碎石化技术论文汇总十篇

序论：好文章的创作是一个不断探索和完善的过程，我们为您推荐十篇碎石化技术论文范例，希望它们能助您一臂之力，提升您的阅读品质，带来更深刻的阅读感受。

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0.引言

水泥路面和沥青路面是目前最为常见的路面形式，这两种路面结构形式各有优缺点，因此在实际应用中都大量采用，对它们的结构选择也时有争论。从洛阳地区来看，全市13000多公里的公路中，沥青路面和水泥路面几乎平均各占一半，但从高等级公路和行政等级较高的国省道干线公路来看，采用沥青路面的比例明显提高。沥青路面由于其投资相对较省、养护便捷、行车舒适等特点越来越得到更多的应用和重视。因此在公路养护中，水泥路面如何被更好的改造成沥青路面也成为我们关注的热点，该问题的关键是如何解决水泥路面引起的反射裂缝问题。

本文首先介绍了目前比较常用的几种水泥改沥青路面方法，然后着重就多锤头破碎技术在水泥改沥青路面中的应用技术进行介绍，以及在洛阳地区公路养护中的应用情况。论文参考网。

1.水泥改沥青路面的几种常见的方法

水泥改沥青路面一般有三类方法，一是采用挖除原水泥板块后按照常规的沥青路面施工方法，路基处理后加铺基层再做沥青面层；二是在原水泥路面的基础上先处理好反射裂缝直接沥青面层，反射裂缝一般采用铺纤维布或者加铺碎石层等；三是采用碎石化技术，在原有的水泥路面破碎后，在其破碎后的表面直接铺筑沥青路面。这三类方法在我们的公路养护过程中都曾应用过，从应用情况来看，碎石化技术的质量效果、经济成本、施工便捷和不提高路面便于政策处理等方面优势明显。论文参考网。下面就简单介绍以下在洛阳地区应用比较多的碎石化技术中的一种一多锤头破碎技术。

2.多锤头破碎技术应用

近几年来，多锤头破碎技术在洛阳地区公路养护进行了大量实践，在洛阳地区是2003年开始，从实施完成的路段，经过2-3年的使用，效果还是比较好的，几乎没有出现明显的病害，反射裂缝得到有效控制。根据我们的应用和有关要求，破碎后加铺的沥青路面一般要求15厘米以上（最少要求12厘米以上）。我们采用的路面结构形式为原水泥路面破碎后下灌3-3.5kg/m2乳化沥青，直接加铺15厘米的沥青混凝土路面。

2.1设备及破碎前的准备工作

（1）碎石化技术采用的设备主要包括多锤头破碎机(MHB-15)，压实设备（Z型钢轮压路机，振动钢轮压路机）。

（2）碎石化前的准备工作

主要包括清除存在的HMA面层，隐蔽构造物的调查与标记，与桥梁连接段的路面，交通管制。

2.2碎石化的主要工艺流程

破碎试验路段一试坑检查一确定破碎工艺控制一破碎施工-

Z型压路机压实一光轮压路机压实一交路面施工

2.3碎石化施工控制

（1）碎石化要把75%的混凝土路面破碎成颗粒（肉眼观测）表面最大尺寸不超过7.5厘米，中间不超过22.5厘米，底部不超过37.5厘米。若破碎后的块径超过最大尺寸，应该用其他合适的方法进行再破碎或清除，然后用密级配的破碎粒料替换并压实到规范要求。

（2）原来挖补的部分有许多是超厚的，对于这些部分，破碎尺寸达到正常厚度板的中间层22.5厘米且裂缝间距小于45Cm时被认为是合适的。

（3）破碎时最好是从混凝土路面的高处向低处破碎，以避免摊铺沥青混凝土后影响排水。

（4）与相邻车道的连接：破碎一个车道的过程中实际破碎宽度应超过一个车道，与相邻车道搭接一部分，宽度至少是15厘米。

（5）清除原有填缝料：在铺筑HMA以前所有松散的填缝料、涨缝材料或其他类似物应进行清除。

（6）凹处回填：不应修整破碎后混凝土路面或试图平整路面以提高线形，这样将破坏混凝土路面碎石化以后的效果。在压实前发现的5厘米的凹地应用密级配碎石粒料回填并压实。

（7）破碎混凝土路面的养护：除了指定的用于开放横穿交通的区域外，破碎后的混凝土路面的任何路段均不得开放交通（包括不必要的施工运输）。

2.4碎石化技术对沥青路面施工的要求

（1）撒布乳化沥青透层油：破碎并压实后，建议散布50%慢裂乳化沥青透层油。根据路况，一般建议撒布量为3 Kg/m2左右。破乳并撤布一薄层石屑后，用光轮压路机静压两遍。论文参考网。

（2）摊铺的时间要求：摊铺应在透层稳固后进行，除非天气允许或监理工程师另有批准，在混凝土破碎和摊铺HMA底层之间的最长间隔时间不宜超过48小时。

（3）HMA罩面之前破碎混凝土路面的压实。

在HMA罩面铺设之前，重新进行压实，振动压实2遍，由罩面施工造成的混凝土路面扰动，也应在摊铺之前进行再压实，或改变罩面程序以减少对混凝土路面的扰动。

（4）破碎后混凝土路面的扰动：施工车辆的通行次数和载重量应降低到最小程度。

3.应用过程的几点思考

水泥改沥青路面有许多方法，都有各自的优缺点和适用的范围，在选择方案时要根据实际情况进行比较。多锤头破碎技术是碎石化技术的一种方案之一。碎石化技术在水泥改沥青路面中具有大大缩短施工时间，节约路基材料同时解决碎块垃圾的处理问题。在我们的应用过程中也有以下几点体会：

一是重点要确保水泥破碎后的碎石尺寸的控制，以利破碎的水泥块之间相互齿合，并且裂纹纹路要避免与路面垂直，以达到承重和防水的效果。不同的路面厚度施工要求都有不同的要求，要重视试验路段的选择和控制。

二是采用沥青路面很重要的考虑因素就是重视防水，特别是对于洛阳等雨水比较多的地区，碎石化前安排好排水处理系统。

三是一定要重视交通管制工作。由于采用多锤头破碎技术一个很重要的原因就是考虑该路段交通流量大，边施工边通车，不能长时间封闭交通，但在施工过程中还是要保证一定的时间封闭交通，确保在沥青面层未完成前，不要有车辆驶入。

四是原路面情况调查和病害处理。多锤头的MHB破碎机工作时的影响深度一般在80厘米，侧向影响不超过深度值，不会对其影响范围外的建筑造成结构上的破坏，但要调查原路面情况，既要保证水泥混凝土板块的均匀破碎，又要避免对该层以下的路基及路基下可能存在的设施和结构以及周边设施的任何冲击和损害。同时处理好原路面较严重的病害，使基层结构的承载力基本均匀。

五是路面的压平和新沥青路面铺筑工艺也会影响应用多锤头破碎技术修复的公路质量。因为是直接在破碎后的水泥路面上铺筑沥青路面，由于破碎的路面不平整性也会影响沥青路面的平整度的质量效果，一般都有下封层和沥青调整层，但沥青面层的压实和铺筑工艺要求更高。

【参考文献】

[1]周志刚.交通荷载下沥青类路面疲劳损伤开裂研究[D].中南大学,2003.

[2]刘悦.旧水泥混凝土路面沥青加铺层温度应力分析[D].长安大学,2000.

[3]李中秋.水泥混凝土路面维修技术研究[D].河北工业大学,2002.

[4]马华堂.纤维混凝土的力学性能及其在路面工程中的应用[D].大连理工大学,2002.

[5]陈峙峰.旧水泥混凝土路面沥青加铺层设计及其应用技术研究[D].大连理工大学,2003.

[6]张永清.高等级公路基础设施技术保障对策研究[D].长安大学,2002.

[7]管新建.钢纤维混凝土的力学性能及路面工程应用研究[D].郑州大学,2003.

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中图分类号：U416.216 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）21-0163-02

1、概述

1.1 碎石化的概念

水泥混凝土路面碎石化（Rubblization）是一种旧水泥混凝土路面破碎处治技术，是对旧水泥混凝土路面大修或改造的重要手段。实施碎石化的主要设备有MHB（Multiple-Head Breaker）类设备和共振式设备两种类型。这两种设备相比，共振式碎石化设备破碎程度较高，破碎后颗粒粒径更小，因而板块强度损失程度也较大，需要加铺的路面结构要求更高，不够经济，因此，MHB逐步发展成为碎石化的主要设备。

本册是主要针对MHB碎石化再生技术编制，主要内容是MHB类设备碎石化再生技术的研究和应用。

1.2 碎石化技术的主要特点

MHB碎石化再生技术的主要优势是：通过破碎将旧水泥混凝土路面结构强度降低到一定程度，防止反射裂缝的发生，同时能够实现两者较好的平衡，旧路面进行MHB碎石化后应具有以下特点：碎石化能使原水泥混凝土板块在平面上强度分布均匀、仍能保留原水泥混凝土路面的一定强度、消除原水泥混凝土路面病害、碎石化后的粒径合理，不会产生应力集中现象。

1.3 碎石化技术专用设备及特点

实施MHB类碎石化技术，主要设备是MHB（Multiple-Head Breaker）多锤头破碎机和Z型压路机；设备特点：MHB的破碎机理是通过重锤的下落对水泥混凝土板块产生瞬时、点状的冲击作用。这种破碎机械具有以下特点：整幅车道宽度单次多点破碎、锤击功可以方便调节、破碎效率很高、破碎后颗粒组成特性较好、破碎后的表面平整度较高、方便调节，作业灵活。

2、路面碎石化的施工工艺和质量控制办法

2.1 MHB设备的一般施工工艺

使用MHB设备进行路面碎石化处理并加铺沥青路面结构的一般过程如下：

2.1.1 路面碎石化前的处理

2.1.2 移除现存的沥青罩面和沥青修补

2.1.3 排水系统设置或修复

2.1.4 特殊路段的处理

在路面破碎之前应对出现严重病害的软弱路段进行一下修复处理：

2.1.5 构造物的标记和保护

施工前，针对调查的结构物资料在现场做出明确标记，以确保这些构造物不会因施工造成损坏。

2.1.6 设置高程控制点

在有代表性路程设置高程控制点，以便在施工中监测高程的变化，指导罩面施工。

2.1.7 交通管制及分流

在碎石化施工之前制订交通管制及分流方案，满足通车及施工要求。

3、路面碎石化施工

3.1 试验段与试抗

试验区主要用于设备参数调整，以达到规定的粒径和强度要求。

（1）试验区。在路面碎石化施工正式开始之前，应根据路况调查资料，在有代表性的路段选择至少50m、宽4m（或一个车道）的路面作为试验段。根据经验一般取落锤高度为1.1～1.2m，落锤间距为10cm，逐级调整破碎参数对路面进行破碎，目测破碎效果，当碎石化后的路表呈鳞片状时，表明碎石化的效果能满足规定要求，记录此时采用的破碎参数。

（2）试抗。为了确保路面被破碎成规定的尺寸，在试验区内随机选取2个独立的位置开挖1的试坑，试坑的选择应避开有横向接缝或工作缝的位置。试坑应开挖至基层，以在全深度范围内检查碎石化后的颗粒是否在规定的粒径范围内。如果破碎的混凝土路面粒径没有达到要求，那么设备控制参数必须进行相应调整，并相应增加试验区，循环上一过程，直至要求得到满足，并记录符合要求的MHB碎石化参数备查。在正常碎石化施工过程中，应根据路面实际状况对破碎参数不断作出微小的调整。当需要对参数作出较大的调整时，则应通知监理工程师。

3.2 MHB破碎

一般情况下，MHB应先破碎路面两侧的车道，然后破碎中部的行车道。

在破碎路肩时应适当降低外侧锤头高度，减小落锤间距，既保证破碎效果，又不至于破碎功过大而造成碎石化过度。

两幅破碎一般要保证10cm左右的搭接破碎宽度。

机械施工过程中要灵活调整行进速度、落锤高度、频率等，尽量达到破碎均匀。

3.3 预裂要求

在一些少见的路段（如岩石基层或混凝土基层路段），应采用打裂等其他手段进行混凝土路面的预裂，确保碎石化后达到预期效果。预裂后，根据情况进行试验段施工，重新确定碎石化破碎的施工参数。

3.4 软弱基层或路基修复

对于在碎石化施工过程中发现的部分软弱基层或路基进行处理。

3.5 凹处回填

路面碎石化后表面凹处在10cm×10cm以上的应利用沥青混合料找平，以保证加铺沥青面层的平整度。

3.6 原有填缝料及外露钢筋清除

在铺筑HMA以前所有松散的填缝料、胀缝材料、切割移除暴露的加强钢筋或其他类似物应进行清除，如需要，应填充以级配碎石粒料。

3.7 破碎后的压实要求

压实的主要作用是将破碎的路面表面的扁平颗粒进一步破碎，同时稳固下层块料，为新铺沥青面层提供一个平整的表面。

破碎后的路面采用Z型压路机和单钢轮压路机振动压实，压实遍数1～2遍，压实速度不允许超过5km/h。

在路面综合强度过高或过低的路段应避免过度压实，以防造成表面粒径过小或将碎石化层压入基层。

3.8 乳化沥青透层

为使表面较松散的粒料有一定的结合力，建议使用慢裂乳化沥青做透层，用量控制在2.5～3kg/。乳化沥青透层表面再散布适量石屑后进行光轮静压，石屑用量以不粘轮为标准。

3.9 破碎路段边缘处理

碎石化和非碎石化混凝土路面接缝应考虑相应的过渡措施，如在接缝上设置格栅等。

4、路面碎石化的施工质量控制方法

MHB作为一种施工机械，主要控制的指标是落锤高度和锤迹间距。这两项指标决定了冲击能量大小和分布密度，从而最终决定了破碎后结构层在整个厚度范围内的粒径分布特性以及其力学性质。

水泥混凝土板块下的基层、土基强度较高时可能造成碎石化困难，所以要对其强度作出定性评估。土质较好情况下的挖方，应属于下卧层强度较高类，土质一般的挖方和填方属于一般强度类，而路基填料土质较差或含水量可能相对较高的情况属于下卧层强度较低类。

5、MHB碎石化施工质量标准

5.1 路面碎石化后的粒径范围

水泥混凝土板块的厚度一般在20～26cm之间，破碎后顶面粒径较小

5.2 路面碎石化后顶面的当量回弹模量

水泥混凝土路面碎石化后顶面的当量会谈模量是根据前述新加铺结构设计方法进行设计的基本参数之一。对于直接加铺沥青混凝土的路面结构，回弹模量平均值宜控制在150～500Mpa之间。

5.3 MHB碎石化施工质量标准及检测频率

为满足直接加铺面层的技术要求，保障加铺层施工质量，碎石化层作为基层直接加铺沥青路面，目前我国技术规范中没有相应规定，本方案技术指标要求，参考我国现行技术标准〈〈公路路面基层施工技术规范〉〉（TJT034――2000）和原技术标准TJT034――93的基础上，结合试验路的实际情况提出的，具体实施中可以灵活掌握。但是，必须提出：如果碎石化层的表面平整度与上述要求差异较大，在铺筑沥青路面前，必须进行处理。处理措施主要有：

（1）可根据平整度情况合理选择沥青混合料的型号；

（2）填充级配碎石找平、碾压后洒布热沥青或乳化沥青，再进行压实；

（3）采用其他合适的技术措施进行找平。如果不经进行找平，可能会影响沥青路面的平整度，影响路面使用效果。

参考文献

[1] 山东省交通厅公路局，东南大学，山东省公路工程总公司.水泥混凝土路面碎石化综合技术研究，2005.

[2] 张玉宏.水泥混凝土路面碎石化综合技术研究.东南大学博士论文，2006.

[3] 王松根等.水泥混凝土路面碎石化改造技术应用与探讨.北京：公路，2004.5.

[4] 张玉宏等.国外水泥混凝土路面碎石化技术简介.北京：公路，2003.9.

[5] 李昶等.冲击压实与MHB类设备对水泥混凝土路面破碎效果的对比研究.北京：公路交通科技，2004.11.

[6] 张玉宏等.水泥混凝土路面碎石化中MHB设备应用.北京：公路交通科技，2005.3.

[7] 张玉宏等.旧水泥混凝土路面碎石化后的沥青加铺层设计。北京：公路交通科技，2005.4.

[8] 黄晓明等.水泥混凝土路面碎石化层应力强度因子有限元分析。北京：公路交通科技，2006.2.

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中图分类号：C951文献标识码： A

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.

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中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

碎石注浆桩技术起始于二十世纪九十年代，碎石注浆桩技术是由高压注浆桩和砂石桩两种桩体结构共同组成的一种新型的地基处理技术和方法，作为一种新型的综合性桩体施工技术越来越受到施工技术人员的高度重视和认可。其具备施工设备轻便简单、能够满足各种施工场地要求，同时还具有在施工的时候噪音污染小、对环境的影响低等优势受到人们的广泛关注，尤其是在高速公路桩的制作，在铁路建设中应用更为广泛。

一、碎石注浆桩

1、我国高速公路施工建设概况

我国国民经济发展中最重要的一部分就是道路交通工程，由于公路在施工的过程中要面对种种的因素如地质条件、复杂地形，因而道路的结构布置将复杂多样。在目前的高速公路建设中，为了确保道路工程质量满足设计规划的需求，道路的施工技术就变得尤为关键。公路的灌注桩施工技术主要是指在工程施工现场通过人工和机械的施工技术方式改良建设中存在的土质条件。在当前的道路桥梁建设中多数是亚粘土和粉土的地质条件，高速公路作为交通运输工程中重要的交通枢纽，必须要保证其重要的施工技术质量。

2、碎石注浆桩施工技术原理特点

碎石注浆桩是通过在施工的过程中由碎石和水泥浆胶结而形成的一种小型的钻孔灌注桩结构，适用于淤泥质土、粉质砂土等软土层地基处理，一般处理含水量较小的地基效果非常明显，而含水量较大的，则效果不太明显。从成桩的施工工艺来看，碎石注浆桩属于钻孔灌注桩的一种，在施工的过程中，碎石注浆桩由于其设备得选择简单、环境影响小、施工范围广和工程成本低的优势受到各个企业和施工的关注和认可。在高速公路工程建设施工过程中，桩的长度一般控制在30cm，利用小型的钻机在基础处进行钻孔施工，然后将注浆的管放置在注浆孔孔底，接着在清洗孔壁的同时投放碎石料，最后一步就是进行注浆，浆液由下而上形成凝固的桩。碎石注浆桩技术具有施工工艺操作简单、设备轻便、施工噪音小等特点，在高速公路的建设中具有良好的发展前景。

二、碎石注浆桩施工工艺

碎石注浆桩施工工艺主要经过钻孔、清孔、投石和注浆四个施工步骤。

1、钻孔

在高速公路工程建设施工中，钻孔是施工过程的最主要的施工技术方法，由于桩的长度一般控制在30cm，因而在选取钻机的型号要特别注意钻头的直径大小和钻探的深度。在目前的施工过程中，我们常见的钻头主要为鱼尾钻头或者三翼钻头两种，在工程量较大和工作场地复杂的地区，通常采用泥浆护壁大泵量循环施工的方法。施工过程中遵循三个指标，首先是要确保钻孔的垂直度，在施工的过程中其偏差度应该控制在1%以下，且在施工当中要不断的对钻进角度进行及时合理的检查。其次是对钻孔过程中泥浆的清除，在钻进过程中，会产生许多的砂土和泥质土，如果不及时的清除这些泥土，不但会造成钻孔的效率，因而在钻进过程中应该不断的检查泥浆的比重，确保砂土能够控制在1.17～1.25 之间。最后是钻孔的深度，由于钻机在进行钻孔时，或多或少的会留下一些泥土或者砾石于所钻的孔中，所以，实际钻的孔深应该略大于设计的孔深，同时还需要以钢筒进行及时的加固，防止塌孔。

2、清孔

在钻孔完成之后将对孔进行清理，即为清孔，清孔在目前的工程中是不可缺少的一个环节，也是在钻孔之后必须要进行的一个工作环节。清孔一般分为两次清理，第一次清孔在钻孔完成之后，待钻机取出后，将孔中的厚度清理在10cm范围内并且保持孔中泥浆的比重在1.15之内。第二次清孔是在投石进行时，此时一边进行清孔一边投石，也要控制泥浆的比重在1.15之内。

3、投石

第一次清孔之后要进行投石，对于投放的碎石也有一定的要求。一般情况下，投放的碎石要在20cm~40cm之间；其次为了减少碎石对孔壁的损伤要通过导管进行的碎石的投放，当碎石投至孔口即可。

4、注浆

注浆主要利用砂浆泵将水泥砂浆通过注浆管注入孔内，注浆过程中需要注意三个要点。第一是砂浆泵型号的选择，第二是灌注砂浆材料的选择，砂浆主要以普通的硅酸盐水泥为主要材料，要注意材料的类型、砂子颗粒的大小以及砂浆的配比，砂子的颗粒直径一般都在0.5mm以内。注浆开始时，首先注入一定量的砂浆，当注浆达到一定量的时候，要减小注浆量和向上拔管，以防泥浆在重力的作用下向土体大量扩散，当注入的砂浆快到孔口时，调节砂浆的比重在95%左右，然后拔一次管以确保注浆质量。在注浆的过程中由于注浆管的振动造成孔口石料下沉，故注浆过程中应不断补料，注浆后桩顶浆液会下沉，故应进行回灌作业。

三、碎石注浆桩质量监测

1、确保质量注意要点

高速公路碎石注浆工艺完成后还要保证施工技术的质量，期间要注意其中几点。首先是将测量定位技术的到位，其次是碎石注浆桩施工从钻孔到注浆之间的连续性，中途不能停止，最后是保证清孔和注浆的质量。

2、质量控制与沉降观测

在施工过程中，最后要注意的是进行控制和沉降的观测，软基处理施工应该实行动态控制，严格按监控指标和要求实施，施工前首先要对原材料进行检查，在施工过程中还要对钻孔、清孔和注浆进行全程检查。除此之外在施工过程中还要应加强监测频率，当发现侧向位移速率等指标不正常、路基有失稳的趋势时，要立即向上级部门通告。沉降观测通过埋设沉降观测标志来观测，沉降观测包括地表沉降观测和地基分层沉降观测，地表沉降观测采用沉降板，分层沉降观测采用分层沉降标，分层沉降标采用钻孔埋设，要求钻孔垂直偏差率应≤1.5％，并无塌孔缩孔存在，在埋设中应下套管或泥浆护壁，波纹管与导管应随埋随接。

总而言之，通过对碎石注浆桩施工技术的介绍和分析，得出了碎石注浆桩技术主要具有施工工艺简单和较高承载能力的特点。高速公路建设可以通过碎石注浆桩技术通过较小的投入达到了良好的加固效果，同时在降低成本的基础上取得良好的社会效益。

参考文献：

篇（5）

Abstract: With the rapid development of our national economy, the construction of transport infrastructure into the unprecedented period of rapid development. The design requirements for highway construction, the highway pavement base and cushion construction design brief analysis.

Keywords: road pavement base; cushion construction; design

中图分类号：U412.36文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

针对我国当前的交通状况和道路的服务水平，急需对道路进行改扩建。但是由于当前技术的不成熟和经验的匮乏，在改扩建的设计中存在着一些问题。为了改善现有的交通状况，提高道路等级和服务水平并减少交通事故，急需对原有道路进行改扩建。公路改扩建的基本原则是尽可能的利用旧路，但在利用旧路的过程中，由于技术的不成熟和经验的匮乏，在路基路面的设计上难免会存在一些问题，对这些问题的分析研究对提高公路的设计、施工质量有着重大的影响。

1 石灰稳定土的强度标准与所受影响的因素

在松散的土（包括各种细粒土、中粒土和粗粒土）中，掺入足够量的石灰和水，经拌和、压实和养护后，当其抗压强度符合规定的要求时，称为石灰稳定土。石灰对土的改善，主要是提高强度，而强度的形成与很多因素有关，如土质、灰质、石灰剂量、含水量和密实度。

1.1 土质

塑性指数为15～20 的粘性土或含有一定数量粘性土的中粒土和粗粒土（加天然砂砾土和砾石土，旧级配砾石路面等），用石灰稳定效果比较理想。塑性指数偏大的重黏土，不易粉碎、拌和，石灰难以与其充分反应，对强度形成不利，这种情况下，可采用两次拌和工艺，即：第一次加部分石灰拌和后，闷放 1～2d，再加入其余石灰进行第二次拌和。塑性指数 10 以下亚砂土和砂土，使用石灰较多，难以碾压成型，施工时应采取适当的措施，或采用水泥稳定。塑性指数为15 以上的粘性土更适宜于用石灰和水泥综合稳定。适宜做石灰稳定基层的材料有：级配碎石、未筛分碎石、砂砾、碎石土、砂砾土、煤矸石和各种粒状矿渣等。石灰土集料混合料中集料的含量应在 80%以上，并具有良好的级配，土中 15～20mm 的土块不要超过 5%。作基层时，颗粒最大粒径不应超过 40mm，作底基层时，最大粒径不应超过500mm。

1.2 灰质

石灰中氧化钙加氧化镁的含量直接决定了石灰对土的稳定效果，石灰等级愈高，在掺加相同石灰量的情况下，有更多的 CaO 和MgO 起作用，因而稳定效果愈好。一般情况下，石灰质量应达到Ⅲ级以上的生石灰或消石灰的技术指标。对于高速公路和一级公路，宜采用磨细生石灰粉。生石灰在土中消解，可放出大量热能，加速灰土的硬化。另外，刚消解的石灰其活性和溶解度均较高，能保证石灰与土中胶粒更好地作用。因此，采用生石灰稳定土的效果优于熟石灰，但施工成本要高些。

1.3 石灰剂量

石灰剂量对石灰土强度影响显著，石灰剂量较低时，对土起到稳定作用最为重要的就是石灰。土的强度与密度会得到一定的提高，另外，土的膨胀性与塑性也会相对减小，并且，土的聚水量与吸水量也会相对减少。随着石灰剂量的加强，对石化土的强度、水稳性、耐冻性显著提高，但超过一定剂量，过多的石灰在土中以自由灰存在，这时石灰土的强度反而有下降的趋势。这表明石灰稳定土存在最佳石灰剂量。石灰剂量的选用，应根据路面结构层位要求的强度，并考虑气候、水文地质条件等因素初步确定剂量范围，再由混合料组成设计最终确定。

1.4 含水量和密实度

石灰与土进行反应需要水这一最基本的因素，以满足压实的需要，并对反应起到重要的作用。足够的水分是保证石灰稳定混合料的必要基础与条件。最佳的含水量对于石灰稳定土混合料的重要作用，可以通过重型击实试验确定。

2 水泥稳定土的强度及所受影响的因素

在松散的土中，掺入足量的水泥和水，经拌和、压实和养护后，当其抗压强度符合规定的要求时，称为水泥稳定土。影响水泥稳定土强度的因素有：土质、水泥类型标号和剂量、含水量和施工质量等。

2.1 土质

一般而言，除了有机质含量超过 2%或硫酸盐含量超过 0.25%的土以外，各类黏土或砂铄土均可使用。但是，考虑到经济性和施工的便利，具有一定级配的砂土用水泥稳定效果较好。黏土粒含量多，塑性指数高的土质，采用水泥稳定时，需要加大水泥剂量，往往是不经济的。研究表明，水泥剂量随土中粘粒含量的增多而增大，这是因为水泥的水化物需要在强碱介质中才能硬化，当水泥稳定含粉粒和粘粒含量较多及塑性指数较大的粘性土时，水泥水解、水化的生成物首先与粉粒和粘粒作用，致使碱性介质不能顺利形成，从而妨碍水泥水化物的正常硬化。适宜做水泥稳定土基层的材料有：级配碎石、级配砾石、未筛分碎石、碎石土、砂砾土、煤矸石和各种粒状矿渣等。若集料为均匀细砂，用水泥稳定时施工难于压实。解决这一问题的方法是：在砂中可以加入一定量的粉煤灰，并添加小于10 的塑性指数的石灰石，以改善其颗粒组成。

2.2 水泥

水泥的类型、标号和剂量是决定水泥土强度的重要因素。硅酸盐水泥稳定效果较好，铅酸盐水泥则较差。由于从拌和到压实通常需要的时间至少为 2h，所以一般不能采用快硬水泥或早强水泥，应选用终凝时间较长的水泥。如选用初凝时间为 3~4h 终凝时间 6h 以上 32.5 级水泥。水泥强度等级不宜太高。另外，大多数级配好的材料经水泥稳定后，其强度随剂量呈正比例增加。这表明，使用较高的剂量，对强度形成十分有利。选用水泥剂量应综合考虑强度、裂缝、造价诸方面，通过混合料配合比设计确定一个经济而实用的剂量。

2.3 含水量

水泥土中的含水量对水泥土强度有重大的影响。水泥土中要有足够的含水量以保证大土团被粉碎和水泥在土中的均匀分布，有利于水泥的完全水化和水解结晶作用。

2.4 施工质量

施工质量包括拌和均匀度和压实度，还有竣工后的湿养生，也直接影响水泥土的强度。

3 稳定类混合料的配合比设计

为确保达到稳定土的强度要求，需认真做好混合料配合比设计，即确定必需的或最佳的灰剂、最佳含水量（最大干密度），在需要改善混合料的物理力学性质时，还包括掺加料的比例。配合比设计步骤如下：

3.1 选择配制剂量制备同一种土样，五种不同剂量的稳定土混合料试件。

3.2 确定最佳含水量做五组混合料重型击实试验，也可只做三组不同剂量（最小剂量、中间剂量、最大剂量）击实试验，分别获得混合料的最佳含水量和最大干密度，其余二个剂量的最佳含水量和最大干密度用内插法确定。

3.3 制备试件由工地预定达到的压实度，分别计算不同灰剂量试件应有的干密度，按最佳含水量和计算得到的干密度制备试件。

3.4 强度试验试件在规定温度（冰冻地区 20℃±2℃，非冰冻地区25℃±2℃下保湿养生6d，浸水1d后，进行无侧限抗压强度试验。

参考文献：

[1] 中华人民共和国行业标准.公路排水设计规范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[2] 中华人民共和国行业标准.公路设计[S].北京：人民交通出版社，2006.

[3] 甘磊，王家强.沪宁高速公路扩建工程路基路面设计探讨与研究[C].第十届中国科协年会论文集（四），2008.

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）

关键词： 大件设备运输；障碍排除

Key words: large equipments transportation；obstacles exclusion

中图分类号：U49 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）11-0220-02

0 引言

随着我国公路网建设的逐步完善，公路运输近些年发展迅速并占领很大货物运输市场份额，由于公路运输办理手续便捷，可以实现货运的“门到门”的服务，公路专业大件运输行业及生产厂家自设的大件汽车运输队伍也迅速崛起。

大件运输面对的对象多为超重、超长、超宽、超高的不可分割的整体货物。多数货物都超出了普通载货车容许的承载容积和重量，较大的运输难度使大件运输对运输装备水平以及工程技术能力等都提出了极高的要求。这些 “庞然大物”中，大多是国家大型工程项目建设的设备，其战略意义重大、附加值高，确保这些货物安全、快速、便捷地运达目的地尤为重要。

CHEN Shi-tong对军用大型设备运输进行了研究[1]。许少白阐述了大件设备运输的道路问题，提出了防止纵、横向倾覆的具体措施，此外，对空中障碍排除，特殊安全处理问题也提出了解决的合理举措[2]；刘雪峰对桥梁结构的安全进行了分析，得出桥梁验算的结论，提出加固建议，制定出安全通行的措施，以确保运营安全[3]；吴丽丽介绍了重大件公路运输过程中所遇到的主要障碍，并分类说明各障碍的处理办法[4]。

大件运输对象具有超高、超宽、超长、超重的特殊性，为保证大件运输安全、快速、经济地运往目的地。在运输前对运输路线进行勘查，及时发现道路中可能遇到的障碍，并提出排除障碍的方法显得极其重要。本文在以往研究的基础上对公路大件设备运输障碍及排除方法进行讨论。

1 大件运输概述

1.1 大件运输概念 货物在高度上超过了公路线形和桥涵通过能力的规定限界，并在体积和重量上超过了普通载货汽车容许的装载容积和重量，运输时就要采取一定的工程技术和运输组织措施。公路大件运输指公路运输中对庞大、沉重而又不可分割的整体货物的运输。

大件运输（如图1）包括超限和超重：超限设备（货物）是指装载轮廓尺寸超过车辆限界标准；超重设备（货物）是指车辆总重量对桥梁的作用超过设计活载。

1.2 大件运输的分类 大件根据长、宽、高、重量可分为四级(表1)。

1.3 运输受限条件 由于大件运输在我国公路运输法规中属于超限运输，同时受到《公路工程技术标准》与《超限运输车辆标准》的限制，对于路宽、桥高、拐弯半径空间等都有一定要求。所以大件运输主要限制有：

①净空要求：设备运输过程中所需的线路最小净高与净宽。

②它包括两方面内容：一是指车能够通行的最大横坡度；二是指车能够通行的最大纵坡度。

③最小转弯半径要求：最小转弯半径要求主要是指超长设备对线路转弯半径要求较高。

④载荷强度要求：载荷强度要求主要是指超重设备对线路载荷强度要求较高。

⑤收费站：大部分收费站保持5m净高、4m通道宽度。

2 大件设备运输过程中的主要障碍及排除方法

2.1 大件设备运输过程中的主要障碍 大件设备在运输过程中主要受高度，宽度、长度、重量的限制，对运输线路净空、最小转弯半径及载额强度有一定的要求。净空要求主要是指设备运输需要的线路最小净高与净宽。空中障碍主要有各种电压等级的架空电力线、架空通讯线、电缆或光缆、架空索道或缆车、架空管道、渠道、隧洞、立交桥，收费站顶棚、各种建筑物、构筑物等。净宽主要受限于道路两旁的树木、交通标志牌、收费站、建筑物等因素。一般大件的长度主要影响道路的最小转弯半径。载额强度是相对于重量而言的；主要指通过桥梁和道路的承载力。

2.2 空中障碍的排除方法 空中障碍物主要是指不能满足大件设备最小净高和净宽的要求，要通过此障碍必需采取一定的措施方法。

2.2.1 净高不足障碍的排除方法 现在运输大件设备采用的货车货台都可以进行升降，应尽量采用降低车辆的货台高度来排除，如采用凹式挂车运输；对于影响大件设备运输的空中障碍，若此法无法将障碍排除，可采取以下措施：

①落地法。对于净高相差较大又难以移（顶）高的电力线，可采用落地法。为免遭受外力（如车轮辗压）损伤，落在地上的电力线或通信线应采取可靠的保护措施，在临时停电或中断通信后进行落地处置。

②拆除法。收费站超宽通道尺寸大约在3.5-4米，超过3.5米以上的设备需要拆除收费站部分设施。对横跨运输道路上空且目前已停用的各种障碍，可以咨询相关管理部门后彻底拆除。线路上方的管廊若管廊集中分布，就只能新建道路；如是支线管廊可以提前拆除、抬高或重新布设走向。交通标志牌可以采取临时拆除或转向的方式以提高线路净高。

③移（顶）高法。此种方法主要适用于路面的净空高度与大件设备运输车辆通过的净空要求相差不多时，对于柔性空中障碍（如较为松弛的低压架空电力线或通信线），可用移高法或顶高法将其移（顶）高，让运载大件设备的车辆通过后，再移低恢复原状。设备通行前将通信线路架高；设备通行中，利用云梯、竹竿等将线路抬高。移（顶）高的工具，为防触电或静电感应，应该采用具有良好绝缘性能的干燥竹（木）竿。电力线的移（顶）高，应停电或采取绝缘保护措施。

④挖地法。对于无法采用以上各种处置的空中障碍，可采用此方法，但此法不适用地下管网密布处及交叉路口处。路面下降后，将形成凹形坡道，为保证运输设备的车辆通过，可采用破路挖地法来降低障碍物下路面高度，在坡道处形成缓冲坡道，待运送大件设备的车辆通过后，再重新修复。

⑤地面拖运法。是指用地面滚（滑）动法穿过障碍物后，再重新装车，对不能使用上述几种方法排除的空中障碍，可将大件设备从车上临时卸下，继续进行正常运输。

⑥其他方法。可采用设备分部出厂，在工地组装的方式，但必须要先具备进一步压缩尺寸的可行性。

2.2.2 净宽不足障碍的排除方法 运输线路的净宽分成两部分，一是道路路面自身的宽度，能满足车辆通行的要求；二是道路两侧空间宽度，能满足设备运行中扫空区域的要求。

道路两侧空间宽度主要受限于道路两旁的树木、灯杆、交通标志牌、建筑物等因素。为确保设备运行所需要的最小道路净宽，树木可以修剪、移植、砍伐，交通标志牌可以临时移位、拆除，灯杆和临时建筑物可以临时拆除。

2.3 承载力不足障碍的排除方法 为保证大件运输车组的顺利通行，在遇到道路和桥梁承载强度不足的情况时，采取加固措施来提高承载强度。

2.3.1 桥梁承载力不足的处理方法 桥梁通过能力是公路大件运输的主要限制因素。在大件运输过程中要通过的桥梁，都要经过承载力验算，对于承载力不足的桥梁，如果附近没有可以满足它通行的线路，可采取“桥上桥”技术，在桥面上铺垫钢板、桥面上铺设钢轨或工字钢、增加挂车轴数；如果有其他的路线，可直接拿来使用。对于经常有大件货物经过的桥梁，交通部门应该采取永久加固措施来解决承载力不足的问题。桥梁通过能力是公路大件运输的主要限制因素。

2.3.2 道路承载力不足的处理方法 采取铺设钢板沙石、增加挂车轴数、浇灌水泥等加固方法增加路面的负载能力，大多适用于不能满足大件货物车辆通过的路段。

2.4 载荷强度不足的排除方法 为防止设备在运行过程中发生道路凹陷、坍塌，运输线路的载荷强度校对必不可少。校对的重点是泥土或碎石路段、桥梁与涵洞、线路弯道处、地下管网铺设处。

当运输车辆选定后，可以根据设备的重量计算出轮胎的胎压，以核定道路载荷强度是否能满足要求。对于部分不能满足要求的泥土与碎石路段，可以通过铺设8-12mm厚的钢板。若有大范围不能满足运行要求的路段，就需要重新修建。线路弯道处，由于设备体积大，车辆需要反复移位，因此所要求的路面载荷能力更高。

运输线路选定后，还需查看线路下面的管网铺设状况。一些石化企业地下管网密布，一旦出现管网破损，会影响到整个生产。在弯道处、地下管网上方铺设钢板是提高道路载荷强度简单有效的方法。

2.5 转弯交口障碍的排除方法 对于超长、超宽的设备运输时，在交口转弯时常会遇到通行障碍。这主要是超长车辆在转弯时需要有很大的空间，而车辆上的超长设备同时也会产生很大的扫空区域，这个范围内如有其他物体存在，都会阻碍设备及车辆的通行。此项排障一般都涉及两方面，一方面是道路路面的铺设，超长车辆转弯时的通行轨迹一般会超出正常通道的范围，在超出范围内就要进行拆除路阶、栅栏、铺设钢板沙石；另一方面是道路两旁构筑物的拆卸，如电线杆、指示牌、红绿灯、路灯以及建筑物等。对此，运输技术人员需进行详细的查勘，绘制转弯交口地形图并进行多次模拟来寻求一个经济、合理、可行的排障方案，然后再进行实施。

2.6 收费站障碍排除 当大件运输车辆经过收费站时，有些收费站需要进行适当的改造，使其高度和宽度达到大件运输通过要求。

2.6.1 宽度受到阻碍时的排除方法 当宽度上受到阻碍时，可使用的方法是加大收费车道两侧可通过的净宽，因为收费车道宽度为3.2m，一般可满足运输车辆的轴距要求，增加净宽有如下方法：①设置可移动式收费亭；②超宽车道宽度，直接满足通行要求；③减小收费亭尺寸以增加车道两侧净宽。

2.6.2 高度受到阻碍时的排除方法 对于收费站处高度的限制，一般可设计为6.5m，若高度为6.5m，高速公路设计中规范要求收费站天棚的净高不小于5.5m，设置这一高度，则可满足大部分大件运输车辆通过。若不满足高度要求时，当选择中间收费车道通过时，采用可装卸的拼装式天棚顶，将车道上方天棚顶设置成中间分开可开启式；当选择最外侧车道通过时，可将棚的最外侧设置成上翘的结构。

2.7 应急方案处理 避免发生运输事故和经济损失，保障大件货物全程运输安全，一旦发生突发事故，及时解决，在实施大件运输前，预先制定好应急方案处理措施。

3 结论

本文讨论了大件设备公路运输遇到的各种障碍，并提出相应的排除方法，这些是大件设备运输顺利进行的保障，本文的研究为大件设备公路运输安全、快速、经济、准时地到达目的地提供了一定的建议。

参考文献：

[1]CHEN Shi-tong，ZHANG Yao-hui，LIU Jia-wu，War preparedness assessment of equipment in the conveyance of the heavy-cargo transportation[J].First International Conference on Transportation Engineering ，2007.

[2]许少白.大件设备公路运输中有关问题的探讨[J].福建电力与电工，2001.

[3]刘雪峰.大件运输时桥梁承载能力研究[J].山西建筑，2009.

[4]吴丽丽.重大件公路运输若干问题的研究[M].东北林业大学硕士学位论文，2007.

[5]中华人民共和国交通部.公路隧道设计规范[Z].2004-11-1.

篇（8）

中图分类号:F27文献标志码:A文章编号:1673-291X(2010)27-0161-02

引言

20世纪90年代,随着可持续发展战略在世界范围内的普遍地实施,以“减量化、再利用、资源化(3R原则)”为特征的循环经济思想逐渐深入人心。而传统产业集群以产品配套和同类产品生产为核心,仅着眼于企业间的线性生产联系,既忽视了资源的利用效率和生产的资源约束,也忽视了对生态环境的破坏,造成了环境污染、资源枯竭、能源危机、生态破坏等诸多问题 [1]。于是,产业集群的生态化发展开始成为潮流。产业生态研究(又称循环经济)依据自然生态有机循环机理,在自然系统承载能力内,对特定地域空间内产业系统、自然系统与社会系统之间进行耦合优化,达到充分利用资源,消除环境破坏,协调自然、社会与经济的持续发展 [2]。

衡阳地处南岳衡山之南,是湖南省第二大城市,同时也是国家老工业基地、全国重要交通主枢纽城市、加工贸易重点承接地。对衡阳产业集群发展过程中出现的资源环境问题进行理论和实证分析,提出衡阳市主要工业产业集群的生态化模式及其实现路径,对衡阳市工业的可持续发展具有重要意义。

一、衡阳市工业产业集群发展的条件及现状

1.衡阳工业产业集群发展的条件。首先,衡阳区位优越,紧靠沿海,临近港澳,承东接西,是沿海的内地和内地的前沿。衡阳是全国40个交通主枢纽城市之一,京广、湘桂铁路贯穿全境,京珠、衡昆高速公路与107、322国道纵横交错,湘水、蒸水、耒水四季通航,千吨级港口已完成建设交付营运,千吨级巨轮可直达长江及沿海各地。其次,衡阳有突出的矿业资源。衡阳是中国的“有色金属之乡”,也是中国重要的非金属矿产资源基地。已探明的矿藏主要有金、银、铅、锌、煤、盐、高岭土、纳长石等60多种,潜在经济价值3 511亿元,占湖南省28.85 % ,地均2 294.24 万元/平方公里,为湖南省平均值的3.99倍,人均4.99 万元,为湖南省平均值的2.68 倍。

2.衡阳工业产业集群发展的现状。衡阳是个老工业基地,有厚实的工业基础。几十年来,国家在衡阳集中投资建设了一些具有相当规模和生产能力的工业企业。特别是经过改革开放二十多年来的发展,衡阳已形成冶金、机械、化工、轻工、医药、电子信息、纺织服装、建筑建材、生物制药、煤炭采选、金属非金属采选等36个门类的工业体系。

衡阳主要工业园有高新开发区、衡阳钢管深加工产业聚集区、白沙洲(深圳)工业园、松木工业园、衡东大浦工业园、耒阳市经济开发区、衡阳县西渡经济开发区、常宁市工业园区等12个。形成以水口山为龙头的有色金属冶炼及深加工产业,以衡钢集团为龙头的专业化无缝钢管及深加工产业集聚区,以特变电工衡阳变压器公司为龙头的输变电制造产业,以衡阳建滔为龙头的盐卤化工产业,以亚新科、天雁机械、风顺车桥、长丰六合、湖南机油泵等企业为龙头的汽车及零部件产业,以中钢衡重为龙头的机械设备制造产业,以紫光古汉、恒生制药为龙头的生物医药产业,以泰豪通讯、北方电子为龙头的电子产业,以燕京啤酒、金六福雁峰酒业为龙头的酒类制造产业。

3.衡阳工业产业集群发展的特点。(1)自然资源依赖程度高。衡阳工业产业主要依托其丰富的矿产资源,如,依托硫铁矿、盐卤矿、芒硝矿等化工原料非金属矿产发展化工产业集群,依托钠长石、硅灰石、高岭土瓷泥、萤石、石膏等建材及其他非金属矿产发展新型材料制造产业集群等等。这一特点使得衡阳工业发展受资源因素的制约较大。而依托于自然资源发展起来的企业多是高耗能企业,2006年电力、钢铁、有色、石化、建材、化工、轻工、纺织八个行业主要产品单位能耗平均比国际先进水平高40%;每万元生产总值综合能耗为1.39吨标准煤,高于全国平均水平1.2倍,世界平均水平2.7倍[3]。(2)产业链处于初级阶段。衡阳工业园主要是以大型企业为中心,发展上下游产品,产业链为“生产―产品―生产”。如,松木工业园以建滔化工为核心,莱德生物(天宇农药)每年要用大量的建滔化工生产的氯气和烧碱,骏杰化工每年要耗用两万吨氯气,西渡纸业要耗用一定量的氯气和烧碱等等。尽管这些化工企业都存在不同程度的上下游关系,但整个产业集群从规模、技术含量和附加值高低等情况看,链核不强不大,链接不精不细,只是处于一个相当初级的阶段,缺乏市场竞争力。(3)技术含量低,污染严重。衡阳生态环境标胶脆弱,产业集群仍处于初级阶段,而其又以资源依赖性强、污染物排放量大的重、化工业发展为主,环境压力较大,加之企业以中小企业为主,而这些企业又多为传统产业,采用常规技术,技术创新能力不足,导致其不仅产品技术含量低,生产过程中的资源利用、污染处理等都比较落后。

二、衡阳市工业产业集群生态化发展模式设计

工业生产系统中实际上存在着类似于自然生态系统食物链的工艺关系,它们之间是相互依存,相互制约,这就是“工业生态产业链” [4]。“工业生态产业链”既是一条能量转换链,也是一条物质传递链,形成的能量流和物质流沿着“工业生态产业链”逐渐逐层次流动,并在其中获得最大限度利用,实现废弃物再生增值。而工业园区中的生态产业链是指在园区范围内的企业模仿自然生态系统中的生产者、消费者和分解者,以资源纽带形成的具有产业衔接关系的企业联盟,实现资源在区域范围内的循环流动 [5]。

由于金属冶炼及压延加工行业与盐化工行业是衡阳市工业依托自然资源发展的代表性行业,同时又是污染较为严重的行业,下面便以这两大行业的产业集群生态化研究为例。

1.金属冶炼行业生态产业链设计。近年来,衡阳市钢铁产业形成了以衡钢工业园为载体,以衡阳钢管(集团)有限公司为核心的一批钢管深加工企业和产业配套企业的聚集区。钢铁产业生态化发展,一方面,要延伸上下游产品产业链,如发展从矿石采选、炼铁、炼钢到管材加工,再到钢管被覆、高压气瓶管深加工、油田用管车丝等领域一条链的发展;另一方面,更要注意加大生产过程中科学技术的投入,实现“减量化、再使用、再循环”的循环经济发展原则。

钢铁生产过程中产生的副产品和废弃物有多种用处,有些可以返回生产系统进行再循环,有些可以参与其他行业生产,还有些兼具两种特性。第一种如生产过程中产生的粉尘、炉渣等可以提炼回收金属,冷却水也可以重复使用。第二种如煤燃烧过程产生的的粉煤灰可以作为水泥的添加剂。钢渣属于第三种,不仅可以作烧结溶剂、作高炉或化铁炉溶剂、作炼钢返回渣、利用磁选工艺回收废钢铁,还可以作为生产无熟料或少熟料水泥的原料和掺和剂,同时钢渣碎石具有密度大、强度高、表面粗糙、稳定性好、耐磨与耐久性好、与沥青结合牢固等特点因而广泛用于铁路、公路和工程回填,特别适于沼泽、海滩的筑路造地等等。

2.盐化工行业生态产业链设计 [6]。衡阳市现有盐卤化工企业69家,总资产33亿元,年产值过5亿元的企业1家,过亿元的企业5家。2010年盐卤化工及精细化工产业年产值预计突破100亿元,实现利税10亿元以上。盐化工行业为衡阳经济发展作出了突出贡献,但其对环境的破坏也是不容忽视的。盐化工行业原材料和产品种类繁多,且多为易燃、易爆、有毒、有害的物质;生产装置中的非标准设备有的是高温、高压,风险较大;企业的生产(技术)方案、工艺流程繁杂多变,生产过程产生的“三废”成分繁多,数量大,相关产业排放的污染物种类几乎涵盖全市所有污染物种类,包括燃煤烟气和二氧化硫等各种工业废气、污水以及煤渣、煤灰、盐泥等固体废弃物等等。

盐化工行业污染物种类多样,同时可循环利用的部分也很多。采用以化学肥料为主产品的苦卤综合利用工艺,原料利用中镁、钾、硫的回收率都在96%以上,工艺构成闭路循环,不仅可以提高原料利用率,还可以不构成二次污染,从根本上解决苦卤资源充分利用、保护原料资源和生态环境的难题。而纯碱生产过程中产生的副产物碱渣不仅可以提取氯化钙、作为燃煤脱硫剂用于环保工程,还可以应用于建筑工程、化工轻工业、农牧业等等。而盐泥经过一系列的处理以后可制的轻质氧化镁,用于油漆工业、橡胶工业、造纸工业的填充剂,还可制镁砖、坩埚等优质耐火材料。

衡阳市四大支柱产业链条之间存在多处交叉点,如金属冶炼及压延加工为机械加工提供了原料,盐化工生产为金属冶炼等提供化学原料,金属冶炼与机械加工而生产过程中产生的煤气提供给发电厂作为发电能源的来源,电厂的电力又直接服务于金属冶炼、机械加工和化工产业。而除了支柱产业外,衡阳还发展有支柱产业的衍生产业和相关产业,以及电子信息、纺织服装、建筑建材、生物制药等几十个门类的工业体系,这些产业由某一种或多种产品相联系,或生产过程中产生的某种废弃物可以共同应用于另一相同行业,根据循环经济原理深入研究这些联系,设计生态产业链,建设生态工业园区。

参考文献:

[1]陆辉陈,晓峰.基于循环经济理念的传统产业集群生态化研究――以江苏省南通市为例的分析[J].生态经济,2009,(10):123-126.

[2]邓伟根,王贵明.产业生态理论与实践:以西江产业带为例[M].北京:经济管理出版社,2005.

[3]王海燕.加快衡阳循环经济发展初探[J].新闻天地:论文版,2008,(4):17-20.

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。

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