和聚集體之間[10]。雙電層理論認為雙電層內的離子對水分子具有吸附能力，被吸附的水分子在電場力作用下按一定取向排列，在粘土礦物顆粒周圍形成表面結合水膜。由于結合水膜增厚“楔開”土顆粒，從而使固體顆粒之間的距離增大，導致土體膨脹。雙電層理論彌補了晶格擴張理論在解釋粘土脹縮原因方面的不足，發展了結合水膜在膨脹理論中的應用，使得膨脹機理的理論更加全面和充實。

膨脹良

大量的工程實踐表明，化學方法改良膨脹土是十分有效并且廣泛適用的工程處理方法。因為一方面選用的化合物本身可以固結土體，起到粘結土粒的作用，例如水玻璃，樹脂等進行灌漿處理。另一方面化合物和土本身還可以進行一些復雜的物理-化學反應改變膨脹土的親水性質。目前，國內外應用化學方法改良膨脹土的添加劑主要有石灰，水泥，粉煤狄及其它各種可溶性的無機鹽，有機類的有表面活性劑，各種有機聚合物等。還有使用無機有機復配體系，如聚合表面活性劑與石灰，水泥復配[17]。

6.1無機類改良劑

（1）石灰類改良劑

在膨脹土中加入石灰進行改性，主要是針對礦物中易親水的蒙脫石、伊利石，使其與石灰發生化學離子交換，通過微結構的改變來改變工程性質即膨脹土中加入石灰后，由于石灰水化產生大量鈣離子，與蒙脫石，伊利石等活動性礦物層起吸附水作用；同時也把大量鈣離子和溶液中析出的Ca(OH)2粒子吸附到顆粒周圍，使礦物顆粒一晶格邊緣斷鏈所產生的電荷吸附鈣離子來取得平衡，形成石灰的水化物在膨脹土礦物顆粒表面聚集，其作用過程與Ca(OH)2的硬化過程同時進行。

具有擴張型晶體的蒙脫石類礦物，其離子交換量很大，易于和生石灰發生陽離子交換，從而限制了礦物的脹縮性，聚集和粘結在礦物表面的Ca(OH)2，經硬化結晶，形成一種防止膨脹土顆粒內水外散和外水內侵的固化層，其結果使膨脹土減弱親水性，自身穩定性增加，石灰土試件達到一定的力學強度。當膨脹土中加入石灰以后，其擊實土樣結構形態多為團粒較大的集粒結構和基質狀結構，這類結構也不利于吸水膨脹，因而用石灰處理后的石灰土的膨脹性也就得到了改良。利用生石灰改良含水量偏大的膨脹土也有比較理想的效果，生石灰在轉化為熟石灰的過程中，要吸收大量水分，同時產生熱量，使土體中水分蒸發，降低土體含水量，有利于施工。但生石灰不易保存，施工時仍多以熟石灰為主。

（2）水泥類改良劑

水泥對膨脹土的固化，主要有以下幾個方面的作用：a)水泥水化反應產生的C-S-H和C-A-H凝膠，附著在土顆粒表面，具有較強的膠結力，并形成了Ca(OH)2；b)Ca2+與土顆粒表面吸附離子發生陽離子交換反應，使土顆粒親水性能降低和團粒化，增加膨脹土的水穩定性；c) Ca2+、OH滲透進入土顆粒內部，與粘土礦物發生物理化學反應，繼續生成上述膠凝物質，可減少親水粘土礦物的含量，并提高土顆粒間的連接強度[18]。

許多研究表明，隨著水泥摻量增加，固化膨脹土強度有一定增加。但因水泥水化反應的體積縮減和水化作用消耗粘粒吸附水而引起干燥收縮，當水泥摻量超過6％時，穩定土的裂縫將顯著增加。隨著水泥的摻量增加，穩定土的收縮性能變差，而且固化土的經濟成本直線上升，因此考慮固化效果和經濟成本，固化膨脹土的水泥摻量一般在4％～10％之間。

（3）工業廢渣類改良劑

粉煤灰、礦渣等工業廢渣配合石灰、水泥也常被用來固化膨脹土，由于工業廢渣在石灰、水泥水化的堿性環境中具有潛在水化活性，人們從經濟和環保角度出發，用其來固化、穩定土體其固化機理與石灰類、水泥類固化劑類似。用工業廢渣加固膨脹土，最大的優點是比較經濟和環保，但其早期強度不高，而且通常需要較大的摻量。

6.2有機類改良劑

（1）有機高分子改良劑

有機高分子化合物是利用有機聚合物的聚合反應實現對土的固化增強，常用的此類改良劑有丙烯酸鹽系列、聚液態丁二烯等。有機高分子類改良劑由于聚合物與土顆粒中粘土礦物一般不發生反應，其固化膨脹土的作用主要是在土中進行聚合反應，經過鏈的引發、鏈的增長等過程，使液狀丙烯酸鹽聚合成不溶于水的網狀高分子凝膠體，這樣土顆粒就被強度高、有塑性的鏈包圍，形成一個空間網，形成土顆粒-聚合物-土顆粒的結構，這一結構可提高土顆粒間連結強度，使土體具有較高強度和變形率，表現為土的抗拉、抗剪和單軸抗壓強度提高。

（2）表面活性劑改良劑

表面活性劑作為一種新興的改良材料與前面提到的各種改良劑比起來有較大的優勢。主要表現在其改良效率高，施加方便，旌工比較簡單，而且改良周期較短，能縮短施工時間，節省施工成本，再者大部分的表面活性劑都是無毒性的，也很環保。現在國內外很多學者都開始做以表面活性劑作土壤固化劑的研發工作并已初有成效[19]。

7膨脹土的危害、防治

7.1膨脹土病害類型

（1）膨脹土邊坡

膨脹土邊坡不穩定，地基會產生水平向和垂直向的變形，坡地上的建筑物損壞要比平地上更嚴重。另外，膨脹土的脹縮性除使邊坡房屋發生開裂、傾斜外，還會使公路路基發生破壞，路塹產生淺層滑坡和表面溜坍，路堤邊坡發生坡角坍滑、腰部潰爬、路肩錯落滑坍等，涵洞、橋梁等剛性結構物產生不均勻沉降，導致開裂等。

（2）膨脹土地基

在地勘初始過程中，由于膨脹土一般強度較高壓縮性低，因此易被誤認為是建筑性能較好的地基土。隨季節性氣候的變化而反復不斷地產生不均勻的升降，而使建在膨脹土地基上的建筑物開裂遭到破壞。建筑物的開裂破壞具有地區性成群出現的特點，建筑物裂縫隨氣候變化不停地張開和閉合。并以低層磚混結構損壞最為嚴重，因為這類建筑物房屋質量輕，整體結構性較差且基礎埋置淺、地基土易受外界環境變化的影響而產生脹縮變形。

7.2膨脹土病害的防治措施

在膨脹土地基上進行工程建設，應根據當地的氣候條件、地基脹縮等級、場地工程地質和水文條件，結合當地建筑施工經驗，因地制宜避免大開挖，依山就勢建筑，并采取綜合措施。

（1）路基邊坡方面可采取的措施

①加強隔水，做好排水。路塹邊坡或切坡建房時，應及早封閉，做好排水工作。施工時，注意工程用水和雨水的排泄，減少對基坑的浸泡時間；

②支擋防護。對不高的邊坡，采取輕型防護，如方格骨架護坡、草皮護坡等；對較高邊坡，采用擋護結合或分級擋護；

③改良土壤。用砂、碎石屑與膨脹土拌和，回填、夯實邊坡。

（2）建筑物地基及基礎方面措施

①換土墊層

將膨脹土全部或部分挖掉，換填非膨脹黏性土、砂、碎石墊層，并作好排水輔助措施。其作用主要是抑制膨脹土的升降變形引起的危害，減小地基脹縮變形和調節膨脹土地基沉降量。該方法施工工藝簡單，可就地取材，是處理膨脹土地基的一種較為適用和經濟的方法。

②增大基礎埋置深度

其作用為：相應減小膨脹土厚度；增大基礎面以上土的自重；加大基礎與土的摩擦力；增大至基底的滲透距離和改變蒸發條件，致使地溫和濕度的變化較穩定；

③樁基礎

樁基礎應穿透膨脹土層，使樁尖進入非膨脹土層，或進入大氣影響急劇層以下的。

④濕度控制法

通過控制膨脹土含水量的變化,保持地基中的水分少受蒸發及降雨入滲的影響,從而抑制地基的脹縮變形。目前比較成功的保濕方法有:預浸水法、暗溝保濕法、帳幕保濕法和全封閉法[14]。

⑤壓實控制法

用機械方法將膨脹土壓實到所需要的狀態，充分利用膨脹土的強度與脹縮特性隨含水量、干密度及荷載應力水平的變化規律,盡，量增大擊實膨脹土的強度指標，是一種處理弱膨脹土較為理想的方法。

⑥土質改良法

利用物理改良或化學改良加固機理，通過改變膨脹土的物質組成結構和其物理力學性質，集成化學改良土水穩定性較好、有較大的凝聚力和物理改良材料有較高內摩擦角及無脹縮性的優勢，達到強化膨脹土的土質改良效果。該法常充分利用一些固體廢棄物與價格低廉的材料，如粉煤灰、礦渣與砂礫石等，有利于環境保護，且改良質量良好，得到了工程界的普遍重視。

8 結論

本文簡要總結了膨脹土近年的研究進展及研究方向。文中第一部分主要介紹了膨脹土的分布及成因類型，以期對膨脹土有初步的了解，第二、三部分簡要講述了膨脹土的結構及判別分類，后闡述了膨脹土物理力學相關性質、膨脹性及改良相關研究。最后例舉具體實例講述了膨脹土的危害及其防治。鑒于膨脹土的研究是一個復雜極其龐大的工程，本文只屬一般綜述性文章，只能就近年來有關膨脹土的研究作初步探索，以期今后在此基礎上有所突破。我國是世界上膨脹土危害較嚴重國家之一，目前很多對膨脹土的研究還處于定性階段，很多理論和技術都不太成熟，對膨脹土的研究挑戰還很多，后續研究還得加大力度。

參考文獻

[1] 城鄉建設環境保護部.膨脹土地區建筑技術規范(GBJ112-87).北京：中國計劃出版社.1989.

[2] 賈東亮，丁述理，杜海金，等.膨脹土工程性質的研究現狀與展望[J].河北建筑科技學院學報，2003，20(3)：34-59.

[3] 盧再華.原狀膨脹土的強度變形特征及其本構特征研究[J].巖土力學,2001，22(3):339-342.

[4] 王國強.安徽省江淮地區膨脹土的工程性質研究[J].巖土工程學報，1999，21(1):119-121.

[5] 耿建彬.膨脹土地區地裂的形成發育及其危害防治[J].巖土工程技術,1998(1):21-23.

[6] 易順民.膨脹土裂隙結構的分形特征及其意義[J].巖土工程學報,1999，21(3):294-298.

[7] Delage P，Graham J. Mechanical behaviour of unsaturated soils:Understanding the behaviour of unsaturated soils requires reliable conceptual models[A].Proceedings of the First International Confernece on Unsaturated Soils[C].Paris:Balkerma A A.1995，3:1223-1256.

[8] Alonso E E，Gens A, Iosa A.A constitutive model for partially saturated soils[J].Geotechnique,1996，40(3):405-430.

[9] 黃庚祖.膨脹黏土填筑條件的控制[J].巖土工程學報,1983，5(1):157-166.

[10] 歐孝奪，溫衛權.公路工程中膨脹土判別方法的探討[J].廣西大學學報(自然科學版)，2005，30(2)：139-142.

[11] 楊世基.公路路基膨脹土的分類指標[M].公路工程地質，1997，15(1):1-6.

[12] Richards L A.Capillary conduction of liquids through porous medium[J].J.Physics.1931,1(3):318-333

[13] Colman E A，Bodman G B.Moisture and energy conditions during downward entry of water into moist and layered soils[J].Proc.Soil Sci.Soc.Amer,1944，9(1):3-11.

[14] 高驥，雷光耀，張鎖春.堤壩飽和非飽和滲流的數值分析[J].巖土工程學報.1988，10(6):38-42.

[15] 李峰德.膨脹土路基危害和處理方法淺析[J], 現代公路, 2009,4(3):95-96.

[16] 郝月清，朱建強.膨脹土脹縮變形的有關理論及評析[J].水土保持通報，1999，19(6)：58-61.