引论：我们为您整理了13篇碎石化技术论文范文，供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源，期望它们能够激发您的创作灵感，让您的文章更具深度。
篇1
1．2特点分析
(1)一般情况下，公路施工人员在修复破损的公路路面时，会嵌挤破损处的混凝土块内部，并将其进行结合，使其能够成为具有较高密度的混凝土路面，而这种路面的使用能够很好地提高公路的承载能力。
(2)碎石化技术的工作原理比较简单，容易操作，而且修复公路所需的时间比较短，这也代表修复所需的成本不是很高。
(3)碎石化技术所具备的优点有很多，但其的最大优点是不需要将已经损坏的混凝土路面打碎、移走，这不仅能够很好的节省施工材料，也能够在很大程度上对施工成本进行降低，同时还能够提高公路工程的施工速度。而且，利用碎石化技术对破损公路路面进行修复，还可以有效的避免公路路面出现缝隙。
(4)利用碎石化技术对公路进行修复，一般都是就地取材，不会对四周的环境造成破坏。而且，破损处的路面也可以被用作修复时的基础材料层，这样既能够达到对旧的路面进行使用的目的，也可以降低公路修复时造成的不利影响。
2路面碎石化技术的实施要求
2．1对碎石化技术的实施流程进行确认
现如今，随着碎石化技术的广泛应用，碎石化技术在这一过程中得到了很好地发展，使得其逐渐产生了一套比较完善的施工流程。这一施工流程是:第一步，先使用破碎机对破损的混凝土路面进行破碎(1次);第二步，利用Z型压路机对公路路面进行振动压实(2次);第三步，利用级配碎石对公路路面的破损处进行填充;第四步，利用光轮压路机对填充好的路面进行振动压实(5－6次);第五步，对公路路面的回弹弯沉值进行测量，并替换掉旧的弹簧板;第六步，在修复好的公路路面上铺设沥青透层油，并撒上石屑;第七步，在经过10－12小时后，在公路路面铺设沥青混合材料。
2．2做好碎石化技术实施前的准备工作
在实施碎石化技术之前，施工人员需要做好以下几项准备工作。一是要对出现破损的混凝土路面进行一定程度的清除，并移除路面上的杂物，否则这些杂物很容易对碎石化技术的实施造成不利影响，从而导致公路施工质量出现问题。二是全面标记公路内部的结构，并依据施工图纸和施工资料对公路内的管线分布状况进行调查，以免碎石化过程会对这些公路内部结构造成影响。三是对公路和桥梁之间的连接点进行标记，尤其是出现破损的地方，必须要标记具置，以便施工人员对其进行修复。四是在施工过程中，需要对破损处的公路进行交通管制。在实施碎石化技术的时候，没有铺设水泥的公路一般是不可以被使用的，所以施工单位需要对施工处的公路进行交通管制，如果条件允许，最好是在全封闭式环境下进行路面修复，假如无法对公路进行全面封闭，则需要对公路进行半封闭，否则公路施工质量就无法得到保证。
2．3重视碎石化技术的实施要求
在实施碎石化技术前，施工人员需要清理破损处公路上的杂物，并将公路的凹陷处填充平整，否则公路的碎石效果就无法得到保证。在对破损处的路面进行振动压实前，施工人员也需要将凹凸不平的路面进行处理，以使其能够变得平整，从而确保公路路面的振动压实质量，并使其能够达到碎石化技术的实施标准。在实施碎石化技术时，施工人员需要从高到低沿着公路路面进行实施，否则公路路面的排水能力就会受到影响。
3公路工程中路面碎石化技术的应用分析
3．1对旧混凝土路面进行修复的要求
一般情况下，利用正常养护方法对公路进行养护是无法满足碎石化技术的实施要求，而且也无法有效解决公路路面出现的问题。比如，公路路面较常出现的错台、翻浆等问题。在公路路面出现这些问题也代表公路有超过20%的接缝需要处理;有超过30%的工作长度出现了宽度大于10cm的缝隙;有超过20%的路面结构没达到标准。当公路路面出现了以上问题后，就需要利用碎石化技术对其进行修复。
3．2碎石化路面的再次使用
碎石化技术的实施所需要使用到的设备有破碎机及Z型压路机。这些设备在使用过程中能够在一台班内破碎路面1－1.3km。在对路面进行破碎后，施工人员需要利用Z型压路机对其进行振动压实，以使其能够变得更加平整。此外，将破碎后的混凝土路面作为基础材料层进行再次使用的优点有很多，比如碎石化过程可以使混凝土路面的强度分布的更加合理;碎石化过程也能够有效解决旧混凝土路面存在的问题;经过碎石化处理的混凝土颗粒，不会再次出现应力集中问题。以上这些优点能够有效地保证公路路面的修复质量。
3．3对经过碎石化处理的公路路面进行强度检测
一般在设计公路路面结构的时候，设计人员往往是将碎石化层的强度作为整个公路路面的代表强度，也就是顶面回弹模量。假如经过碎石化处理后的强性模量能够达到一定的水准，那么在设计公路路面结构的时候，就可以使用这种措施，以便更好地降低公路路面的厚度;相反，假如碎石化处理后的强性模量无法达到最低标准，则需要采取一定方法增加公路路面的厚度。
篇2
MHB（Multi-Head Breaker）多锤头碎石化是美国Antigo公司研发的技术并于1995年应用于实践，主要用于板块完整性和结构性较差的各种混凝土路面的改扩建工程。我国于2002年引进MHB碎石化技术。MHB碎石化技术是通过重锤的下落产生低频高幅的波动冲击力对旧水泥混凝土板块产生瞬时、点状的冲击作用，由于破碎时砼板块吸收能量从近到远依次递减，因此碎石化后砼土颗粒沿深度方向依次递增，根据物理特性将其分为表面层、碎石化上部层、碎石化下部层。
本文结合某一级公路升级改造（高速）工程，介绍了多锤头碎石化技术的特点、适用条件、不同落锤高度对弯沉及其标准差的影响、破碎前后弯沉对比以及多锤头碎石化粒料级配与规范要求的对比，为类似工程提供参考。
2 MHB碎石化技术特点
1、有效防止反射裂缝的发生与发展。原混凝土面板由于其基层及面板的损坏，处于一种不稳定状态。碎石化并碾压后形成级配良好，表层密实，强度较高且分布均，内部形成咬合嵌挤结构，因此不会产生应力集中现象，可有效防止反射裂缝。
2、参数方便调节，破碎效率高。破碎机重锤下落高度、重锤数量（有效工作宽度0.8~4m）、锤击频率、机械行走速度都可以根据设定自动实现。
3、施工简便、速度快、工期短。在半幅范围内可以边施工边通车，多锤头破碎机工作速度在600-900m/h，每小时破碎面积为1600-2400m2，特别是地震对路面破坏后，能快速恢复路面功能，迅速开放交通。
4、综合造价低。MHB采用就地再生，与重建或其他加铺措施相比，节约了路基材料及运输成本，提高了工程进度，同时消减了反射裂缝，既经济又环保，大大降低了工程的总费用。
3 MHB碎石化路面适用条件
1、适用范使用条件
当旧路的损坏等级和接缝传荷能力为次或差时，其评定表见表1.，采用碎石化技术才是经济可行的。
④水泥混凝土路面基层与面层的总厚度大于30cm。
2、不宜使用条件
1、湿软路基、采空区、挡墙、桥梁等受力敏感路段。
2、旧路基层严重破坏路段。碎石化后板块容易丧失颗粒间的嵌挤作用，导致模量下降，新建路面容易出现疲劳破坏。
3、涵洞、地下管线构造物埋藏深度在1.5m以内或地下有重要管线时。
4、对噪音分贝控制要求高的路段，如政府机关、学校、居民集中等路段。
5、旧路等级评为中及以上的旧水泥混凝土路面改造。
4 MHB碎石化的应用
4.1 旧路面状况调查
清（远）连（州）一级公路升级改造（高速）工程（连州至凤埠段全长27.5km。从路况调查统计表知，由于超重车辆、填挖交接路段多，路面整体破坏严重，除各种裂缝外，还伴有严重沉陷和错台。路面断板状况统计汇总表1。本项目面层接缝传荷能力检测采用梁式弯沉仪和标准轴载车，通过测得接缝两侧边缘的弯沉值，计算得出接缝的传荷系数，并评定传荷能力等级，评价标准见表5。
4.2碎石化的基本要求
碎石化后颗粒粒径不能太细，也不能太粗。粒径太细会使旧路面强度降低太多，满足不了路面承载能力的要求；粒径太粗，由于应力的集中，不利于路面反射裂缝的消除。碎石化后应满足75%面积内的颗粒满足板块顶面上碎石化后表层约（2~5cm），粒径不超过7.5cm，上部1/2厚度最大粒径不超过22.5cm,下部1/2厚度不超过37.5cm的粒径。为了达到上述要求，应根据碎石化机械类型、路面破坏程度、水泥砼板强度和厚度、板块位置和尺寸、路基强度和含水量等因素选择合适落锤高度和锤迹间距。根据国内外施工经验，落锤高度一般在1.0~1.2m之间，锤迹间距在8~12cm之间，路面、路基强度高时取高值，反之取低值。
4.3 MHB碎石化试验段检测结果分析
4 破碎后板块粒径分析
旧路面破碎后，先用专用Z型轮压路机振动压实2-3遍后，再用18吨振动压路机振动压实2-3遍。为了确保路面被破碎成规定的尺寸，在路段段内随机选取独立的位置开挖1m2的试坑，检查碎石化后的颗粒级配是否在规定的级配范围内。如果破碎的粒径没有达到设计或规范要求，应根据实际情况相应调整设备参数，直至满足要求
为了对MHB碎石化后破碎板块粒径与《公路路面基层施工技术规范 JTJ034-2000》级配碎石与未筛分碎石粒料之间的级配比对，取碎石化层上面层20cm以内的破碎粒料进行筛分试验，其试验结果与规范值列表如下：
通过上表分析可知，MHB碎石化的破碎料基本满足规范要求级配碎石与未筛分碎石的要求，其值偏离相差不大；矿粉含量较低，仅占1.9%，远远低于级配碎石或未筛分碎石的上限值，由此可知，MHB碎石化后破碎料是较好的基层或低基层。
从表中可以看出破碎前后水泥砼层顶面的弯沉平均值分别是10.3与49.3，破碎后是破碎前的4.8倍，表明板体几乎丧失板体性，成为级配粒料层，故其顶面弯沉会大幅度下降。破碎后碎石化层顶面标准差虽然增大，但变异系数是破碎前的0.51倍，已大幅度下降，说明破碎后水泥砼面层更加稳定和均匀，作为路面结构层的基层或底基层是有利的。
结束语
由于MHB碎石化是一种较新的技术，国内更是21世纪初才引进国内，目前全国缺少统一的设计与施工规范，在实际应用时，要根据已有的《旧水泥混凝土路面碎石化技术应用指南》、相关科研院校的研究成果以及结合实际情况灵活应用。通过在清连高速公路成功应用MHB碎石化技术证明，对于破损较严重的水泥混凝土路面，在加快施工进度、缓解施工期的交通组织措施、彻底消除路面病害、延长路面的使用寿命起到良好的效果。从经济、技术、较高等多方面考虑，可以逐步推广应用此技术。
参考文献：
篇3
1 前言
旧路再生利用技术就是将废旧的水泥混凝土路面材料和沥青路面材料再生循环应用于公路基础设施建设和养护，变废为宝，避免废旧材料堆放对土堆的占用和对环境的污染。按照路面材料的不同，旧路再生利用技术可以分为水泥混凝土路面再生技术和沥青路面再生技术。
2国内外研究现状
2.1水泥混凝土路面再生技术
1.国外研究现状
国外从二战结束后相继开展了对废旧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规范》，并相继在各地建立了以处理混凝土废弃物为主的再生加工厂，生产再生水泥和再生集料;美国从20世纪90年代开始应用旧水泥混凝土路面冲击打裂技术和就地碎石化技术，目前已经有超过20个州在道路建设中采用再生骨料；26个州允许将再生骨料作为基层材料；4个州允许将再生骨料作为底基层材料；有15州制定了关于再生骨料和再生骨料混凝土的相关规范。
2.国内研究现状
我国水泥混凝土路面研究及应用起步较晚，1995年才从南非蓝派公司引进冲击式压路机，2002年才从美国引进水泥混凝土路面就地碎石化技术。但是在交通运输部西部交通建设科技项目“水泥混凝土路面再生利用关键技术研究”的带动下，已经突破了旧水泥路面检测技术、破碎施工工艺、材料再生利用、路面结构设计等关键技术难题，形成了适合我国旧水泥路面改造及材料再生利用的成套技术。研究成果已在广西、湖北、广东、陕西、吉林、四川、河北、河南、贵州等地水泥混凝土路面改造工程中应用，经济效益和社会效益显著。表明我国成功掌握并广泛推广了水泥混凝土路面再生技术。
2.2 沥青混凝土路面再生技术
1.国外研究现状
美国最早从1915年开始进行沥青路面再生利用研究，到上个世纪80年代末，美国再生沥青混合料的用量几乎为全部路用沥青混合料的一半，80%的旧沥青混合料得到再生利用。日本由于其能源匮乏，一直很重视沥青路面再生技术的研究，从 1976 年开始路面废料再生利用率已超过70%。西欧国家也十分重视这项技术。欧洲沥青路面协会EAPA成员国的废旧沥青路面材料已 100%通过再生方式得以重复利用。联邦德国是最早将再生料应用于高速公路路面维修的国家。芬兰几乎所有的城镇都组织旧路面材料的收集和储存工作，过去的再生材料主要用于低等级公路的路面和基层，近几年已开始应用于重交通道路上。
2. 国内研究现状
我国对沥青路面材料的再生利用研究相对较晚。上个世纪 70～80年代，我国曾在不同程度上利用过废旧沥青混合料来修路，再生后的材料一般只用于轻交通道路、人行道或道路的垫层。从上个世纪 80 年代后期开始，伴随着我国高等级公路的大规模建设，新建公路路面几乎不再考虑使用废旧路面材料，路面再生技术的研究基本处于停滞状态。近几年，伴随着我国大量高等级公路进入大修、重建阶段，废旧路面材料的再生利用问题重新得到重视和广泛关注。2004年交通运输部开展了“沥青路面再生利用关键技术研究”，同时在 2006 年启动了《公路沥青路面再生应用技术规范》 的编制工作。目前，“沥青路面再生利用关键技术研究”已经通过科技鉴定，《公路沥青路面再生应用技术规范》（JTG F41-2008）已经颁布执行，标志着我国已经形成一套比较完整的再生实用技术，并且达到了规范化和标准化的程度。
3湖北省公路再生技术应用
3.1应用历程
湖北省是国内较早开展路面再生技术应用的省份：2005年，湖北省引入门板式打裂压稳技术，对旧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国道黄梅段、G316国道枣阳段、G106咸宁至崇阳段、省道皂毛线、仙监线、汉宜线、咸宁城区出口路等水泥路面改造工程中应用。2006年至2008年，武汉市公路管理处先后在汉南区省道汉沙线、蔡甸区G318国道、新洲区G106国道、新洲区G318国道，江夏区省道武赤线，进行了18.5公里的沥青路面就地冷再生应用试验。2008年至2009年，各地开始积极尝试其它公路再生技术：襄阳、随州等地结合水泥路面大修工程，开展了水泥混凝土路面就地碎石化再生利用技术的研究和应用工作。赤壁市引进废旧沥青混合料厂拌热再生设备，推广应用沥青路面废旧材料厂拌热再生技术。2013年，在G207国道开展沥青路面就地热再生试验。
3.2应用现状
经过最近几年的快速发展，湖北省公路再生利用已经取得以下成绩：
1.三种再生技术广泛应用。目前湖北省主要应用的再生技术有以下三种：水泥路面就地碎石化再生利用、沥青路面厂拌热再生、沥青路面就地冷再生。襄阳、随州、孝感等路基较好、水泥路面较多的地区，水泥路面就地碎石化再生利用非常广泛。武汉、荆门、荆州等地，沥青路面就地冷再生技术应用比较广泛。赤壁市将高速公路铣刨下来的废旧沥青混合料厂拌热再生后，用于路面刷黑。
2.两项技术成果通过鉴定。武汉市公路管理处和交通运输部公路科学研究院合作完成的“沥青路面就地冷再生技术研究与应用”在2009年4月通过湖北省交通运输厅科技成果鉴定。随州市公路管理处和交通运输部公路科学研究院合作完成的“水泥混凝土路面碎石化作柔性基层技术研究”在2011年9月通过。
3.旧路再生理念深入人心。通过推广路面再生技术，各地公路部门实实在在感受到路面再生技术“降低施工成本、缩短施工工期、缓解资源紧张、保护生态环境”的好处，“推广再生技术，保护生态环境”的理念已经深入人心，“交流再生技术，促进共同进步”的氛围已经逐渐形成。
3.3主要问题
1.一些低等级路面还无法采用再生利用技术
由于资金有限，湖北省在“十五”之前修建的部分省道采用的是路基直接加铺混凝土面板的形式，路面基层刚度不够，无法采用路面再生技术，必须首先补强路面基层刚度后，才能在后续大修过程中应用路面再生技术。
2.一些高等级路面还未推广适宜的再生利用技术
湖北省在“十一五”期间修建的一些高等级沥青混凝土路面已经进入路面性能快速衰减期，急需对沥青面层进行再生利用，以恢复原有性能。目前适应于沥青面层再生利用的沥青路面厂拌冷再生技术和沥青路面就地热再生技术在我省还未大规模应用，随着大量高等级沥青混凝土路面进入大修期限，必须尽快开展沥青路面厂拌冷再生技术和沥青路面就地热再生技术的推广工作。
4发展建议
4.1 继续推广已有路面再生利用技术。在全省范围内进一步推广沥青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生技术。结合大中修工程，开展不同地形条件和不同路面结构下沥青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生利用的试验，建立一套沥青路面就地冷再生、水泥路面碎石就地再生标准施工流程，从而提升我省沥青路面就地冷再生和水泥路面就地碎石化再生技术的应用范围和工艺效果。
4.2 积极推广新型路面再生技术。沥青路面就地热再生能够快速有效解决沥青路面浅层病害，沥青路面厂拌冷再生能够解决沥青路面中下层病害，并且具有旧料掺量多、抗车辙、低能耗、低排放的特点。这两项工艺是目前最适用于高等级沥青路面材料再生利用的技术。必须结合沥青路面大中修工程，及早开展沥青里面就地热再生技术和沥青路面厂拌冷再生技术的应用试验，为以后大规模的沥青路面材料再生利用积累经验。
参考文献：
[1]公路沥青路面再生技术规范（JTG F41-2008）[S]
[2]公路水泥混凝土路面设计规范（JTG D40-2011）[S]
[3]车胜创. 冲击式压实机的应用研究与发展前景[J].筑路机械与施工机械化，2006，3：11-12.
篇4
水泥混凝土路面具有成本低，结构刚度大，耐久性及抗灾能力强等优点。八、九十年代，国内在各种等级公路上大量修建水泥混凝土路面。本文着重介绍了平百二级公路改造工程技术路线，可供其它水泥混凝土路面改建工程参考，并结合国内外路面修复技术进行了分析，提出改进意见。
1 平百公路改造工程技术路线
1.1 工程简介
平果至百色二级公路起点位于平果县铝业路口（国道324线K1807+750），接扶照至平果公路，经过田东县、田阳县，终点为百色市右江区（国道323线K1532+500），接百色市市政路道，路线全长115.003公里。该公路于1990年至2002年先后分段建成通车，为二级公路标准。调查统计显示，本路严重沉陷（含拱起）6930平方米、板底严重脱空（唧泥板）217800平方米、严重破损板124600平方米、板角断裂严重破损8708平方米、错台1444米，图1为破损严重的路面。
1.2 水泥混凝土路维修技术路线
根据平果至百色二级公路路况调查，广西壮族自治区交通科学研究所设计了改造技术方案。先对旧混凝土路面进行处理，然后进行沥青混凝土加铺，以提高混凝土路面的使用性能。本工程水泥混凝土路面维修技术路线见图2：
根据《公路水泥混凝土路面养护技术规范》（JTJ073.1-2001）和国内外的研究成果，针对旧水泥混凝土路面的实际情况和病害，提出水泥混凝土路面的处治和修理方法如下：
（1）裂缝的修理：对于裂缝宽度小于3mm的非扩展性的表面裂缝采用扩展灌浆法；对于裂缝宽度大于3mm，且无碎裂的表面裂缝采用直接灌浆法；对于裂缝宽度在大于3mm，小于15mm的中等裂缝采用带罩面补缝。
（2）更换破碎混凝土板：挖除破碎混凝土板及松动基层，铺筑15cm？厚C15混凝土基层+24cm？厚C35混凝土面层。
（3）脱空板下灌浆：采用灌浆稳板，然后进行加铺层施工。
（4）旧沥青面病害处理：测定出现坑槽、龟裂、拥包等破坏部分的范围和深度，按“圆洞方补”的原则，划出大致与路中心线平行或垂直的修补轮廓线，挖除病害或规则的方块，若基层强度不足，则应先处理基层，处理出现病害的基层后，再采用沥青碎石罩面、调平等方法重做面层。
（5）用多锤头破碎机进行旧水泥混凝土路面碎石化处理：碎石化技术，就是将水泥混凝土路面破碎成一般小于38cm的混凝土块，用以限制新铺的热拌沥青（HMA）罩面上出现反射裂缝，并经压实产生一个用于施工热拌沥青（HMA）罩面的均匀基层。
本工程选用MHB-16型多锤头自动力破碎机，见图3，该设备后部平均配备两排成对锤头，利于设备全宽范围内可以连续破碎，锤头提升高度可独立调节；多锤头自动力破碎机具备一次破碎13英尺（396cm）的能力，且破碎机翼锤装备帷幕防止破碎飞屑，机械破碎效果较好。压路机Z型震动压路机和震动钢轮压路机，用于破碎混凝土后的补充破碎并压实其表面，同时为HMA罩面提供平坦破碎后混凝土路面表面，图4为碎石化后的水泥混凝土路面。
2 水泥混凝土路面改造技g综述
2.1 旧水泥混凝土路面的处理
传统的旧水泥混凝土路面处理方式有更换断板、修补裂缝、磨平错台、灌浆填封板底脱空等。处理方法的选择应根据旧水泥混凝土路面的损坏程度来确定。当旧水泥混凝土路面结构损坏严重时，传统的处理方式费用高，效果差。宜采用碎石化技术以消除旧水泥混凝土路面的板体性，以及由旧路面结构破损所带来的路面结构整体刚度的不均匀性，以保证新罩面结构有一均匀稳定的承重层[1]。与其它处理方法相比，碎石化技术具有可以彻底解决板块的反射裂缝、施工速度快、不显著提高路面标高、施工时扰民少等优点[2]。
（1）打裂压稳：打裂压稳是指在旧水泥混凝土路面上施加高能量低频冲击外力，使旧水泥混凝土路面板开裂而丧失板体性；随后用压实机械进行碾压，从而形成稳定均匀的结构层。高能量低频冲击外力的作用使旧水泥混凝土路面板裂缝不规则且较细微。因此，开裂的旧水泥混凝土路面层仍有较高的整体刚性，但均匀性稍差，如直接加铺薄层沥青混凝土，仍有出现反射裂缝的可能。打裂压稳技术的代表性机械有冲击式压路机、铡刀式冲击破损机2种。
（2）打碎压稳：打碎压稳是指采用落锤而低频振动等方式使旧水泥混凝土路面碎裂，再用专用压实机械碾压形成下粗上细的碎石结构层。打碎压稳技术形成的结构层均匀性优于打裂压稳技术形成的结构层的均匀性，但整体刚度明显低于后者。打碎压稳技术的代表机械有多锤头冲击破碎机、共振式破碎机等。
（3）集料化：集料化是一种最彻底的重建手段，是将旧水泥混凝土路面再生为集料；然后，再用于修筑基层、底层或垫层。集料化处理技术成本较高，适用于路面标高受到严格限制的场合。
2.2 旧水泥混凝土路面的修复
旧水泥混凝土路面的修复主要有加铺分离式水泥混凝土路面（俗称白+白）[3]和加铺沥青混凝土路面（俗称白改黑）[4]2种方式。
2.2.1 加铺分离式混凝土路面[3]
在旧水泥混凝土路面加铺水泥混凝土板可以明显提高路面的整体强度。新铺板上作用荷载后，对应于旧板的接缝处的弯沉明显降低，并且错缝铺设新板可以明显消散传递至旧板接缝处的荷载，减小旧板接缝处的变形[5]。
2.2.2 加铺沥青混凝土路面
内外研究表明，对于重交通水泥混凝土路面，最可行的改造措施是加铺沥青混凝土面层。由于旧水泥混凝土路面上沥青加铺层的主要破坏形式是反射裂缝，因此反射裂缝的防治是加铺沥青混凝土面层的关键。目前采用的主要方法有以下几种：
（1）碎石化技术预处理旧水泥混凝土路面。
（2）在沥青加铺层中采用应力吸收夹层，如加铺土工布、玻璃纤维网等作为应力吸收层和防水层[6]。
（3）沥青混合料掺加纤维稳定剂。近年来，深圳多条主干道在旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土路面时采用这种措施，加铺通车后使用至今，路面性能良好，尚未发现反射裂缝病害[4]。
合安高速公路小西冲试验段（14K+410～17K+257.8）双向四车道旧水泥混凝土路采用冲压技术断裂、稳固旧水泥混凝土路面，然后加铺沥青混凝土路面。加铺层结构为：4cmAC-16Ⅰ+6cmAC-20Ⅰ+封层+6cmAC-25Ⅰ+找平层。通车至今，只在上面层出现一些小坑槽，路面总体状况良好，未发现裂缝等其它损坏情况[7]。
4 平百公路改造工程技术路线分析与建议
（1）综合国内外路面改造工程技术来看，平百公路改造工程技术路线合理，在广西境内首次采用打碎压稳的碎石化技术，施工设备先进。
（2）对于混凝土路面应加强早期裂缝控制，尤其是高强混凝土路面。早期混凝土路面板的上部相对于其下部有较高的开裂风险，而且，40小时后，该开裂风险急剧上升。因此，对修建于混凝土基层上的高强混凝土路面板，其切缝时间最迟不得晚于40小时。高强混凝土路面的实际工程试验结果也表明，如果高强混凝土路面板在48小时还没有切缝，就会观察到明显的早期断板现象，而在高强混凝土路面板浇注后的15个小时进行切缝，则根本不会出现由于收缩应力所导致的早期断板现象。由于高强混凝土在早期（48小时以前）会产生较大的自收缩，并在受限的情况下导致较大的收缩应力。为降低高强混凝土路面板的早期开裂风险，可以采用添加减缩剂等方法[8]。
（3）抗渗性和强度是评价混凝土路面的两个重要性能指标。美国联邦公路局对15块使用时间在11年～51年的完好路面进行了研究，检测了混凝土的抗渗性和强度。结果表明，对于水泥混凝土路，抗压强度高则抗渗性能好。一般抗压强度控制在40～50MPa可以保证足够的抗渗性。抗压强度超过65MPa以后，抗渗性不会有明显的增加[9]。对于严寒或多雨地区，需要重视混凝土的抗渗性，可以通过适当提高混凝土抗压强度或掺加矿物掺和料（粉煤灰等）等方式来提高混凝土的抗渗性。
（4）沥青混凝土路面可以考虑回收再利用。对于旧沥青混凝土路面的改造，通常是挖除破损部位，重新填补沥青混凝土。随着沥青混凝土路面的增加，大量废弃的旧沥青混凝土必然会严重污染环境。循环利用废弃的沥青混凝土是实施“绿色施工”保护环境的必然选择。试验研究表明，用破碎后的废弃沥青混凝土作为骨料来配制水泥混凝土由于铺设路面，虽然与普通骨料水泥混凝土相比抗压强度与抗拉强度降低，但是可以显著提高路面韧性。只用废弃沥青混凝土最为粗骨料可以尽可能保证强度而得到较大的韧性[10]。从试验结果来看，这种技术值得进一步通过实际工程来检验。
5 结论
平果二级公路改造工程技术路线设计合理，设备先进。在广西自治区首次采用打碎压稳技术，可供其它水泥混凝土路面改造工程参考。加铺混凝土路面应当加强对混凝土早期裂缝的控制并提高混凝土的抗渗性。沥青混凝土路面的维修是即将面临的重要问题，如何回收利用破损的旧沥青混凝土值得进一步研究。
参考文献
[1] 柳正华，谈至明.旧水泥混凝土路面的碎石化技术综述.公路.2005年12月，第12期：187-190.
[2] 李发玉.水泥混凝土路面碎石化技术.养护机械与施工技术.2005年第8期：29-32.
[3] 周书林，林有贵，李春雷，蒋曙萍.广西旧水泥混凝土路面加铺层结构选型研究.交通科技.2005年第5期：17-20.
[4] 黄始南.沥青混凝土加铺层反射裂缝的防治实践.城市道桥于防洪.2006年1月第1期：136-137.
[5] 李静，杨传永，陈修林.旧水泥混凝土路面“白+白”改建设计方案.交通标准化.2006年第2/3期：68-71.
[6] 项新里.旧水泥混凝土路面改建技术与方法的探讨.公路交通技术.2003年10月，第5期：47-48.
[7] 李静，王吉双.旧水泥混凝土路面改建技术.交通标准化.2006年第1期：112-114.
篇5
一．引言
随着建设的大发展,地下空间的开发规模也不断扩大,出现了越来越多的深基坑工程。三轴深层搅拌桩止水帷幕适用于处理淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、人工填土和碎石等地基,在天津石化热电厂新建铁路翻车机室的施工中,采用了一种超深三轴搅拌桩止水帷幕垂直隔断工法的关键技术。实践证明,该工法不仅节约成本,而且可以较好地解决深基坑施工时所面临的承压水危害及周边环境保护等难题,为今后本地区的深基坑止水帷幕采用该施工工艺提供一些参考经验。
二．工程概况
2. 1 基坑概况
拟建工程位于天津市大港区北围堤路北侧中国石化股份公司天津分公司厂区区域内，该场地位于十米河西路西侧。该工程由翻车机室、1#输送系统栈桥。翻车机室地下结构两层，翻车机室输送室位置处底板板顶相对标高-14.21，板厚1300，钢筋混凝土垫层300，板底开挖面相对标高-15.81；除输送室之外位置处的底板板顶相对标高-8.73。在翻车机室基坑采用位移控制较好的钻孔灌注桩支护+三道钢筋混凝土支撑方式；在1#栈桥基坑采用根据坡度变化桩长的钻孔灌注桩支护+首道钢筋混凝土支撑+两道钢管支撑方式。
排桩外侧设三轴搅拌桩止水帷幕,深度为30.3 m,水泥掺量为20%。搅拌桩加固体28 d龄期的无侧限抗压强度要求不小于1 MPa。桩底进入⑨1粉质粘土层约 2m 对⑧2粉土层进行隔断处理
2.2 基坑环境条件
本工程场地位于中石化天津分公司厂区内，临近现有煤炭卸车系统和铁路运输轨道。东侧距离新修建烯烃线最近约 14.6m，西侧距离切改后煤 1线约 16m；北侧距离现使用栈桥约 40m。场地周边距离厂区红线范围较远，东侧距离最近红线十米河西路约 75m。施工过程中需采取相应的监护措施,确保周边环境的安全。
三．三轴深层搅拌桩止水帷幕施工
3.1概述。
本工程内基坑围护采用钻孔灌注桩与三轴水泥搅拌桩相结合的方式，坑内设置一道钢筋混凝土支撑。
搅拌桩起止水帷幕的作用，设计参数为：Ф850@1200三轴水泥土搅拌桩，按连续套接一孔法施工，桩心距600mm，采用P.042.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1.5-1.7（有必要可根据现场实际情况进行调整），水泥掺量为20%，宜通过现场试验确定确定最佳水泥掺入量，外加剂木质素磺酸钙，用量为水泥用量的0.2%。搅拌桩沿基坑四周全部设置，平面延长米约400m，搅拌桩底标高－17.7m。
3.2施工部署。
与搅拌桩和围护钻孔桩总体数量较多，是前期主要的施工内容，并且二者平面距离较近（静距为100mm）有相互影响的可能，故基于工艺考虑的施工顺序安排对于总体工期的控制都非常关键。 图纸中规定的施工顺序是先进行搅拌桩后进行钻孔灌注桩，若钻孔桩在前会出现扩孔和偏差造成搅拌桩难以下钻，若二者同时或没有足够时间间隔会由于搅拌桩对土体的扰动及形成的水压对钻孔桩成桩不利，易造成塌孔。现场拟投入一台三轴搅拌桩机，按每天两个台班施工计算，每天完成30米，单项工期约15天。期间将分段插入钻孔灌注桩的施工。
四、三轴水泥土搅拌桩施工流程。
1.成桩顺序。
为保证止水帷幕桩体的连续性和接头的施工质量，达到设计要求的防渗要求，采取套打一孔的成桩方法。
2.各种工艺环节的技术要求。
（1）.障碍物清理。
因该工法要求连续施工，故在施工前应对围护施工区域地下障碍物及管线进行清理或移位，以保证施工顺利进行。
（2）.测量放线。
施工前，先根据设计图纸和业主提供的坐标基准点，计算出围护中心线角点坐标（或转角点坐标），利用测量仪器精确放样出围护中心线，并进行坐标数据复核，同时做好护桩，做好工程测量复核单，提请甲方验收。
（3）.开沟槽。
在三轴搅拌桩施工过程中会涌出大量的置换土，为了保证桩机的安全移位和施工现场的整洁，需要使用挖机在搅拌桩桩位上预先开挖沟槽。根据放样出的水泥土搅拌桩围护中心线，用0.4m3小挖掘机沿围护中心线平行方向开掘工作沟槽，根据本工程搅拌桩直径，取槽宽约1.0m，深度约0.6～1.0m。场地遇有地下障碍物时，利用镐头机将地下障碍物破除干净，如破除后产生过大的空洞，则需回填压实，重新开挖沟槽。开挖沟槽余土应及时处理，以保证工法正常施工，并达到文明施工工地要求。
（4）.设置导架与孔位放样。
在垂直沟槽方向放置两根定位型钢，规格为200×200，长度2.5m，再在平行沟槽方向放置两根定位型钢规格为300×300，长约8～12m，转角处H型钢采取与围护结构中心线成45°插入，H型钢定位采用H型钢定位卡。由现场技术员根据设计图纸和测量控制点放出桩位，桩位平面偏差不大于2cm。本工程使用的三轴搅拌机桩径为850mm，轴心距为600mm，搅拌桩搭接250mm。三轴搅拌桩采用套打一孔工艺，因此桩心距为1200mm。在沟槽两侧定位型钢以1200mm为间距，用红色油漆做好标记，保证搅拌桩每次准确定位。
（5）.桩机就位与垂直度校正。
用卷扬机和人力移动搅拌桩机到达作业位置，并调整桩架垂直度达到0.5%以上。在桩机上焊接一半径为5cm的铁圈，10m高处悬挂一铅锤，利用经纬仪校直钻杆垂直度，使铅锤正好通过铁圈中心。每次施工前必须适当调节钻杆，使铅锤位于铁圈内，即把钻杆垂直度误差控制在0.5%内。桩机移位由当班机长统一指挥，移动前必须仔细观察现场情况，移位要作到平稳、安全。桩机定位后，由当班机长负责对桩机桩位进行复核，偏差不得大于20mm。为便于成桩深度的控制，施工前应在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长，当桩长变化时擦去旧标记，做好新标记。
（6）.水泥浆液拌制。
施工前应搭建好拌浆施工平台，平台附近搭建水泥库，对全体工人做好详细的施工技术交底工作，水泥采用P042.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比严格控制在1.5～1.7，具体根据可现场实际情况调整，水泥总体掺量为20%（重量）。
（7）.喷浆、搅拌成桩。
启动电动机，根据土质情况按计算速率，放松卷扬机使搅拌头自上而下切土拌和下沉，直到钻头下沉钻进至桩底标高。按照搅拌桩施工工艺要求，钻杆在下沉和提升时均需注入水泥浆液，每次下降时喷浆60％，提升时喷浆40％。钻机钻进和提升速度宜控制在0.6～1m/min，按照技术交底要求均匀、连续注入拌制好的水泥浆液，钻杆提升完毕时，设计水泥浆液全部注完。
五．特殊情况的处理措施。
有异常时，如遇无法达到设计深度进行施工时，应及时上报甲方、监理，经各方研究后，采取补救措施。在碰到地面沟或地下管线无法按设计走向施工时，宜与设计单位、业主、监理共同协商，确定解决办法。施工过程中，如遇到停电或特殊情况造成停机导致成墙工艺中断时，均应将搅拌机下降至停浆点以下0.5m处，待恢复供浆时再喷浆钻搅，以防止出现不连续墙体；如因故停机时间较长，宜先拆卸输浆管路，妥为清洗，以防止浆液硬结堵管。发现管道堵塞，应立即停泵处理。待处理结束后立即把搅拌钻具上提和下沉1.0m后方能继续注浆，等10～20秒恢复向上提升搅拌，以防断桩发生。施工过程中一旦出现冷缝则采取在冷缝处围护桩外侧补搅素桩方案，在围护桩达到一定强度后进行补桩，以防偏钻，保证补桩效果，素桩与围护桩搭接厚度约10cm。在整个基坑开挖阶段，我公司将组织工地现场小组常驻工地并备好相应设备及材料，密切注视基坑开挖情况，一旦发现墙体有漏点，及时进行封堵。
六．结语
这次在天津石化铁路翻车机室施工中应用了三轴搅拌桩止水帷幕的技术,其实践证明了在深基坑施工中,三轴搅拌桩止水帷幕具有种种优势，比如可以降低施工难度、节约成本,除此以外还可以解决复杂地质水文条件下深基坑施工抽水降压所带来的周边环境保护问题,还有深基坑止水隔水问题。所以,在市政建设过程中要进行大力推广和应用。
参考文献：
［1］朱俊坡. 基坑支护三轴搅拌桩施工方案 [期刊论文] 《科技资讯》 2012年6期
［2］杨勇勇，采用三轴搅拌桩联合降水施工隧道联络通道的施工工法
[期刊论文] 《科技资讯》 2012年3期
篇6
技术标准（含规范、规程、规定）是工程勘测、设计、施工、养护、管理的技术依据，是保证工程安全、耐久和衡量工程质量的重要尺度。
我国地域辽阔，气候、水文地质南北东西差异较大，在国家标准、行业（部颁）标准、协会标准的基础上编制地方标准更符合地域工程实际，是十分迫切的、必要的。
我国地方标准规范编制工作，开展较早的是城乡建设系统。交通地方标准编制起步较晚，近几年，部分省（市）已出台一些内容较有特点的地方标准（含规程、技术要求、指南），如江苏省交通厅编写的《高速公路养护质量检验评定》（DB32/T944-2006）、《高速公路大中修工程质量检验评定》（DB32/T945-2006）;上海市公路管理处编写的《公路沥青路面预养护技术规程》（SZ-G-D01-2007）；河南省交通厅主编的《河南省高速公路技术要求》、《河南省公路养护管理决策支持系统》；新疆交通厅主编的《盐渍土地区公路设计与施工技术指南》；吉林省交通厅主编的《公路工程抗冻性设计与施工技术指南》；广东省交通厅编写的《路面典型结构（系列）》等。
2008年山东省交通厅将我省交通基础设施建设地方标准编制列入行业“四化管理”重要实施内容，以贯彻落实科学发展观，将近年来我省交通创新成果迅速转化为先进生产力，展示我省交通最新技术水平和技术成就。
现将本人在编制办工作实践的体会和收获小结如下。
1.地方标准工作是创新成果转化为先进生产力的重要途径
我省交通基础设施建设，自改革开放以来取得了长足发展，尤其是山东的公路勘察设计、建设、养护、管理的综合技术二十多年来一直居于国内领先水平，许多科研、工程重大创新成果，已积累和奠定了编制地方标准的技术基础。。
1.1《大粒径透水性沥青混合料设计及施工技术指南》（省公路局主编）
针对我国传统的半刚性基层的干缩和温缩裂缝引起沥青面层的反射裂缝，同时，由于半刚性基层材料抗冲刷能力较差，而密实型的沥青混凝土又不具备层间排水功能，在荷载和水的共同作用下极易产生常见的、多发的路面早期病害，为探索高等级沥青路面早期结构性破坏的关键因素，我省于2001年即立项进行研究，在国内率先开发了具有排水和应力吸收作用的新型路面结构材料-大粒径透水性沥青混合料LSPM（Large Stone Porous asphalt Mixture）和基于LSPM的新型路面结构，其具有良好的透水性，抗车辙，抗反射裂缝和抗疲劳性，既能发展半刚性基层强度高、造价低的优势，又能克服其易开裂、易发生水损害的缺陷，大大延长了路面的使用寿命。通过7年的试验观测，取得了良好的效果，积累了丰富的基础资料。
1.2《旧水泥混凝土路面碎石化应用技术指南》（省公路局主编）
我省约有7000公里水泥混凝土路面，全国30余万公里。随着使用年限的增长和超载车辆的破坏作用，出现了不同程度的各种类型的路面结构损伤破坏，传统的改造技术（重铺、冲击压稳后补强），造价高、环境污染严重，且反射裂缝消除不理想。碎石化改造技术随着多锤碎石化设备MHB（Multiple-Head Breaker）的引进使用，破碎的旧水泥混凝土板块具有明显不同的颗粒组成，形成咬合嵌挤状态，其硬度均匀性好，可改善加铺路面的受力状态，避免产生反射裂缝。通过大量试验研究和工程实践，已形成一系列成套的应用技术。
1.3《斜拉桥换索设计与施工指南》（省交通规划设计院主编）
斜拉桥是大跨径桥梁主要桥型之一，其设计基准期为100年，而斜拉索的设计寿命只有25~50年。我国上世纪已建成的40余座斜拉桥中，65%已全部或部分更换了拉索，今后仍将有大量斜拉索需要更换。换索工程涉及量测与评价技术、结构分析计算，材料防护、伴生的梁塔加固，换索工艺及施工控制等多专业。由于至今国内外尚无此领域方面的规范，致使部分换索工程索力紊乱，梁塔次生内力变化异常，主梁线型起伏，严重影响着结构的正常使用寿命和耐久性。1995年，省交通规划设计院、原省公路工程总公司和原省交通工程总公司承担了我国乃至亚洲首座斜拉桥（济南黄河公路桥）换索工程，在精心设计、合力攻关和严细监控下，取得了国内首创工程实践经验。经过近十多年来国内换索工程中关键和先进技术经验积累形成的指南，将有效地指导换索设计和施工。
1.4《预应力混凝土连续梁式桥养护指南》（省交通规划设计院主编）
预应力混凝土连续梁式桥（包括连续梁、连续刚构、刚构-连续组合体系）约占我国大桥、特大桥数量的2/3，是大桥、特大桥的主力军。然而该桥型中相当数量的桥跨结构在运营不足十年内即出现大量裂缝和跨中下挠，提前进入维修加固期。而目前桥梁养护部门结构病害诊断技术力量薄弱，检测手段落后，考虑结构损伤影响的承载力评估方法还不完善，维修加固技术深度不够，且往往忽略了桥梁带载加固受力的特点，缺乏预防性养护理念，甚至失养，致使运营不足十年即衰变成三、四类桥。本指南在总结东明黄河大桥等多座桥的养护、维修加固技术的基础上，并从设计源头解析，提出检查评估、养护维修加固及运营管理技等技术要求和规定，内容涵盖了国内近年来科研成果，较现行桥梁养护规范更具有先进性、针对性和可操作性。。
2.地方标准建设是可持续发展重要技术载体
标准规范要认真执行国家的有关技术方针政策和法律法规，引导行业健康、可持续发展，以满足设计建设和养护需求，同时应提升至资源节约、环境友好，体现以人为本的高度。我省近二十年来修建高速公路的实践中已积累了大量典型示范设计工程示例，为可持续发展奠定了基础。
2.1《山东省高速公路人本化设计》（省交通规划设计院主编）
根据工程的实际，合理运用各项技术指标并创造性地进行公路总体设计，使线形几何设计、路基路面设计、桥梁及路线交叉设计、交通工程与沿线设施更加符合人的行为习惯、生理结构、心理情况、思维方式等，在原有设计基本功能的基础上，对设计进行优化，科学确定技术标准、灵活合理地运用技术指标及其组合，避免随意性，给司乘人员以安全、舒适、方便、环保的出行环境和条件。是设计中的人文关怀，是对人性的尊重。
2.2《山东省高速公路节约土地设计指南》（省交通规划设计院主编）
高速公路设计应贯彻“节约用地”的设计理念。在高速公路设计中，根据公路在路网中的地位和功能，科学、准确的调查和预测公路交通量，合理确定公路等级、设计速度和路基宽度等技术标准。合理布设路线，尽量避绕基本农田或者高产田、充分利用老路进行改造、合理运用技术指标、合理控制互通立交和服务区规模等，以达到合理利用土地资源，减少公路用地，实现公路用地集约化的目标。
2.3《山东省废胎橡胶粉沥青及沥青混合料设计施工技术指南》（山东高速工程咨询公司主编）
篇7
Keywords: the cement road surface; asphalt overlay; shear strength; the influence analysis
中图分类号：U416.2 文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1. 引言
20世纪60年代中期开始，水泥路面就开始在我国得到应用，它以强度高、使用寿命长、维护保养费用低、抗磨耗能力强等特点，得到了广泛的应用和发展。目前，我国已成为世界上水泥混凝土路面拥有里程最多的国家。但是，早期修建的水泥混凝土路面现在都不同程度地出现了结构性破坏或功能性缺陷，严重影响了道路的服务水平及车辆的行驶安全。为保证这些路面的使用性能，并且能够充分发挥旧路面的结构功能，最有效的方式之一就是对旧水泥路面进行加铺罩面养护。
在对旧水泥路面进行加铺层养护时，最关键的一个问题就是对加铺层与旧路面的层间结合处理。本研究结合目前旧水泥路面加铺层研究现状，以层间抗剪强度作为评价层间结合的重要指标依据，通过试验分析沥青加铺层与旧水泥路面层间抗剪强度的影响因素。
2. 抗剪强度影响因素分析
2.1 粘层油洒布量对抗剪强度的影响
粘层油用量对层间抗剪强度有着十分显著的影响。用量过少，不能够提高足够的粘结力；用量过多，在层间产生富余，不仅无法起到良好的粘结作用，反而会形成层，导致层间滑移等病害的产生。因此，首先应确定粘层油的最佳用量。
采用某种高性能改性乳化沥青为粘层油，制备试件，分别在25℃下进行层间直剪试验，测定不同粘层油用量时的层间抗剪强度，从而确定出粘层油用量对抗剪强度的影响规律。
表1不同粘层油用量时层间抗剪强度
图125℃时不同粘层油用量与层间抗剪强度关系曲线
由表1和图1可知，25℃时，随着粘层油用量的增加，层间抗剪强度先增大后减小。这充分说明，粘层油用量过少，不足以起到充分的粘结作用，而用量过多，则容易在层间起到滑移的作用，反而成为薄弱层。
2.2 温度对抗剪强度的影响
表2为不同温度下，三种粘层油层间抗剪强度对比试验数据。
表2温度对层间抗剪强度的影响
图2 温度与层间抗剪强度关系曲线
由表2和图2可知，随着温度的升高，三种粘层油的层间抗剪强度显著下降；60℃时，普通乳化沥青的层间抗剪能力几近丧失，而高性能乳化沥青的层间抗剪强度较普通乳化沥青和SBS改性乳化沥青都高。由此可说明，温度升高对层间抗剪强度的影响十分显著，而采用温度稳定性较好的粘层油沥青可以一定程度上减缓层间性能的下降。
2.3 旧路面处理方式对层间剪切强度的影响
旧水泥混凝土路面加铺沥青层时，某些旧水泥板块结构完整，但是由于长时间的使用，各项功能都有了相应的衰减，特别是原路面的粗糙程度。
众多加铺过程都未对旧水泥混凝土路面进行表面处理，而是直接加铺了沥青面层，这样会导致层间粘结不够，会在加铺后不久就产生早期破坏。常见的水泥混凝土路面的表面处理方法有：
（1）表面清扫
采用强力清扫机清扫混凝土表面浮浆，可以提高新旧路面之间的粘结程度。在某水泥路面加铺工程中，对进行清扫和未进行清扫的路面加铺效果进行了对比。结果表明，进行旧路面清扫后，层间抗剪强度会提高20%多。
（2）界面粘结增强剂处理
界面粘结增强剂（简称界面剂）的应用属于对原有水泥混凝土进行化学处理，界面剂喷洒在水泥混凝土表面，轻质成分很容易挥发，挥发后即在水泥混凝土表面形成单分子层或多分子层。有关研究表明，界面增强剂剂对层间粘结强度有明显改善作用。水泥混凝土路表面喷洒界面增强剂后，层间抗剪强度提高了15%~20%。
（3）粗糙化处理
目前，旧水泥混凝土路面表面糙化的处理方法分为物理方法和化学方法。物理方法分为喷射处理和机械处理两种。喷射处理包括：喷砂打毛法和射流打毛法。机械处理包括：凿毛处理法、铣刨恢复法和钢刷划毛法。化学方法常用的是酸浸蚀法。试验表明，采用粗糙化处理后的路面的层间抗剪强度相较普通路面会提高30%多。
（4）旧路面破碎处理
破碎工艺按破坏特性的不同分为3种:震裂压稳、碎裂压稳和碎石化。对旧水泥路面进行破碎处理可以有效的预防旧路面的脱空及强度的不足，对层间粘结效果很大的影响，根据破碎程度不同，影响效果也不同。
2.4 层间处治方式对抗剪强度的影响
根据公路等级及各地材料供应状况，按照功能需要，层间处治有多种形式，主要包括沥青砂封层、稀浆封层、碎石封层等。另外，由于应力吸收的功能需要，层间使用的材料还包括土工布、玻璃纤维格栅等强度材料。
使用较广的方法是在沥青加铺层和旧水泥混凝土路面间添加一层夹层。按夹层用途可分为两类：加筋类和应力吸收类。设置中间夹层的主要目，是使温度作用下板长变化引起的接缝变化及车辆荷载作用下相邻板边的竖向位移被大变形率的材料所吸收，从而起到降低裂缝应力峰值的作用，同时还具有防水层的作用。同时，合理地设置夹层还可以加强旧水泥路面与沥青加铺层的粘结，增强层间抗剪切性能，从而能改善路面应力分布。
2.5 竖向荷载对抗剪强度的影响
竖向荷载主要来自于行车荷载，路面在使用期内经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力应变反复变化的状态，导致路面材料的路用性能逐渐下降，粘层材料的层间抗剪强度也逐渐降低。现对比三种粘层材料在不同竖向荷载下抗剪强度的变化情况。见表3。
表3不同竖向荷载下三种粘层油的层间抗剪强度
图3 不同竖向荷载与层间抗剪强度关系曲线
由表3和图3可知，同一种粘层油，抗剪强度随着竖向荷载的增加而增大，这是因为层间抗剪强度来自于粘结力和摩擦力两个方面，当竖向荷载增大时，摩擦力增大，所以抗剪强度随之增大。当竖向荷载较小时，抗剪强度主要由粘结力提供，故高性能乳化沥青在0.1MPa时的层间抗剪强度明显高于普通乳化沥青和SBS改性乳化沥青，说明高性能乳化沥青材料本身的粘结性能要优于其它两种粘层材料；随着竖向荷载的增加，抗剪强度主要来自于摩擦力，故在0.5Mpa时三种粘层油的层间抗剪强度差别不是很大。
3. 结论
对水泥混凝土路面进行沥青加铺层养护是一种比较常用的养护方式，而影响旧水泥路面与沥青加铺层的层间结合状态的因素有很多，本文结合工程实践经验及室内外试验，对常见的影响因素作了初步的分析，具有很高的工程参考价值。
参考文献
[1] 袁玉卿.旧水泥路面沥青加铺层间理论与APP油毡防裂技术[D].西安:长安大学,2007,6.
[2] 李林.旧水泥混凝土路面改造加铺技术研究[D].西安:长安大学,2007,6.
篇8
文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）20-0129-02
1 引言
调查研究结果表明，30%左右的道路交通事故是由于道路的原因导致的。影响道路交通事故的主要原因除道路线型设计外还与环境条件、路面材料、路面破损程度、路面抗滑性能、路面平整度等因素有关，其中路面的抗滑性能至关重要。20世纪80年代，英国调查研究指出：路面的摩擦系数每提高0.1SFC，雨天事故率就降低13%[1]，抗滑性能的提高，一定程度上能大幅提高行车安全。降雨会导致路表面覆盖一层水膜，由于水膜的作用，使得路面变滑，轮胎与路面的附着系数显著降低，如果车辆行驶速度过快易产生“水漂”现象[2]，使得车辆方向失控。夜间行车时，灯光照射在路表水膜上易发生镜面反射，造成眩光现象，对驾驶人的行车路线造成干扰，最终导致各种交通事故的发生。
为了适应当地多雨气候，提高路面的抗滑性能，湖南省交通科技计划项目在浏阳试铺筑了一条防滑降噪沥青路面。防滑降噪沥青路面以单一粒径碎石为主，按嵌挤原理形成骨架-空隙结构的开级配沥青混合料，通常空隙率为15%～25%，它能够从面层的连通大孔隙向两侧排走路面雨水，减少路面水膜效应，提高路表面的抗滑性能。
2 工程概况
试验路段位于湖南长沙市浏阳S103线K67+00-K68+00段，全长1 km，宽12 m，双向两车道，设计车速为60 km/h，为二级公路大修改建道路。路面结构层设计为：上面层4 cm厚开级配沥青混合料抗滑磨耗层，下面层5cm厚中粒式AC-20C沥青混凝土，中间使用乳化沥青作为粘层。为了保证路面结构的稳定性，试验段采用中国石化SBS改性沥青为粘结油，使用江西辉绿岩集料和 石灰岩矿粉填充，各项技术指标均满足要求。
3 试验与分析
试验路铺完后我们在2015年的1月、4月、6月、9月、12月分别对防滑降噪沥青路面与密级配沥青路面进行常规的渗水系数、3 m直尺法平整度、铺沙法构造深度、噪音、摆式摩擦系数等性能检测试验。本论文只对两种沥青路面的构造深度与摩擦系数进行比较分析。
3.1 路面构造深度测试
两种沥青路面的构造深度均采用手工铺砂法由同一个人测定。分别选取三个典型桩号，防滑降噪沥青路面测点桩号为K67+000、K67+500、K67+900，密级配沥青路面的测点桩号为K66+900、K66+400、K65+900。构造深度测量是在每个桩号的行车轮迹带上每隔3 m测1个点，共测三处取均值。一年中5次测定的地点桩号相同，所以测量的结果具有可比性。图1为防滑降噪沥青路面与密级配沥青路面一年中5次构造深度的平均值对比图。
从图1中可以看出，密级配沥青路面的构造深度随着道路的使用时间变化不大，线型基本稳定，趋于水平发展；防滑降噪沥青路面的构造深度随道路的使用时间显著减小，特别是第2次和第4次较为明显，主要因为在荷载反复作用下，路面结构发生变化，空隙率稍微有减小，并且该路面为二级公路，各种行驶车辆轮胎没有进行清理，孔隙被灰尘与垃圾堵塞，但是在第5次测试结果中可以看出，防滑降噪沥青路面的构造深度减小的不明显，这与路面结构稳定和当地的气候条件、车辆清洁有关，因为在11月和12月初期，浏阳出现多雨天气，雨水将孔隙中堵塞的部分尘土与垃圾冲走，所以，出现了构造深度减小不明显的情况。总而言之，虽然防滑降噪路面的构造深度出现了衰减，但还是要比密级配的大得多。
3.2 路面摆式摩擦测试
沥青路面的抗滑性能主要与轮胎-路面的宏观纹理和微观纹理有关，即与面层的使用集料、使用的混合料级配有关，一般借助摆式摩擦仪来测定，用摆值进行计算分析，因为摆值与抗滑性能成正比[3]。
采用摆式摩擦仪分别测定两种沥青路面的摆值，选取的桩号与测量构造深度的桩号相同，在每个桩号的行车轮迹带上每隔3 m测5个数据，共测三处。一年中5次测定的地点桩号相同，所以测量的结果具有可比性。图2为防滑降噪沥青路面与密级配沥青路面一年中5次测试的摆值的平均值对比图。
从图2中可以看出：①在跟踪观测的一年时间内，防滑降噪沥青路面的摩擦系数随时间变化而持续增大，但是在初期摩擦系数较低，主要是由于路面摊铺初期，集料上面裹覆的沥青较厚，在测试中，抗滑磨耗层的表面比较光滑，所以初期的摩擦系数较低。随着车辆荷载和车辆轮胎的反复磨耗作用，集料表面的沥青膜被磨耗变薄再慢慢的被磨耗掉，露出较多的集料，此时路面的抗滑性能主要依靠集料的棱角性与集料表面的纹理构造，摩擦系数随之也增大。②在观测初期，密级配沥青路面的摆值与防滑降噪沥青路面很接近，防滑降噪沥青路面的抗滑优势不明显，但是在后期的观测中可以看出，防滑降噪沥青路面的摆值明显高于密级配沥青路面，超过其近20%。密级配沥青路面的摆值出现初期减小，后期缓慢增大的情况，这与路面面层的沥青混合料有关。在沥青路面的持续使用中，集料会进一步磨平，测试摆值会越来越小，摩擦系数越来越小，路面的抗滑性能会出现减弱，所以，为了保证路面的抗滑性能，在选取良好的集料与采用较好的级配和较适宜的施工技术上至关重要的。
4 结论
通过对防滑降噪沥青路面与密级配沥青路面的构造深度和摩擦摆值结果的对比分析，可以得出以下结论。
（1）随着路面服役时间的增加与有效孔隙的变化与堵塞，防滑降噪沥青路面的构造深度逐渐减小，出现了明显的衰减，但是还是要比密级配沥青路面的构造深度大得多。
（2）在路面的使用初期，两种沥青路面的抗滑能力很接近，防滑降噪沥青路面的抗滑性能优势不明显。主要原因为混合料沥青膜较厚，沥青本身较光滑。
（3）从对比图和分析结果看出，横向摩擦力系数与构造深度没有明显的相关特性。
（4）随着路面服役时间的增加，防滑降噪沥青路面表现出明显的抗滑性能，比密级配沥青路面的抗滑性能超出近20%，主要是由于面层集料沥青膜被慢慢磨耗，集料的棱角与表面纹理起到抗滑作用。预测路面使用后期，路面的抗滑性能会逐渐衰减，但还是具有一定的抗滑性能。
参考文献：
篇9
Key words：Expansive soil；Research advance；Review
中图分类号：TU475文献标识码：A 文章编号：
引言
膨胀土是指吸水后显著膨胀、失水后显著收缩的高塑性粘性土。随着工程中膨胀土问题的逐渐增多，膨胀土对工程的危害已成为当今岩土工程界急需解决的全球性技术难题之一。20世纪30年代，国外首先开始注意到膨胀土的破坏现象。50年代末，美国首次全国性的膨胀性粘土学术会议在科罗拉多州召开。60年代到70年代后期，英国、美国、罗马尼亚、前苏联及日本都相继在正式的土工规范及铁路规范等文件中增列了有关膨胀土的条文内容。我国于20世纪50年代初，在修建成渝铁路工程中，首次遇到成都粘土膨胀危害问题，从而拉开了我国膨胀土研究的序幕。到了60年代，国内已经开始从膨胀土的结构、矿物成分、分类及膨胀基本特性等方面开展了详细研究工作。70年代中期，膨胀土的普查工作已在国内大规模的进行。80年代后期，国内膨胀土的研究重点主要集中在铁路路基处理上，并于1987年制定了《膨胀土地区建筑技术规定》[1]。迄今为止，国内外已召开过多次国际膨胀土研究与工程会议及国际非饱和土研究与工程会议，国外许多国家也都相继制定了膨胀土地区建设的规范文件[2]。有关膨胀土的结构特征、力学特性、变形特点等问题都取得了一定的突破。膨胀土的研究逐渐从一个国家或地区的研究逐渐发展成为世界性共同研究的课题。本文主要在前人研究基础上对膨胀土的研究现状作简要概述。
膨胀土的分布及成因类型
1.1膨胀土的分布
膨胀土在我国及世界范围内的堆积历史都较为悠久。跨越了第四纪、新第三纪及其以前若干时期。目前，已发现多达40余个国家存在膨胀土堆积，其中我国是世界上膨胀土分布最广，面积最大的国家之一。自50年代以来，我国先后发现膨胀土危害的地区已达20余个省、市、自治区。分布范围主要集中于珠江、长江中下游、黄河中下游及淮河、海河流域的广大平原、盆地、河流阶地以及平缓丘陵地带。
1.2膨胀土的成因类型
据国内外大量膨胀土研究成果，膨胀土的类型主要有以下几种类型：
（1）残积(风化)型膨胀土
残积(风化)型膨胀土不仅是工程问题和地质灾害最严重的一种膨胀土，同时也是热带、亚热带气候区特别是干旱草原、荒漠区最主要的膨胀土类型。残积型膨胀土具有高空隙性、高含水量和强烈胀缩的特点，这种不良特性来自化学风化作用，可使母岩结构破坏，矿物化学分解，碱及碱土金属和碳酸盐淋失，导致结构物不均匀开裂变形、结构破坏等。根据母岩成分不同形成的膨胀土有:a）玄武岩、辉长岩形成的含蒙脱石的残积膨胀土；b）泥灰岩、钙质泥岩残积膨胀土；c）泥质岩残积型膨胀土。
（2）沉积型膨胀土
工程实践和理论研究表明，并非所有的粘土都具有显著的膨胀性，而仅仅是有效蒙脱石含量大于8%～10%的高塑性粘土才具有显著的膨胀性。由于蒙脱石是微碱性富含Mg的地球化学环境下的产物，因此富含蒙脱石及其混层矿物的沉积型粘土主要形成和分布在半湿润、半干旱的暖温带和南北亚热带半干旱草原气候环境的沉积盆地中，其形成方式可以是湖积、洪积、坡积或冰水沉积。
（3）热液蚀变型膨胀土
地下热水和温泉分布区由于热水和温泉与岩石的相互作用，导致岩石中长石等矿物分解转化为蒙脱石而形成膨胀土，但并非各种岩石都可以产生蒙脱石化作用，通常仅是中基性火成岩，如玄武岩、辉绿岩、安山粉岩等。因此，热液蚀变型膨胀土这种类型并不普遍，我国仅在内蒙古阿巴嘎旗第四纪玄武岩和温泉发育区有灰绿色热液蚀变型膨胀性粘土的分布。国外在近代火山活动频繁、温泉热水发育的地区较多。
膨胀土的结构
结构是影响膨胀土工程性质的另一个重要因素。膨胀土的结构包括宏观结构和微观结构，其中宏观结构的主要特征是膨胀土的多裂隙性。多裂隙所构成的裂隙面及软弱面是宏观结构对膨胀土工程性质影响的最直接原因[3]。由于裂隙的存在破坏了土体的完整性，从而使强度评价产生困难。同时由于裂隙具有不均一性和变动性，使膨胀土表现出不同的强度特性[4]。耿建彬[5]将裂隙的形成和发育分为原生裂隙和次生裂隙，并研究了影响次生裂隙形成发育的因素。易顺民[6]结合分形几何和裂隙结构，探讨了膨胀土裂隙研究的定量化模式。膨胀土的微结构是膨胀土在一定的地质环境和条件下，由土粒孔隙和胶体结构等组成的整体结构。对膨胀土微观结构的研究，有助于了解膨胀土的力学特性。随着X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等测试技术的发展以及数字化图像处理技术的应用，使人们对土的微观结构的认识更深一步,发展到定量研究阶段。Delage[7]认为对非饱和土力学性质的理解需要用可靠的概念模型来实现。第一种概念模型涉及到非饱和土的微结构，第二种模型即非饱和土的弹塑性模型。Delage等在对压缩淤泥的微结构研究中注意到各种状态下压缩土的结构特征，以及含水量变化对土结构的影响。Alonso[8]等在研究膨胀土的结构特性后提出双结构模型，指出微结构对应饱和的内部凝聚孔隙，它主要受黏土与水的物理化学相互作用，并认为微结构具有可逆性。刘松玉[9]用分形理论研究了膨胀土的微观结构，并建立了相应的数学模型。对膨胀土的微结构的研究有助于我们对土的力学性质、胀缩机理的深入理解和认识，但还需要深入研究土体微结构变化对工程性质的影响。
膨胀土的判别分类
在膨胀土地区进行工程建设，必须正确识别膨胀土与非膨胀土，并对膨胀土进行分类，即将工程性质基本相似的膨胀土划分为同一类别，以便为工程的设计与施工提供合理的参数和科学依据。
膨胀土在世界各地都有分布，成因类型多种，关于膨胀土的判别，国内外尚不统一，就我国也有多个标准，如：公路工程地质勘察规范(JTJ064-98)、公路路基设计规范(JTG D30-2004)、公路土工试验规程(JTJ051-93)、岩土工程勘察规范(GB 50021 2001)、膨胀土地区建筑技术规范(GBJ112-87)等。
上述各规范对膨胀土的规定互有出入，即使公路部门执行的公路标准也还存在如何执行的问题。虽各标准界限和强调重点有所不同，但各标准都是以自由膨胀率δep为初判的标准，以胀缩总率（eps或ep50)为终判标准[10]，见表2、表3。各种规范(规程)对膨胀土的定义和判定标准不尽相同，说明各行业标准有所差异。膨胀土的含义、命名、判别方法及工程性质评价仍主要以《膨胀土地区建筑技术规范》(GBJll2-87)为依据。在此基础上，许多学者对判别指标的选取及评判方法进行了相关研究，取得一定的成果，如杨世基指标[11]等。
表2 膨胀土的初判标准
规范、标准代号 膨胀土等级 自由膨胀率δep /% 说明
I 、Ⅱ 、Ⅲ 、Ⅳ、V 强 ＞90 I 、Ⅱ 、Ⅲ强调“高塑性，高液限”， IV 、V 强调综合判断.
中 65～90
弱 40～65
表3 膨胀土的终判标准
规范、标准代号 判断计算式 胀缩总率eps或ep50 说明
I 、Ⅱ 、Ⅲ 胀缩总率 eps:>4% 强 主要考虑士的可能含水量变化
eps /% eps:2～4% 中
eps:0.7～2.0% 弱
Ⅳ、V 地基胀缩变形量Sc /mm Sc: >70 mm 强 除考虑含水量变化外，还考虑地基的工作应力
Sc:35～70 mm 中
Sc:
注：ωn均为地基收缩过程中可能产生含水量的下限值；ω为土的天然含水量山；λn为收缩系数，通过收缩试验确定；ep50为50 kPa 压力下的膨胀率；σepi为第i层土在地基应力作用下的膨胀值(mm)；∆ωi为第i层土可能发生含水量变化值(以小数表示)。
膨胀土的物理力学性质
4.1 膨胀土工程特性
（1）胀缩性。胀缩性指膨胀土吸水后体积膨胀，失去水分后体积收缩的特性。如膨胀受阻产生膨胀力可使路面隆起，失去可使路面下沉或土体干裂。膨胀土不同于其它粘土的胀缩性，反复的干缩湿胀导致土体的有效凝聚力下降，使得土体的强度降低。
（2）多裂隙性。膨胀土中的裂隙，主要可分为垂直裂隙、水平裂隙与斜交裂隙三种类型。这些裂隙将土体层分割成具有几何形状的块体，如菱块状、短柱状等，破坏了土体的完整性。膨胀土路基边坡的破坏，大多与土中裂隙有关，且滑动面的形成主要受裂隙软弱结构面控制。目前有两种观点阐述膨胀土的裂隙性，一是认为裂隙的产生由于膨胀土的胀缩特性导致，由于反复的吸水膨胀、失水干缩，反复周期变化，导致土体结构松散，而结构的松散使得雨水进入，又为胀缩创造了条件。另一观点认为，裂隙性引起的应力集中和吸力下降等原因造成了土层软化，引起土体的破坏。
（3）遇水崩解性。膨胀土浸水后体积膨胀，在无侧限的条件下则发生吸水湿化。不同类型的膨胀土崩解性不同，强膨胀土浸水后，几分钟很快就完全崩解；弱膨胀土浸水后，则需要经过较长的时间才能逐步崩解，且不完全崩解。
（4）超固结性。膨胀土大多具有超固结性，天然空隙比较小，干密度较大，初始结构强度较高。超固结膨胀土路基开挖后，将产生土体超固结力释放，边坡与路面出现卸载膨胀，并常在坡脚形成应力集中区和塑性区，使边坡容易破坏。超固结性是膨胀土的一个重要特征，这个特征越来越受到重视，并被认为是导致边坡渐进性破坏的一个重要原因。
（5）强度衰减性。膨胀土强度为典型的变动强度，具有峰值极高而残余强度极低的特性。由于膨胀土的超固结性，其初期强度高，随着土体受胀缩效应和风化作用时间的增加，抗剪强度将大幅度衰减。强度衰减的幅度与速度和土体的物质组成、土的结构和状态、风化作用以及胀缩性的大小有关。
（6）易风化特性。膨胀土受气候因素影响，极易产生风化破坏作用。路基开挖后，土体在风化作用下，很快产生碎裂、剥落和泥化等现象，使土体结构破坏、强度降低。按其风化程度不同，一般可将膨胀土划为强、弱、微三层。
4.2膨胀土物理特性
膨胀土按粘土矿物分类，可以归纳为两大类，一类以蒙脱石为主，另一类以伊利土和高岭土为主。蒙脱石粘土在含水量增加时出现膨胀，而伊利土和高岭土则发生有限的膨胀，引起膨胀土发生变化的条件，有一下几方面：
（1）含水量。膨胀土具有很高的膨胀潜势，这与它含水量的大小及变化有关，如果其含水量保持不变，则不会有体积变化。在工程施工中，建造在含水量保持不变的粘土上的构造物不会遭受由膨胀而引起的破坏。当粘土的含水量发生变化，立即就会产生垂直和水平两个方向的体积膨胀，含水量的轻微变化，仅1%～2%的量值，就足以引起有害的膨胀。
（2）干容重。粘土的干容重与其天然含水量是息息相关的，干容重是膨胀土的另一重要指标。γ=18.0KN/m3的粘土，通常显示很高的膨胀潜势。这表明着粘土将不可避免地出现膨胀问题。
（3）渗透性。饱和渗流是非饱和土力学的重要组成部分，也是水文地质、地下水资源与环境和农田水利等学科领域共同关心的问题。Richards[12]将Darcy定律推广应用到非饱和渗流中，建立起水相渗流所满足的控制方程，即通常称为的Richards方程以后，人们才开始了非饱和渗流的研究。基于Richards控制方程的饱和-非饱和渗流得到了深入的研究，并成功地应用到许多实际工程中。早期对非饱和渗流的研究主要是定性研究和在理论上求精确解或级数解。Coleman和Bodman[13]最早研究了入渗后土壤剖面含水率分布，他们将含水率剖面分为四个区，即饱和区、过渡区、传导区和湿润区，这使人们对入渗过程有了初步的定性认识。20世纪60年代，随着计算机的出现，基于Richards方程的非饱和渗流数值模拟得到了前所未有的发展，早期主要用有限差分方法求解Richards方程，后来随着有限元方法的迅速发展成熟，后者逐渐取代了前者成为非饱和渗流数值模拟的主要方法。高骥等[14]对堤坝中由于洪水暴涨暴落产生的动态渗流作了饱和-非饱和数值模拟研究，在有限差分方法中采用了全隐式交替方向迭代法以及添加附加项来模拟饱和-非饱和渗流。
（4）液限、液性指数。液限、液性指数（不叫液限指数）以及塑限、塑性指数在土力学中是评价粘性土的主要指标。同一种粘性土随其含水量的不同而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。
土由半固态转到可塑状态的界限含水量称为塑限，由可塑状态到流动状态的界限含水量称为液限。土的塑限和液限都可通过试验得到。塑性指数和液性指数可以根据土的塑限和液限通过计算求得：
塑性指数=液限含水量－塑限含水量，液性指数=（土的天然含水量－塑限含水量）/塑性指数。根据塑性指数可以对粘性土进行分类，根据液性指数可以判断土物理状态，土的液性指数越小，土越硬。
（5）黏粒含量。膨胀土按黏土矿物分类，可以归纳为两大类，一类以蒙脱石为主，另一类以伊利土和高岭土为主。蒙脱石黏土在含水量增加时出现膨胀，而伊利土和高岭土则发生有限的膨胀。膨胀土的黏土矿物成分是决定其工程特性的主要内在因素。已有的研究表明，当黏土矿物中蒙脱石的含量达到5%时，即对土的膨胀性与强度产生影响，若蒙脱石含量超过20%，即土的工程性质主要由蒙脱石所决定，一般蒙脱石含量在12%以上的土，则具有较强的胀缩性[15]。
4.3膨胀土的基本力学性质
（1）变形与固结特性。膨胀土主要表现为吸水膨胀软化，失水干缩，即产生强烈的胀缩变形。膨胀土的变形可分为两大类：1）外加荷载作用下的压缩变形；2）外加荷载与入渗或浸水共同作用下的湿胀、湿化变形，或外加荷载与蒸发、风干、水位下降共同作用下的干缩变形。膨胀土的变形特性是膨胀土研究的重要研究内容之一，也是相关工程防治的关键，必须依据大量的室内试验和工程实例，分析并建立反映湿胀、湿陷、干缩特性的非饱和膨胀土的新型本构模型，才能较准确地描述膨胀土的变形特性。黄庚祖[9]通过膨胀土膨胀变形试验研究了膨胀变形的定性规律；徐永福[21]根据膨胀土的膨胀变形试验，提出膨胀土膨胀变形的模型，并利用这个模型解释了膨胀土的膨胀变形特征、通过统计各地区膨胀土的膨胀变形资料，得到膨胀变形与含水量和压力之间的定量关系、用轻便固结仪对宁夏膨胀土进行研究，得出膨胀量是含水量的线性函数，膨胀量的对数和压力的对数呈线性相关的规律。
（2）强度特性。膨胀土的强度特性较之普通的粘土要复杂得多。它既是膨胀土体抵抗破坏能力的表征，也是计算路堑、渠道、路堤、土坝等斜坡稳定性，以及支挡结构物土压力的重要参数。通常情况下膨胀土的峰值抗剪强度相当高，但从失稳的膨胀土边坡反算出的抗剪强度却远远低于其峰值。
膨胀土膨胀性
膨胀土胀缩性能及其指标
在工程地质中，这种粘土的膨胀现象很普遍，我们通过土工实验，得出粘土的力学指标，以供土质力学上的计算。通常对膨胀土的力学分析，主要是对其膨胀潜势和膨胀压力的研究后得出的。
（1）膨胀潜势，膨胀潜势就是在室内按AASHO标准压密实验，把试样在最佳含水量时压密到最大容重后，使有侧限的试样在一定的附加荷载下，浸水后测定的膨胀百分率。膨胀率可以用来预测结构物的最大潜在的膨胀量。膨胀量的大小主要取决于环境条件，如润湿程度.润湿的持续时间和水分的转移方式等。因此，在工程施工中，改造膨胀土周围的环境条件，是解决膨胀土工程问题的一个出发点。自由膨胀率Fs是指膨胀土经过粉碎风干后，一定体积的的松散土粒在水中没有任何限制条件下充分吸水产生自由膨胀，体积增大，试样稳定后的体积增量与初始体积之比。自由膨胀率与液限呈线性关系。线膨胀率δep是指膨胀土试样在无荷载(有荷载)有侧向限制条件下吸水后沿垂直方向膨胀的增量与初始试样高度之比。
（2）膨胀力，膨胀力就是膨胀压力。通俗的讲，就是试样膨胀到最大限度以后，再加荷载直到回复到其初始体积为止所需的压力。对某种给定的粘土来说，其膨胀压力是常数，它仅随干容重而变化。因此，膨胀力可以方便的用作衡量粘土的膨胀特性的一种尺度。对于未扰动的粘土来讲，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重时土的膨胀压力可以直接用来论述膨胀特性。膨胀力Pe指土体的体积膨胀受到限制时吸水后所产生的最大应力，膨胀土的膨胀力与原始含水量(或饱和度)和干容重之间有密切关系，即膨胀力随原始含水量的增大而减少，随干容重的增大而增大。膨胀力与膨胀率有近似线性关系。
（3）收缩含水量，收缩含水量ωs指土体失水收缩稳定后的最低含水量，也就是土体在水分被蒸发散失时体积产生收缩并到达恒定而不继续缩小时的界限含水量，一般称为缩限。
（4）收缩量，收缩量是指一定体积的膨胀土体在水分蒸发过程中其体积的缩小量值。在工程中，常采体缩率和线缩率表征。
综上所述，膨胀土的变化除了土的膨胀与收缩特性这两个内在的因素外，压力与含水量的变化则是两个非常重要的外在因素。准确地了解膨胀土的特性及变化的条件，就有可能估计到建造在这个地基上的路基及构造物将会产生怎样的变形，从而采取相应的地基处理措施。
膨胀土膨胀机理
膨胀土的矿物学理论研究者从矿物晶格构造出发，认为膨胀土的膨胀取决于膨胀土的矿物成分及其结构以及颗粒表面交换阳离子成分[2]等，膨胀土物理化学理论中以渗透理论、双电层理论应用较普遍，此理论认为膨胀土膨胀的主要原因是膨胀土颗粒表面产生了复杂的物理化学作用。膨胀土的膨胀性主要取决于矿物表面结合水层与扩散双电层的厚度(Grime R E；Lounghmm F C；华东水利学院土力学教研室)。膨胀土膨胀的物理力学理论包括有效应力理论、毛细管理论和弹性理论等[16]，该理论认为膨胀土的膨胀是在一定的外力作用下由膨胀土与水相互作用产生的物理力学效应引起的。
在这些理论中，应用较普遍是晶格扩张理论和双电层理论，晶格扩张理论认为膨胀土晶格构造中存在膨胀晶格构造，水易渗入晶层间形成水膜夹层，从而引起晶格扩张，使土体体积增大。但晶格扩张理论仅仅局限于晶层间吸附结合水膜的楔入作用，而没有考虑粘土颗粒间及聚集体间吸附结合水的作用。事实上，粘土膨胀不仅发生在晶格构造内部晶层之间，同时也发生在颗粒和颗粒之间以及聚集体和聚集体之间[10]。双电层理论认为双电层内的离子对水分子具有吸附能力，被吸附的水分子在电场力作用下按一定取向排列，在粘土矿物颗粒周围形成表面结合水膜。由于结合水膜增厚“楔开”土颗粒，从而使固体颗粒之间的距离增大，导致土体膨胀。双电层理论弥补了晶格扩张理论在解释粘土胀缩原因方面的不足，发展了结合水膜在膨胀理论中的应用，使得膨胀机理的理论更加全面和充实。
膨胀良
大量的工程实践表明，化学方法改良膨胀土是十分有效并且广泛适用的工程处理方法。因为一方面选用的化合物本身可以固结土体，起到粘结土粒的作用，例如水玻璃，树脂等进行灌浆处理。另一方面化合物和土本身还可以进行一些复杂的物理-化学反应改变膨胀土的亲水性质。目前，国内外应用化学方法改良膨胀土的添加剂主要有石灰，水泥，粉煤狄及其它各种可溶性的无机盐，有机类的有表面活性剂，各种有机聚合物等。还有使用无机有机复配体系，如聚合表面活性剂与石灰，水泥复配[17]。
6.1无机类改良剂
（1）石灰类改良剂
在膨胀土中加入石灰进行改性，主要是针对矿物中易亲水的蒙脱石、伊利石，使其与石灰发生化学离子交换，通过微结构的改变来改变工程性质即膨胀土中加入石灰后，由于石灰水化产生大量钙离子，与蒙脱石，伊利石等活动性矿物层起吸附水作用；同时也把大量钙离子和溶液中析出的Ca(OH)2粒子吸附到颗粒周围，使矿物颗粒一晶格边缘断链所产生的电荷吸附钙离子来取得平衡，形成石灰的水化物在膨胀土矿物颗粒表面聚集，其作用过程与Ca(OH)2的硬化过程同时进行。
具有扩张型晶体的蒙脱石类矿物，其离子交换量很大，易于和生石灰发生阳离子交换，从而限制了矿物的胀缩性，聚集和粘结在矿物表面的Ca(OH)2，经硬化结晶，形成一种防止膨胀土颗粒内水外散和外水内侵的固化层，其结果使膨胀土减弱亲水性，自身稳定性增加，石灰土试件达到一定的力学强度。当膨胀土中加入石灰以后，其击实土样结构形态多为团粒较大的集粒结构和基质状结构，这类结构也不利于吸水膨胀，因而用石灰处理后的石灰土的膨胀性也就得到了改良。利用生石灰改良含水量偏大的膨胀土也有比较理想的效果，生石灰在转化为熟石灰的过程中，要吸收大量水分，同时产生热量，使土体中水分蒸发，降低土体含水量，有利于施工。但生石灰不易保存，施工时仍多以熟石灰为主。
（2）水泥类改良剂
水泥对膨胀土的固化，主要有以下几个方面的作用：a)水泥水化反应产生的C-S-H和C-A-H凝胶，附着在土颗粒表面，具有较强的胶结力，并形成了Ca(OH)2；b)Ca2+与土颗粒表面吸附离子发生阳离子交换反应，使土颗粒亲水性能降低和团粒化，增加膨胀土的水稳定性；c) Ca2+、OH渗透进入土颗粒内部，与粘土矿物发生物理化学反应，继续生成上述胶凝物质，可减少亲水粘土矿物的含量，并提高土颗粒间的连接强度[18]。
许多研究表明，随着水泥掺量增加，固化膨胀土强度有一定增加。但因水泥水化反应的体积缩减和水化作用消耗粘粒吸附水而引起干燥收缩，当水泥掺量超过6％时，稳定土的裂缝将显著增加。随着水泥的掺量增加，稳定土的收缩性能变差，而且固化土的经济成本直线上升，因此考虑固化效果和经济成本，固化膨胀土的水泥掺量一般在4％～10％之间。
（3）工业废渣类改良剂
粉煤灰、矿渣等工业废渣配合石灰、水泥也常被用来固化膨胀土，由于工业废渣在石灰、水泥水化的碱性环境中具有潜在水化活性，人们从经济和环保角度出发，用其来固化、稳定土体其固化机理与石灰类、水泥类固化剂类似。用工业废渣加固膨胀土，最大的优点是比较经济和环保，但其早期强度不高，而且通常需要较大的掺量。
6.2有机类改良剂
（1）有机高分子改良剂
有机高分子化合物是利用有机聚合物的聚合反应实现对土的固化增强，常用的此类改良剂有丙烯酸盐系列、聚液态丁二烯等。有机高分子类改良剂由于聚合物与土颗粒中粘土矿物一般不发生反应，其固化膨胀土的作用主要是在土中进行聚合反应，经过链的引发、链的增长等过程，使液状丙烯酸盐聚合成不溶于水的网状高分子凝胶体，这样土颗粒就被强度高、有塑性的链包围，形成一个空间网，形成土颗粒-聚合物-土颗粒的结构，这一结构可提高土颗粒间连结强度，使土体具有较高强度和变形率，表现为土的抗拉、抗剪和单轴抗压强度提高。
（2）表面活性剂改良剂
表面活性剂作为一种新兴的改良材料与前面提到的各种改良剂比起来有较大的优势。主要表现在其改良效率高，施加方便，旌工比较简单，而且改良周期较短，能缩短施工时间，节省施工成本，再者大部分的表面活性剂都是无毒性的，也很环保。现在国内外很多学者都开始做以表面活性剂作土壤固化剂的研发工作并已初有成效[19]。
7膨胀土的危害、防治
7.1膨胀土病害类型
（1）膨胀土边坡
膨胀土边坡不稳定，地基会产生水平向和垂直向的变形，坡地上的建筑物损坏要比平地上更严重。另外，膨胀土的胀缩性除使边坡房屋发生开裂、倾斜外，还会使公路路基发生破坏，路堑产生浅层滑坡和表面溜坍，路堤边坡发生坡角坍滑、腰部溃爬、路肩错落滑坍等，涵洞、桥梁等刚性结构物产生不均匀沉降，导致开裂等。
（2）膨胀土地基
在地勘初始过程中，由于膨胀土一般强度较高压缩性低，因此易被误认为是建筑性能较好的地基土。随季节性气候的变化而反复不断地产生不均匀的升降，而使建在膨胀土地基上的建筑物开裂遭到破坏。建筑物的开裂破坏具有地区性成群出现的特点，建筑物裂缝随气候变化不停地张开和闭合。并以低层砖混结构损坏最为严重，因为这类建筑物房屋质量轻，整体结构性较差且基础埋置浅、地基土易受外界环境变化的影响而产生胀缩变形。
7.2膨胀土病害的防治措施
在膨胀土地基上进行工程建设，应根据当地的气候条件、地基胀缩等级、场地工程地质和水文条件，结合当地建筑施工经验，因地制宜避免大开挖，依山就势建筑，并采取综合措施。
（1）路基边坡方面可采取的措施
①加强隔水，做好排水。路堑边坡或切坡建房时，应及早封闭，做好排水工作。施工时，注意工程用水和雨水的排泄，减少对基坑的浸泡时间；
②支挡防护。对不高的边坡，采取轻型防护，如方格骨架护坡、草皮护坡等；对较高边坡，采用挡护结合或分级挡护；
③改良土壤。用砂、碎石屑与膨胀土拌和，回填、夯实边坡。
（2）建筑物地基及基础方面措施
①换土垫层
将膨胀土全部或部分挖掉，换填非膨胀黏性土、砂、碎石垫层，并作好排水辅助措施。其作用主要是抑制膨胀土的升降变形引起的危害，减小地基胀缩变形和调节膨胀土地基沉降量。该方法施工工艺简单，可就地取材，是处理膨胀土地基的一种较为适用和经济的方法。
②增大基础埋置深度
其作用为：相应减小膨胀土厚度；增大基础面以上土的自重；加大基础与土的摩擦力；增大至基底的渗透距离和改变蒸发条件，致使地温和湿度的变化较稳定；
③桩基础
桩基础应穿透膨胀土层，使桩尖进入非膨胀土层，或进入大气影响急剧层以下的。
④湿度控制法
通过控制膨胀土含水量的变化,保持地基中的水分少受蒸发及降雨入渗的影响,从而抑制地基的胀缩变形。目前比较成功的保湿方法有:预浸水法、暗沟保湿法、帐幕保湿法和全封闭法[14]。
⑤压实控制法
用机械方法将膨胀土压实到所需要的状态，充分利用膨胀土的强度与胀缩特性随含水量、干密度及荷载应力水平的变化规律,尽，量增大击实膨胀土的强度指标，是一种处理弱膨胀土较为理想的方法。
⑥土质改良法
利用物理改良或化学改良加固机理，通过改变膨胀土的物质组成结构和其物理力学性质，集成化学改良土水稳定性较好、有较大的凝聚力和物理改良材料有较高内摩擦角及无胀缩性的优势，达到强化膨胀土的土质改良效果。该法常充分利用一些固体废弃物与价格低廉的材料，如粉煤灰、矿渣与砂砾石等，有利于环境保护，且改良质量良好，得到了工程界的普遍重视。
8 结论
本文简要总结了膨胀土近年的研究进展及研究方向。文中第一部分主要介绍了膨胀土的分布及成因类型，以期对膨胀土有初步的了解，第二、三部分简要讲述了膨胀土的结构及判别分类，后阐述了膨胀土物理力学相关性质、膨胀性及改良相关研究。最后例举具体实例讲述了膨胀土的危害及其防治。鉴于膨胀土的研究是一个复杂极其庞大的工程，本文只属一般综述性文章，只能就近年来有关膨胀土的研究作初步探索，以期今后在此基础上有所突破。我国是世界上膨胀土危害较严重国家之一，目前很多对膨胀土的研究还处于定性阶段，很多理论和技术都不太成熟，对膨胀土的研究挑战还很多，后续研究还得加大力度。
参考文献
[1] 城乡建设环境保护部.膨胀土地区建筑技术规范(GBJ112-87).北京：中国计划出版社.1989.
[2] 贾东亮，丁述理，杜海金，等.膨胀土工程性质的研究现状与展望[J].河北建筑科技学院学报，2003，20(3)：34-59.
[3] 卢再华.原状膨胀土的强度变形特征及其本构特征研究[J].岩土力学,2001，22(3):339-342.
[4] 王国强.安徽省江淮地区膨胀土的工程性质研究[J].岩土工程学报，1999，21(1):119-121.
[5] 耿建彬.膨胀土地区地裂的形成发育及其危害防治[J].岩土工程技术,1998(1):21-23.
[6] 易顺民.膨胀土裂隙结构的分形特征及其意义[J].岩土工程学报,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] 黄庚祖.膨胀黏土填筑条件的控制[J].岩土工程学报,1983，5(1):157-166.
[10] 欧孝夺，温卫权.公路工程中膨胀土判别方法的探讨[J].广西大学学报(自然科学版)，2005，30(2)：139-142.
[11] 杨世基.公路路基膨胀土的分类指标[M].公路工程地质，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] 高骥，雷光耀，张锁春.堤坝饱和非饱和渗流的数值分析[J].岩土工程学报.1988，10(6):38-42.
[15] 李峰德.膨胀土路基危害和处理方法浅析[J], 现代公路, 2009,4(3):95-96.
[16] 郝月清，朱建强.膨胀土胀缩变形的有关理论及评析[J].水土保持通报，1999，19(6)：58-61.
